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    電力電纜線路路徑探測方法

    時間:2020-02-28 作者:admin

    在對電纜故障進行測距之后,要根據電纜的路徑走向,找出故障點的大體方位來。由于有些電纜是直埋式或埋設在溝道里,而圖紙資料又不齊全,不能明確判斷電纜路徑,這就需要專用儀器測量電纜路徑。在地下管道中,往往是多條電纜并行排列,還需要從多條電纜中找出故障電纜。下面我們首先對地下電纜的磁場進行簡單地分析,然后分別介紹探測電纜路徑以及識別電纜的方法。

    1、音頻信號感應法

    1.1 測量原理

    用信號發生器在電纜始端向被測電纜輸入音頻信號電流,利用接收線圈在地面上接收磁場信號,在線圈中產生出感生電動勢,信號放大后,通過耳機、指針或其他方式進行監視。隨著接收線圈的移動,信號的大小發生變化,由此,可判斷出電纜路徑。路徑探測儀一般都是使用耳機監聽信號的幅值,所以根據探測時音響曲線的不同,探測方法分為音谷法和音峰法。下面針對相地接線方式分別介紹這兩種測試方法,相地連接時地面上的磁場分布見下圖。

    電力電纜線路路徑探測方法大地電流等效電路及磁場分布

    (1) 音谷法

    電力電纜線路路徑探測方法音谷法探測電纜路徑

    如上圖,使磁棒線圈軸線垂直于地面,慢慢移動,在線圈位于電纜正上方且垂直于電纜時,磁力線與線圈平面平行,沒有磁力線穿過線圈,線圈內無感應電動勢產生,耳機中聽不到聲響。然后將磁棒先后向兩側移動,就有一部分磁力線穿過線圈,產生感生電動勢,耳機中開始聽到音頻響聲。隨著磁棒緩慢移動,聲響逐步變大,當移動到某一距離時,響聲最大,再往遠處移動,響聲又逐漸減弱。在電纜附近,聲響與其位置關系形成一馬鞍形曲線,曲線谷點所對應的測試位置即電纜所經過的路徑。

    (2) 音峰法

    電力電纜線路路徑探測方法音峰法探測電纜路徑

    如上圖,使磁棒線圈軸線平行于地面,做慢慢移動,在線圈位于電纜正上方時,耳機中聽到的聲響最大。此時穿過線圈的磁力線最多。然后將磁棒先后向兩側慢慢移動,穿過線圈的磁力線逐漸減少,響聲逐漸減弱。在電纜附近,聲響與其位置關系形成一鐘形曲線,曲線的峰頂所對應的測試位置即電纜所經過的路徑。

    1.2、電纜埋設深度的探測

    電力電纜線路路徑探測方法電纜埋設深度的探測

    如上圖所示,在電纜的導體與地之間通入音頻電流信號。使電感線圈的磁棒垂直于地面,并放在被測電纜的正上方,找出耳機中聲響最?。ㄒ艄龋r線圈所處的位置,記下其所對應的地面位置A;然后,將線圈磁棒傾斜,使之與地面成45°角(垂直于電纜的走向)并沿電纜向左或向右移動,找到音谷點B和B’,在這兩個位置上,線圈的軸線與磁力線垂直,穿過線圈的磁力線最少,耳機中聽到的聲音最小。兩個音谷點B或B’與電纜所在點O

    之間的連線BO和B,O與直線AO之間的夾角為450,三角形AOB和AOB’為等腰三角形,AB=AB’=AO。因此,電纜正上方音谷點A與另外兩個音谷點B或B’之間的距離即等于電纜的埋設深度。

    1.3、 相相連接時電纜路徑的探測

    電力電纜線路路徑探測方法導體與地面平行時的路徑探測

    (a)探頭豎放:音峰法

    (b)探頭橫放:音谷法

    如上圖所示,相相連接時電纜路徑探測的原理與相地連接時是類似的。由于電纜導體的扭絞,地面上磁場的分布沿電纜的路徑是變化的,音峰法與音谷法的應用有所區別。當兩個通電導體所在的平面與地面垂直時,磁場的分布規律與相地連接時是一致的,以上介紹的音谷法和音峰法同樣適用。在兩個導體所在的平面與地面平行時,其地面上磁場分布規律如圖5.5所示,由于磁力線在電纜的正上方進入地面,造成音峰及音谷的出現與相地連接時情況相反。在線圈與地面垂直放置時,在電纜正上方穿過線圈的磁力線最多,聽到的音響最大,出現音峰;而在在線圈與地面平行放置時,在電纜正上方穿過線圈的磁力線最少,聽到的音響最小,出現音谷。

    電力電纜線路路徑探測方法音響隨電纜扭距變化曲線

    相相連接時,當在電纜的正上方把線圈與地面平行或垂直放置并沿電纜的路徑移動時,監聽到的音響是隨電纜的扭距變化的,如上圖所示。在應用音峰法或音谷法時應注意。由于電纜的兩相導體靠的很近,以及外皮對電磁場的屏蔽作用,相相連接時,地面上磁場強度小,線圈接收到的信號較弱,抗外界干擾的能力差。

    相相連接時地面的磁場變化比相地連接時來得快。當把線圈與地面垂直放置,沿與電纜徑向垂直的方向移動探頭時,聽到的音響變化比較明顯。在外界干擾較小的情況下,可以使用相相連接方式。

    1.4、 電纜接頭的識別

    很多電纜的故障點發生在電纜的中間接頭上,識別出電纜中間頭位置有利于盡快地找到故障點。有些發生在中間頭的故障,很難使用沖擊高壓使故障點放電,只有嘗試挖開電纜中間接頭,進行仔細地觀察分析。

    在應用相相連接方式探測電纜路徑時,電纜在中間接頭處會出現聲響的異?,F象。由于電纜在此不扭絞,聽到的聲響不再有規律地變化,并且視三個導體排列的位置、接頭有無鐵磁屏蔽及探測方式的不同聲音往往會增大或者是變小。據此便可以測定電纜中間接頭的位置。

    電力電纜線路路徑探測方法

    1.5、 間接式連接

    電力電纜線路路徑探測方法間接式連線接圖

    如上圖所示,間接式連接是將信號源的輸出線繞在待測電纜的鉛

    皮周圍,一般耦合圈數為5~7圈。通過耦合線圈向電纜發射信號,電纜可視作一電感,產生感生電動勢和感生電流,通過電纜向周圍發射電磁波。間接式連接方式,可以在不停電的情況下進行路徑測試,在某些不允許停電的電纜需要測試路徑時,可以用此連接方式。這種方式的缺點是電磁波在向前傳播的過程中損耗

    大造成測尋距離不遠,一般在一公里以內。

    1.6、 應用中注意的問題

    注入信號的頻率一般選在1千赫至15千赫之間。頻率過低時,線圈的感應電動勢??;頻率過高時,電纜的屏蔽作用也增加使相相連接時地面上的磁場更弱,影響探測。注入的信號電流一般在1~10安培,信號頻率小時電流要大一些,反之,電流要小一些。

    探測時一般在電纜的另一端把電纜的兩個通電導體或通電導體與地連接起來。在信號發生器頻率較高時(如15KHz),可以不用在遠端短接,直接用導體對地或導體之間的分布電容產生電流信號。

    相相連接時音響變化比較明顯,但信號較弱;相地連接時,線圈接收到的信號較強,但音響范圍過寬,不易聽出聲響的明顯變化。

    在被測電纜與運行電纜平行敷設時,運行電纜的零序電流或高次諧波會產生較大的干擾,影響探測工作的正常進行??梢允褂瞄g斷的注入信號,使信號有規律地出現,以此來區別某些干擾信號。

    人的耳朵監聽聲音幅值的能力是有限的,通過觀察指針的擺動或智能儀器顯示的信號幅值,可以較好地發現音峰或音谷點,提高工作效率。

    2、脈沖磁場法

    音頻感應法是一種傳統的電纜路徑探測方法,而脈沖磁場法則是最近提出來的一種新的電纜路徑探測原理。

    利用沖閃法測試中使用的高壓試驗設備,向電纜的選定導體與地之間施加沖擊高壓脈沖,在電纜周圍產生脈沖磁場。利用接收線圈,垂直于地平面進行測量,當接收線圈由電纜的一側移到電纜的另一側時,由于穿過線圈的磁力線方向發生變化,測量到的脈沖磁場的初始極性相反,由正變到負或由負變到正,如下圖所示,由此,可識別出所尋找的電纜。該方法是判別接收到的初始脈沖磁場的極性而不是接收信號(音響)強弱變化來識別電纜位置,故簡單、方便、判斷精度高、誤差小于0.2米。

    電力電纜線路路徑探測方法脈沖磁場法探測電纜路徑

    從探測電纜路徑的角度講,并不一定要求電纜有故障點并且故障點擊穿放電。如欲確定一完好電纜的路徑,可把電纜的遠端接地,利用高壓試驗設備向電纜施加數千伏的沖擊高壓,產生脈沖磁場,通過檢測比較脈沖磁場的初始極性探測電纜的路徑。

    檢測電纜上沖擊高壓產生的脈沖磁場,判別磁場初始極性的功能很容易置入電纜故障定點儀。因此,電纜路徑探測可以與電纜故障定點一并進行。

    應該指出,在相相連接時不適宜應用脈沖磁場法。在電纜通電導體所在的平面與地面平行時,電纜兩側的磁力線方向是相同的,故不能通過檢測磁場極性來確定電纜位置。

    3、故障電纜的鑒別

    電纜溝或開挖區域里經常是多條電纜并排敷設,在尋找和排除電纜故障時,需要區分出哪條是我們要尋找的電纜。在電纜的一端,在導體對地或兩導體之間通入音頻電流信號,由于電纜的導體不在電纜的軸線上,而電纜周圍的任一點的磁場強度與該點與通電導體的距離成反比,靠近通電導體一側的磁場強度明顯增強。因而通過測量電纜圓周上磁場的變化可以識別出所要尋找的電纜。

    3.1 相地通電時音響變化的測量

    在電纜始端,將音頻信號發生器接到電纜一相導體和外皮(接地)間,在電纜另一端將該相與外皮短接。向電纜通入信號電流。在測試現場將探測儀接收線圈圍繞電纜轉一周(線圈軸線與電纜外皮相切),用耳機可以監測到聲響的變化。由下圖所示的音響曲線可以看出,當線圈靠近通電的導體一側時,聲響最強。從而可以確定此電纜即是我們要尋找的電纜。

    電力電纜線路路徑探測方法相地通電音響變化曲線

    3.2 相間通電時音響變化的測量

    電力電纜線路路徑探測方法相間通電音響變化曲線

    在被測電纜始端,將信號發生器輸出端接到電纜的兩相導體間,在電纜另一端將該兩相導體短接,并向電纜通入音頻信號電流。與相地通電時相似,將探測儀接收線圈環繞待測電纜轉動時(線圈軸線與電纜外皮垂直),當線圈分別在兩個通電導體的正上方或下方時,接收到的磁場最強,耳機聽到的聲音最響,從而可根據聽到的音響的變化確認該電纜即是要尋找的電纜,如上圖所示。

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