凱迪正大KD-2123電纜路徑探測儀探測的信號發射方法

作者：凱迪正大股份來源：武漢凱迪正大電氣有限公司日期：2018-12-27 10:46:00閱讀：

上一章講解了儀器的使用方法，本章主要結合使用者在常規現場測試使用發射機與電纜和金屬管線的幾種接線方法。

發射機的信號發送連接方式：直連法、耦合法、感應法。

直連法——較好方法

這是較好的探測方法，發射機輸出線紅色端直接連接到管線的裸露金屬部分（切勿將其接入帶電運行線路中），另一端接地。此種方法產生的信號最強，傳播距離最遠，適用于全部頻率工作狀態，通常低頻足以滿足測試需求。

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耦合法——較佳方法

當不能與待測管線直接相連時，可以采用耦合夾鉗用耦合法探測。此種方法可以根據現場的實際情況來選擇發射頻率：低頻、中頻、高頻、射頻。當地下管線的近端和遠端都接地良好并形成回路，這時就使用低頻頻率；如果兩端接地不良好，回路電阻過大，或者低頻信號耦合不上，那就改用高頻來測試。選擇頻率沒有固定不變的原則，下面給出了頻率選擇的基本原則：對于高阻的管線（如：通信電纜，帶防腐層的管道和鑄鐵管）使用高頻和射頻。要注意頻率越高，信號越容易感應到其它管線上，而且信號的傳播距離越短。對于一般的管道和電纜的探測，使用低頻和中頻。這些頻率傳播距離比較遠，也不會感應太多的信號到其它管線上。低頻適用于長距離追蹤。低頻信號傳播距離長而且不會感應到其它管線上。低頻率信號也適用于長距離而絕緣良好的輸送管線。

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感應法——可行方法

在某些情況下，操作者不可能接近電纜來進行直接連接或使用耦合夾鉗施加信號，此時可使用發射機內置的感應天線來發射輸出信號，將信號感應到被測地下電纜上進行定位探測。首先，將發射機放置于電纜的地面正上方，發射機放置方向應使發射機面板上的指示線與管線路徑方向相一致。然后使用接收機在管線上方的地面上就能探測出地下管線位置。這種方法只能使用射頻而不能用低頻，同時被測管線的兩端都須有良好的接地即被測管線要具有良好的回路。其使用示意圖見下圖。

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4.1、簡言

一般電纜由數根芯線和金屬鎧裝構成，結構和用途的差異造成了探測時的信號施加方式的差異，不同的接法將會產生不同的電磁場，探測效果也有所區別，因此本章對電纜探測的信號發射方式進行單獨描述。

4.2、非運行電纜的信號發射方法

4.2.1、基本接線方法：芯線-大地接法（建議使用低頻低檔）

芯線-大地接法是對離線電纜（退出運行的不帶電線纜）進行路徑探測的較好接線方式，可以充分發揮本儀器的功能，并能最大程度地抗干擾。

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圖4.1芯線－大地接線法

如圖4.1所示，將電纜金屬護層兩端的接地線均解開，低電纜的零線和地線的接地也應解開，將發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！至少在電纜的對端須用接地釬，接地釬還需要離開接地網一段距離，否則會在其他電纜上造成地線回流，影響探測效果。

電流自發射機流經芯線，在電纜對端進入大地，流回近端返回發射機。這種接法在地面探測時可以感應到很強的信號，而且在本條電纜上沒有感應電流的影響，信號特性比較明確，可以充分利用儀器的電流方向測量功能；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，最適于在復雜環境下進行路徑查找。另外由于電纜接地，流經電纜的信號電壓很低，不容易對鄰線產生電容耦合，減少干擾。

由于存在芯線和大地之間的分布電容，隨距離的增加，電流會逐漸減小。但若接地良好，電容電流即很小，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。

4.2.2、護層－大地接法：（建議使用低頻低檔）

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圖4.2 護層－大地接線法

如圖4.2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解開，對端的電纜護層保持接地，信號加在護層和接地釬之間（不可使用接地網），電纜相線保持懸空。電流自發射機流經護層，在電纜對端進入大地，流回近端返回發射機。這種接法不存在屏蔽，因而在地面上產生的信號最強，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。

4.2.3、相線－護層接法：

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圖4.3相線－護層接法

如圖4.3所示，發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，信號自發射機流經芯線，再經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生磁場信號的有效電流為其差，數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，通過電磁感應也能夠在護層－大地回路產生感生電流。綜合效果為有效電流等于大地回路的電阻電流和感應電流的矢量和（兩者存在相位差）。根據現場情況的不同，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（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。如圖4.4所示。

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相線與護層法的優點在于接線簡單，不需要解開接地線。缺點是當多條電纜同路徑敷設時，各條電纜信號相差不大，僅靠信號幅值有時難以區分；當單線敷設時，有效電流大幅減少，信號較弱，而且有效電流中含有感應電流成分，目標電纜和鄰近管線的感應信號相位相同，在使用時，有可能無法根據電流大小排除鄰線干擾。

4.2.4、相間接法：(建議使用高頻信號)

如圖4.5所示，發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，兩相線在此處產生的磁場方向相反，但強度因距離的差異而不會幾乎相同，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，信號會沿地下管線有周期性的幅值和方向的變化。

在一個扭絞周期內，對外輻射的磁通因方向連續變化360°而相互抵消，故不會在護層和大地回路產生感應電流。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。一般不建議使用者操作此種接發。

4.3、運行電纜的信號發射方法

4.3.1、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，或接地不夠良好，無法測量。本方法不需要電纜作任何改動，而且注入的是高頻信號，不會對運行線路產生不良影響。

在用戶端，將發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。如圖4.6所示。

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圖4.6零線／地線／護層注入法

注意事項：

1)須在用戶端發射信號，如果在變電室端發射信號，將在大多數出線上均注入信號，造成無法區分目標電纜。

2)電纜帶電，接線須由具有相關資質或資格的電力工作人員操作！

3)接地釬位置的選擇：為保證輸出效果，應將接地釬打在距離管道5m之外，而且接地線應盡量和管道方向垂直。

4)如果零線在用戶端不接地，則優先使用零線注入信號。

5)低壓電纜的護層可能不連續，如果護層注入信號太弱，或探測過程中在地下管線某處信號中斷，可換用零線／地線進行注入。

6)由于大多數出線的零線／地線或護層在變電室并聯，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，實際測試中應注意區分。

7)探測高壓運行電纜時，如果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。

8)探測單芯超高壓運行電纜時，可使用護層注入法。

4.3.2夾鉗耦合法（效果好，推薦帶電運行電纜用此種方法）

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當不能與待測運行電纜直接相連時，可以采用耦合夾鉗進行耦合法探測。這時被測電纜的近端和遠端都須接地以形成回路。接線見圖4.7。

這是一種對運行中的電纜進行探測的方法，尤其是對高壓運行電纜的路徑查找極為方便。本方法不需要電纜作任何改動，而且可以注入的多種頻率信號，不會對運行線路產生不良影響。

4.4感應輻射法（建議使用射頻信號）

當不能接近電纜來進行直接連接或使用耦合夾鉗，此時可使用發射機內置的感應天線來發射輸出（射頻）信號，將信號感應到被測地下線纜上來進行定位探測。首先，將發射機放置于電纜的地面正上方，發射機放置方向應使發射機面板上的校準線與地下管線方向相一致。然后使用接收機在電纜地面上方就能探測出地下電纜位置，如圖4.8所示。

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