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电缆识别的信号发射方法(1)

发布时间:2021-06-03 01:08:37人气:

电缆识别在金属管线探测中占有重要地位,相比于金属管道的单一连续金属结构,电缆由数根芯线和金属铠装构成,结构和用途的差异造成了识别时的信号施加方式的差异,不同的接法将会产生不同的电磁场,识别效果也有所区别,因此本文对电缆识别的信号发射方式进行单独描述,以下为停运电缆的信号发射方法。

1、基本接线方法:芯线-大地接法

芯线-大地接法是对离线电缆(退出运行的不带电电缆)进行识别的最佳接线方式,可以充分发挥仪器的功能,并能最大程度地抗干扰,如下图所示:
芯线-大地接线法
芯线-大地接线法
将电缆金属护层两端的接地线均解开,低压电缆的零线和地线的接地也应解开,将发射机的红色鳄鱼夹夹一条完好芯线,黑色鳄鱼夹夹在打入地下的接地钎上。在电缆的对端,对应芯线接打入地下的接地钎。

注意:尽量使用接地钎,而不要直接用接地网!至少在电缆的对端必须用接地钎,接地钎还需要离开接地网一段距离,否则会在其他电缆上造成地线回流,影响探测效果。

电流自发射机流经芯线,在电缆对端进入大地,流回近端返回发射机。这种接法在地面探测时接收机可以感应到很强的信号,信号特性比较明确;信号在绝缘良好的芯线上流过,不会流到邻近管线上,尤其不会流到交叉的金属管道上,最适于在复杂环境下进行电缆识别。另外由于电缆接地,流经电缆的信号电压很低,不容易对邻线产生电容耦合,减少干扰。

由于存在芯线和大地之间的分布电容,随距离的增加,电流会逐渐减小。但若接地良好,电容电流很小,可以不予考虑。

这种方法的缺点是需要将电缆两端的接地线全部解开,略显繁琐。


2、护层-大地接法

护层-大地接线法
护层-大地接线法
如上图所示,将电缆近端的护层接地线解开,低压电缆的零线和地线的接地也应解开,对端的电缆护层保持接地,信号加在护层和接地钎之间(不可使用接地网),电缆相线保持悬空。电流自发射机流经护层,在电缆对端进入大地,流回近端返回发射机。这种接法不存在屏蔽,因而在地面上产生的信号最强,信号特性也比较明确。同样,由于护层-大地分布电容的存在,信号会自近向远逐渐衰减。

潜在的问题:护层外部的绝缘层若有破损,部分电流将由破损点流入大地,造成破损点后的电流突然减小,减小幅度与破损点的接地电阻有关。


3、相线-护层接法

相线-护层接法
相线-护层接法
如上图所示,发射信号加在电缆一相和护层之间,对端相线和护层短路,护层两端保持接地。

如果是单条电缆敷设,信号自发射机流经芯线,再经护层和大地两个回路返回。因为护层(铠装及铜屏蔽层)由连续金属组成,电阻很小;大地回路由于存在两端接地电阻,再加土壤电阻,总阻值较大,故大部分电流将通过护层返回,少部分电流通过大地返回。由于芯线电流和护层电流反向,能在外部一定距离产生磁场信号的有效电流为其差,数值等于通过大地返回的电阻电流。另外由于芯线-护层回路和护层-大地回路存在互感,通过电磁感应也能够在护层-大地回路产生感生电流。综合效果为有效电流等于大地回路的电阻电流和感应电流的矢量和(两者存在相位差)。根据现场情况的不同,有效电流可能会占总注入电流的百分之几到百分之十几。

如果存在同路径敷设(两端位置均相同)的其他电缆,则返回电流主要被几条电缆的护层分流,例如三条电缆同路径,则三条电缆的护层返回电流各占1/3。有效电流正向,占注入值的2/3,邻线电流反向,占1/3。如图所示。   
并行电缆的分流效果
并行电缆的分流效果
相线-护层法的优点在于接线简单,不需要解开接地线。缺点是当多条电缆同路径敷设时,各条电缆信号相差不大,仅靠信号幅值有时难以区分;当单线敷设时,有效电流大幅减少,信号较弱,而且有效电流中含有感应电流成分,目标电缆和邻近管线的感应信号相位相同,在使用复合频率探测时,有可能无法根据电流方向排除邻线干扰。

4、发射频率的选择

(1)对于一般电缆的探测,均推荐使用开机默认的1280Hz频率。其频率较低,传播距离长,且不容易感应到其他管线上;再者接收机对1280Hz信号的接收效果要强于640Hz,抗干扰能力较强,较易分辨。
(2)对于长距离电缆(长于2-3km),如果使用1280Hz信号,在较长距离处会有较大衰减,信号不易接收,相位也会发生偏移。故探测长距离电缆推荐使用640Hz发射信号。
(3)640Hz和1280Hz均为复合频率信号,接收机能够进行相位判断。

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