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電纜路徑探測操作與原理解析

更新時(shí)間:2021-07-23   點(diǎn)擊次數(shù):4507次
  一、原理介紹
 
  1.音頻電流信號感應(yīng)法
 
  用音頻信號發(fā)生器向電纜中注入一特定頻率的音頻電流信號,該電流信號在電纜周圍就會(huì)產(chǎn)生音頻磁場,通過傳感器線圈接收這一特定頻率的音頻磁場,經(jīng)磁聲或磁電轉(zhuǎn)換為人們?nèi)菀鬃R別的聲音信號或其它可視信號,即可探測出電纜的路徑。
 
  用音頻感應(yīng)法探測電纜路徑時(shí),根據(jù)傳感器感應(yīng)線圈放置的方向不同,又分為音峰法與音谷法探測電纜路徑的方法。
 
  如圖1所示,向電纜中注入音頻電流信號后,在傳感器感應(yīng)線圈軸線垂直于地面時(shí),電纜的正上方線圈中穿過的磁力線最少,線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢最小;線圈往電纜左右方向移動(dòng)時(shí),音頻聲音增強(qiáng),當(dāng)移動(dòng)到某一距離時(shí),響聲最大,再往遠(yuǎn)處移動(dòng),響聲又逐漸減弱。在電纜附近,磁場強(qiáng)度與其位置關(guān)系形成一馬鞍形曲線,曲線谷點(diǎn)所對應(yīng)的線圈位置就是電纜的正上方,這種方法就是音谷法。
 
  而當(dāng)感應(yīng)線圈軸線平行于地面時(shí)(要垂直于電纜走向),在電纜的正上方線圈中穿過的磁力線最多,線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢也最大,線圈往電纜左右方向移動(dòng)時(shí),音頻聲音逐漸減弱,磁場*的正下方就是電纜,這種方法就是音峰法。實(shí)際測量時(shí),音峰法是常用的測試方法。
 
  2.脈沖磁場方向法與脈沖磁場幅值法
 
  如圖3所示,用直流高壓信號發(fā)生器向電纜中施加高壓脈沖信號,故障點(diǎn)擊穿放電時(shí)的放電電流是一暫態(tài)脈沖電流,如同音頻電流一樣,該脈沖電流會(huì)在電纜周圍產(chǎn)生脈沖磁場磁場,用感應(yīng)線圈接收這個(gè)磁場,即可找到電纜的路徑。
 
  (1)脈沖磁場方向法
 
  把感應(yīng)線圈以其軸心垂直于大地的方向分別放置于電纜的左右兩側(cè),在左側(cè)磁力線是從上方進(jìn)入并穿過線圈的,在右側(cè)磁力線則是從下面進(jìn)入并穿過線圈中的。如果在左側(cè)感應(yīng)線圈感應(yīng)到的電動(dòng)勢是正電動(dòng)勢,在右側(cè)感應(yīng)到的必是負(fù)電動(dòng)勢。可用波形把感應(yīng)線圈感應(yīng)到的電動(dòng)勢表示出來,如圖4a所示,左側(cè)為正電動(dòng)勢,波形初始方向朝上,稱為正磁場。如圖4b所示,右側(cè)為負(fù)電動(dòng)勢,波形初始波形朝下,稱為負(fù)磁場。電纜的左右兩側(cè)磁場的方向是不同的,在磁場方向交替的正下方就是電纜,利用這個(gè)特點(diǎn)可以找到電纜的位置,多點(diǎn)連線就是電纜的路徑。
 
  (2)脈沖磁場幅值法
 
  同音頻電流信號感應(yīng)法一樣,如果把感應(yīng)線圈平行于地面(垂直于電纜),在電纜的正上方線圈中穿過的磁力線最多,線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢也最大,往電纜的兩側(cè)會(huì)越來越小,用指針式電壓表或其他方式顯示感應(yīng)電動(dòng)勢的大小,電動(dòng)勢最大的下方就是電纜,利用這種方法可以查找電纜的路徑。
 
  注意:實(shí)際測試時(shí),用脈沖磁場的方向法與幅值法探測路徑,一般是和故障的精確定位一起進(jìn)行的,主要目的是使故障精確定位的人員不偏離電纜路徑,而市場上的路徑儀一般都是選用音頻電流信號感應(yīng)法進(jìn)行路徑探測的。
 
  二、使用儀器及其附件
 
  T5000-3發(fā)射機(jī)與接收機(jī)
 
  使用儀器:T5000-3彩屏智能管線儀
 
  信號輸出部分:發(fā)射機(jī),直連線,耦合夾鉗,LCC模塊
 
  直連線:直連法信號輸出線,停電電纜路徑查找時(shí)使用
 
  耦合夾鉗:夾鉗法信號輸出線,帶電電纜路徑查找時(shí)使用
 
  LCC模塊:可將480V及以下的交流電壓隔離,配合發(fā)射機(jī)可進(jìn)行電纜帶電直連法接線,查找?guī)щ姷牡蛪弘娎|路徑及輸電電纜路徑。
 
  發(fā)射機(jī)附件
 
  接收信號部分:接收機(jī),聽診器,A字架
 
  接收機(jī)附件
 
  聽診器:與接收機(jī)配合使用,可進(jìn)行電纜帶電識別,從多條電纜中找出目標(biāo)電纜;
 
  A字架:與接收機(jī)配合使用,可以精確定位直埋電纜故障點(diǎn),使用方法為跨步電壓法。
 
  三、發(fā)射機(jī)接線方法
 
  1.直連法
 
  適用于停電電纜路徑查找,電流大,信號強(qiáng)。將發(fā)射信號通過直連線注入一相線芯,并將電纜末端測試相線芯人為接地,一相線芯與大地構(gòu)成測試回路,如下圖9所示。
 
  Tips:
 
  1.不可相間發(fā)射信號(末端兩相短接),不可相間構(gòu)成測試回路,因?yàn)榇藭r(shí)電流信號方向相反,磁場信號抵消,接收機(jī)實(shí)質(zhì)上就是接收的回路磁場信號,將接收不到信號;
 
  2.需將電纜兩側(cè)鎧裝接地拆除,否則發(fā)射的電流信號會(huì)從鎧裝回傳,同樣抵消磁場信號;
 
  3.總之,測試回路需是單向的回路。
 
  若電纜回路連接錯(cuò)誤,如接地不良,相序錯(cuò)誤等,發(fā)射機(jī)無輸出電流或輸出電流較低,同時(shí)“指示方格”空白,如下圖10所示,若回路連接正確,則發(fā)射機(jī)輸出電流可達(dá)25mA,同時(shí)“指示方格”變黑,如下圖11所示。
 
  2.夾鉗法
 
  適用于停、帶電電纜路徑查找,電流小,信號弱。將發(fā)射電壓信號通過耦合夾鉗感應(yīng)電壓至高壓電纜鎧裝或低壓電纜零線,如下圖12所示,因電纜兩端鎧裝或零線均已接地,自然會(huì)有穩(wěn)定電流信號。
 
  Tips:
 
  1.直連法與夾鉗法的相同點(diǎn)是均需要單向穩(wěn)定的電流回路產(chǎn)生磁場信號,不同點(diǎn)是直連法是通過直連線發(fā)射信號在電纜線芯,夾鉗法是通過夾鉗耦合發(fā)射信號在電纜鎧裝或零線;
 
  2.夾鉗法施加信號相對較弱,對于停電電纜推薦優(yōu)先使用直連法;
 
  3.對于高壓單芯帶電電纜,也可在鋁護(hù)套中使用直連法查找路徑,夾鉗法與直連法的使用需要結(jié)合鋁護(hù)套的接地方式進(jìn)行合理選擇。
 
  3.1380V電纜測試方法
 
  380V停電電纜:
 
  ①導(dǎo)體直連法,如上圖9所示,選擇一相線芯作為測試相,末端對應(yīng)相線芯接地,并拆除兩端零線接地,火線與地形成單相回路;
 
 ?、诹憔€直連法,在電纜一端拆除零線接地,另一端保持零線接地,直連輸出線接至懸空的零線,零線與地形成單相回路,
 
 ?、蹔A鉗法,輸出夾鉗直接卡在電纜本體或電纜零線上,信號回路在零線與地之間形成,注意:此時(shí)電纜兩端零線應(yīng)接地。
 
  380V帶電電纜:
 
  ①夾鉗法,接線同上;
 
 ?、贚CC,帶電直連,在用戶側(cè)發(fā)射機(jī)通過LCC模塊將信號直接輸出在帶電火線上,對于380供電低壓供電系統(tǒng),臺區(qū)變壓器中性點(diǎn)直接接地,此時(shí)帶電火線與地同樣形成回路,注意:該方法只能在用戶側(cè)接線使用,查找來自電源側(cè)的電纜路徑,現(xiàn)場案例參考上篇公眾號發(fā)表文章;
 
  3.210kV電纜測試方法
 
  10kV停電電纜:
 
  ①導(dǎo)體直連法,如上圖9所示,選擇一相線芯作為測試相,末端對應(yīng)相線芯接地,并拆除兩端鎧裝接地,導(dǎo)體與地形成單相回路;
 
  ②鎧裝直連法,在電纜一端拆除鎧裝接地,另一端保持鎧裝接地,直連輸出線接至懸空的鎧裝引出線,鎧裝與地形成單相回路,10kV帶電電纜:夾鉗法,同上。3.3110kV電纜測試方法
 
  110kV停電電纜:
 
  ①導(dǎo)體直連法,同上;
 
 ?、阡X護(hù)套直連法,需參考鋁護(hù)套的接地方式,鋁護(hù)套單端接地的電纜段,直接在保護(hù)接地箱處對鋁護(hù)套同軸電纜導(dǎo)體直連信號;鋁護(hù)套交叉互聯(lián)的電纜段,在任一交叉互聯(lián)箱位置對鋁護(hù)套同軸電纜導(dǎo)體或屏蔽直連信號。
 
  110kV帶電電纜:
 
 ?、黉X護(hù)套直連法,對于鋁護(hù)套單端接地的電纜段,打開不接地端的保護(hù)接地箱或交叉互聯(lián)箱,首先使用萬用表測量該處鋁護(hù)套的感應(yīng)電壓,若感應(yīng)電壓小于25V(T5000-3保險(xiǎn)絲熔斷電壓),則可以對鋁護(hù)套直接使用直連法
 
 ?、阡X護(hù)套帶電直連法,若不接地端的鋁護(hù)套感應(yīng)電壓超過25V,則需使用LCC模塊進(jìn)線電壓屏蔽,使用帶電直連法進(jìn)行測試;
 
  ③夾鉗法,因交叉互聯(lián)大段的鋁護(hù)套兩端直接接地,雖然經(jīng)過了電纜換位,但整體的鋁護(hù)套仍然與地構(gòu)成了回路,所以夾鉗法僅適用于鋁護(hù)套交叉互聯(lián)的110kV電纜段路徑查找,直接將夾鉗卡在電纜本體或任一接地箱處的同軸電纜上即可,如下圖18所示。
 
  Tips:
 
  1.帶電查找110kV電纜的路徑時(shí)最好根據(jù)鋁護(hù)套進(jìn)行分段查找,從不接地端施加信號,查找到達(dá)接地端的電纜路徑;
 
  2.對于鋁護(hù)套一端直接接地一端不接地的電纜段,夾鉗法信號較弱,此時(shí)需增大發(fā)射機(jī)輸出功率,調(diào)大輸出頻率進(jìn)行測試,建議在不接地端開箱使用直連法或帶電直連法進(jìn)行查找;
 
  3.因110kV單芯電纜會(huì)在鋁護(hù)套上產(chǎn)生感應(yīng)電壓,所以若將夾鉗直接卡在電纜本體上,夾鉗內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓,此時(shí)若夾鉗鉗口*閉合,夾鉗線圈上就會(huì)形成環(huán)流,發(fā)熱燒毀夾鉗,即閉合鉗口需墊張紙片,如下圖19所示。
 
  四、接收機(jī)干擾信號來源與判斷
 
  接收機(jī)接收的是音頻磁場信號,由音頻電流信號產(chǎn)生,電流信號所在的回路是由電纜導(dǎo)體或屏蔽與地形成,即回路電流信號必然經(jīng)過大地,一般電纜終端位置所在配電室、環(huán)網(wǎng)柜、變電站等有多條電纜出線或進(jìn)線,其他帶電電纜也存在鎧裝或零線接地,再加上路徑儀發(fā)射機(jī)輸出的是高頻脈沖信號,信號傳輸能力較強(qiáng),必然會(huì)通過共同的系統(tǒng)大地傳輸?shù)狡渌娎|上,甚至是其他接地金屬管線,因此路徑查找的一大難點(diǎn)就是在近端測試點(diǎn)位置如何排除干擾信號,找到目標(biāo)電纜,此時(shí)應(yīng)根據(jù)接收信號的不同指示進(jìn)行判斷,總結(jié)方法如下。
 
  信號大小與穩(wěn)定性;一般目標(biāo)電纜上方接收信號數(shù)值較大且比較穩(wěn)定,干擾管線接收信號數(shù)值較小,且箭頭指示飄
 
  2.接收電流與深度;在測試管線上方按下接收機(jī)“i”鍵可查看該管線接收電流大小與埋深,一般目標(biāo)管線上方接收電流數(shù)值較大,埋深合理(近端位置),干擾管線上方接收電流較小,埋深不合理(近端位置)
 
  3.SIS方向信號;T5000-3含有一個(gè)特殊技術(shù),即發(fā)射與接收的眾多頻率中,含有帶方向信號的頻率,即SIS頻率,使用該頻率信號時(shí),回路中電流就含有方向性,目標(biāo)電纜向前,通過大地傳輸?shù)礁蓴_管線后,方向可能會(huì)發(fā)生變化,如上圖20、21所示,目標(biāo)電纜上接收機(jī)左上角有“+”,箭頭指向前方,干擾管線上接收機(jī)顯示“—”,箭頭指向后方;
 
  4.信號衰減規(guī)律;接收機(jī)接收的音頻磁場信號,是由整個(gè)回路電流產(chǎn)生,因此,只要電纜深度變化不大,整條電纜線路上方接收信號大小不會(huì)發(fā)生太大變化,接收電流大小也是如此;當(dāng)一條電纜上方有信號時(shí),可嘗試向前行走一段距離,觀察信號與電流大小與近端顯示對比,若衰減較快,則該管線信號為干擾信號。

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