KD-2124A 電纜路徑探測及識別儀（帶A子架定點）-電纜探測的信號發(fā)射方法

    電纜路徑探測和WY性識別在金屬管線探測中占有重要地位，相比于金屬管道的單一連續(xù)金屬結(jié)構(gòu)，電纜由數(shù)根芯線和金屬鎧裝構(gòu)成，結(jié)構(gòu)和用途的差異造成了探測時的信號施加方式的差異，不同的接法將會產(chǎn)生不同的電磁場，探測效果也有所區(qū)別，因此本章對電纜探測的信號發(fā)射方式進行單獨描述。

一、停運電纜的信號發(fā)射方法

1、基本接線方法：芯線-大地接法

    芯線-大地接法是對離線電纜（停電電纜）進行路徑探測和識別的最佳接線方式，可以充分發(fā)揮儀器的功能，并能ZDCD地減小干擾影響，如下圖所示：

芯線－大地接線法

    將電纜金屬護層兩端的接地線均解開，低壓電纜的零線和地線的接地也應(yīng)解開，將發(fā)射機的紅色鱷魚夾夾一條完好芯線，黑色鱷魚夾夾在打入地下的接地釬上。在電纜的對端，對應(yīng)芯線接打入地下的接地釬。

    注意：盡量使用接地釬，而不要直接用接地網(wǎng)！至少在電纜的對端必須用接地釬，接地釬還需要離開接地網(wǎng)一段距離，否則會在其他電纜上造成地線回流，影響探測效果。

    電流自發(fā)射機流經(jīng)芯線，在電纜對端進入大地，流回近端返回發(fā)射機。這種接法接收機在地面探測時可以感應(yīng)到很強的信號，信號特性比較明確，而且可以充分利用儀器的防誤跟蹤功能；信號在絕緣良好的芯線上流過，不會流到鄰近管線上，尤其不會流到交叉的金屬管道上，適合在復雜環(huán)境下的路徑查找。另外由于電纜接地，流經(jīng)電纜的信號電壓很低，不容易對鄰線產(chǎn)生電容耦合，減少臨近管線的干擾。

    由于存在芯線和大地之間的分布電容，隨距離的增加，電流會有衰減。但若接地良好，電容電流很小，可以不予考慮。這種方法的缺點是需要將電纜兩端的接地線全部解開,略顯繁瑣。

2、護層－大地接法： 

護層－大地接線法

    如上圖所示，將電纜近端的護層接地線解開，低壓電纜的零線和地線的接地也應(yīng)解開，電纜對端的護層保持接地，信號加在護層和接地釬之間（不可使用接地網(wǎng)），電纜相線保持懸空。電流自發(fā)射機流經(jīng)護層，在電纜對端進入大地，流回近端返回發(fā)射機。這種接法不存在屏蔽，因而在地面上產(chǎn)生的信號*，信號特性也比較明確。同樣，由于護層－大地分布電容的存在，信號會自近向遠逐漸衰減。

    潛在的問題：護層外部的絕緣層若有破損，部分電流將由破損點流入大地，造成破損點后的電流突然減小，減小幅度與破損點的接地電阻有關(guān)。

3、相線－護層接法：

相線－護層接法

    如上圖所示，發(fā)射信號加在電纜一相和護層之間，對端相線和護層短路，護層兩端保持接地。

如果是單條電纜敷設(shè)，信號自發(fā)射機流經(jīng)芯線，再經(jīng)護層和大地兩個回路返回。因為護層（鎧裝及銅屏蔽層）由連續(xù)金屬組成，電阻很小；大地回路由于存在兩端接地電阻，再加土壤電阻，總阻值較大，故大部分電流將通過護層返回，少部分電流通過大地返回。由于芯線電流和護層電流反向，能在外部一定距離產(chǎn)生磁場信號的有效電流為其差，數(shù)值等于通過大地返回的電阻電流。另外由于芯線－護層回路和護層－大地回路存在互感，通過電磁感應(yīng)也能夠在護層－大地回路產(chǎn)生感生電流。綜合效果為有效電流等于大地回路的電阻電流和感應(yīng)電流的矢量和（兩者存在相位差）。根據(jù)現(xiàn)場情況的不同，有效電流可能會占總注入電流的百分之幾到百分之十幾。

    如果存在同路徑敷設(shè)（兩端位置均相同）的其他電纜，則返回電流主要被幾條電纜的護層分流，例如三條電纜同路徑，則三條電纜的護層返回電流各占1/3。有效電流正向，占注入值的2/3，鄰線電流反向，占1/3。如右圖所示（并行電纜的分流效果）

    相線－護層法的優(yōu)點在于接線簡單，不需要解開接地線。缺點是當多條電纜同路徑敷設(shè)時，各條電纜信號相差不大，僅靠信號幅值有時難以區(qū)分；當單線敷設(shè)時，有效電流大幅減少，信號較弱，而且有效電流中含有感應(yīng)電流成分，目標電纜和鄰近管線的感應(yīng)信號相位相同，在使用復合頻率探測時，有可能無法根據(jù)電流方向排除鄰線干擾。

4、相間接法：

相間接法

    如上圖所示，發(fā)射信號加在電纜兩相之間，電纜的對端兩相線短路。兩相在電纜內(nèi)部扭絞，其電流值相同且方向相反。由于兩相線雖相距很近，但仍有一定間隔，故兩相線和接收機線圈之間的距離會有微小差異，兩相線在此處產(chǎn)生的磁場方向相反，但強度因距離的差異而不會*相同，雖大部分相互抵消，但仍有小部分殘余，金屬護層的屏蔽作用會將其進一步削弱，最后的剩余信號方能被接收。因為扭絞的原因，信號會沿電纜路徑有周期性的幅值和方向的變化。

    在一個扭絞周期內(nèi)，對外輻射的磁通因方向連續(xù)變化360°而相互抵消，故不會在護層－大地回路產(chǎn)生感應(yīng)電流。

    由于有效信號很小，使用高頻信號將比低頻信號更易于探測。相間接法無法使用接收機的電流方向測量功能排除鄰線干擾。

5、發(fā)射頻率的選擇：

★對于一般電纜的探測，除非采用相間接法，均推薦使用開機默認的1280Hz頻率。其頻率較低，傳播距離長，且不容易感應(yīng)到臨近管線上；再者接收機對1280Hz信號的接收效果要強于640Hz，強抗干擾，較易分辨。

★對于長距離電纜（>3km），如果使用1280Hz信號，在較長距離處會有較大衰減，信號不易接收，相位也會發(fā)生偏移。故探測長距離電纜推薦使用640Hz發(fā)射信號。

★640Hz和1280Hz為復合頻率信號，接收機能夠進行跟蹤正誤提示。

★使用相間接法時，應(yīng)優(yōu)先采用高頻（8kHz、33kHz、82kHz或197kHz）。

二、運行電纜的信號發(fā)射方法

1、卡鉗耦合法：

    這是一種探測運行電纜較理想的方法，不需要對電纜本身作任何操作即可測試，并且操作遠離高壓，非常安全，電纜全程都有信號。

電纜外護套兩端必須良好接地，否則耦合電流隨接地電阻的增大而減小。

兩端未接地，或電纜護層中間斷開，不能使用卡鉗耦合法。

（1）卡住電纜本體

運行電纜卡鉗耦合法1（卡電纜本體）

    如上圖所示，本方法適用于三相統(tǒng)包運行電纜的探測。發(fā)射機連接輸出卡鉗，將卡鉗卡住電纜本體（注意不能卡接地線以上部分），卡鉗等效為變壓器的初級，電纜金屬護套－大地回路等效為變壓器的次級（單匝），次級耦合電流的大小與回路電阻（主要是兩端的接地電阻）密切相關(guān)，電阻越小，電流越大。  

    電纜通過卡鉗耦合得到的電流較小，為加強探測效果，發(fā)射機應(yīng)選擇較大輸出功率。

（2）卡住電纜護套接地線

運行電纜卡鉗耦合法2（卡電纜接地線）

    如上圖所示，本方法適用于超高壓單芯運行電纜的探測。由于單芯電纜芯線流過的工頻電流很強，而且沒有三芯統(tǒng)包電纜的三相抵消效果（對外表現(xiàn)為相對很小的零序電流），如果將卡鉗卡住電纜本體，則很容易造成卡鉗的磁飽和，無法發(fā)出信號，此時應(yīng)將卡鉗卡住其護層接地線。

    由于長距離超高壓單芯電纜的護層會每隔一定距離地線交叉互連，故信號會在交叉互連點從一相的護層流到另一相的護層，在跟蹤時注意區(qū)分。

    對于三芯統(tǒng)包電纜，如果受現(xiàn)場條件限制，卡電纜本體有困難，也可以采用卡電纜接地線的方法，但應(yīng)盡量不采用，在某些特殊情況下，可能會造成信號特征（包括幅值和相位）出現(xiàn)不可預(yù)料的變化。

2、零線／地線／護層注入法：

    這是一種對運行中的低壓電纜進行探測的方法，因為許多低壓電纜的護層不作接地，或護層不連續(xù)，或接地不夠良好，無法使用卡鉗耦合法。

    本方法不需要電纜作任何改動，而且注入的是高頻信號，不會對運行線路產(chǎn)生不良影響。

    在用戶端，將發(fā)射機的紅色鱷魚夾接零線、地線或護層，黑色鱷魚夾接打入地下的接地釬，如下圖所示：

運行電纜零線／地線／護層注入法

注意事項：

★安全警告：電纜帶電，接線必須由具有相關(guān)資質(zhì)或資格的電力工作人員操作！

★必須在用戶端發(fā)射信號，如果在變電室端發(fā)射信號，將在所有出線上注入信號，造成無法區(qū)分目標電纜。

★接地釬位置的選擇：為保證輸出效果，應(yīng)將接地釬打在距離電纜5m之外，而且接地線應(yīng)盡量和電纜方向垂直。

★如果零線在用戶端不接地，則優(yōu)先使用零線注入信號。

★低壓電纜的護層大多不連續(xù)，如果護層注入信號太弱，或探測過程中在電纜路徑某處信號中斷，可換用零線／地線進行注入。

★由于所有出線的零線／地線或護層在變電室并聯(lián)，所以其他電纜出線上會有部分電流被分流，也能探測到信號，但強度較弱，實際測試中應(yīng)注意區(qū)分。

★探測高壓運行電纜時，如果使用卡鉗耦合法接收不到信號或信號很弱，說明電纜兩端護層接地電阻過大，這時可以通過護層注入。

★探測單芯超高壓運行電纜時，卡鉗耦合法失效，可使用護層注入法。