智能電纜識別的信號發射使用方法

智能電纜識別的信號發射使用方法

電纜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金屬結構，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識別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，識別效果也有所區別，因此本章對電纜識別的信號發射方式進行單獨描述。

一、停運電纜的信號發射方法

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（退出運行的不帶電電纜）進行識別的最佳接線方式，可以充分發揮儀器的功能，并能最---大程度地抗干擾，如下圖所示：

圖3-1-1 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！至少在電纜的對端必須用接地釬，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接收機可以感應到很強的信號，信號特性比較明確；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，適于在復雜環境下進行電纜識別。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： 

圖3-1-2 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。

3、相線－護層接法：

圖3-1-3 相線－護層接法

如上圖所示，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。如右圖所示。              

                                                                                                                       圖3-1-4 并行電纜的分流效果

相線－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，在使用復合頻率探測時，有可能無法根據電流方向排除鄰線干擾。

4、發射頻率的選擇：

l 對于一般電纜的探測，均推薦使用開機默認的1280Hz頻率。其頻率較低，傳播距離長，且不容易感應到其他管線上；再者接收機對1280Hz信號的接收效果要強于640Hz，抗干擾能力較強，較易分辨。

l 對于長距離電纜（長于2-3km），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，相位也會發生偏移。故探測長距離電纜推薦使用640Hz發射信號。

l 640Hz和1280Hz均為復合頻率信號，接收機能夠進行相位判斷。

二、運行電纜的信號發射方法

1、卡鉗耦合法：

這是一種探測運行電纜較理想的方法，不需要電纜作任何改動即可測試，并且操作遠離高壓，非常安全，電纜全長上都有信號，沒有距離限制。

電纜護層兩端必須良好接地，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

圖3-2-1 運行電纜卡鉗耦合法1（卡電纜本體）

如上圖所示，本方法適用于普通三相統包運行電纜的探測。發射機輸出接卡鉗，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，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，應選擇較大輸出水平。