一、原理介紹
1.音頻電流信號(hào)感應(yīng)法
用音頻信號(hào)發(fā)生器向電纜中注入一特定頻率的音頻電流信號(hào)，該電流信號(hào)在電纜周圍就會(huì)產(chǎn)生音頻磁場(chǎng)，通過傳感器線圈接收這一特定頻率的音頻磁場(chǎng)，經(jīng)磁聲或磁電轉(zhuǎn)換為人們?nèi)菀鬃R(shí)別的聲音信號(hào)或其它可視信號(hào)，即可探測(cè)出電纜的路徑。
用音頻感應(yīng)法探測(cè)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(cè)電纜路徑的方法。
如圖1所示，向電纜中注入音頻電流信號(hào)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(shì)最?。痪€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(chǎng)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(duì)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(shì)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(chǎng)*的正下方就是電纜，這種方法就是音峰法。實(shí)際測(cè)量時(shí)，音峰法是常用的測(cè)試方法。
2.脈沖磁場(chǎng)方向法與脈沖磁場(chǎng)幅值法
如圖3所示，用直流高壓信號(hào)發(fā)生器向電纜中施加高壓脈沖信號(hào)，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(chǎng)磁場(chǎng)，用感應(yīng)線圈接收這個(gè)磁場(chǎng)，即可找到電纜的路徑。
(1)脈沖磁場(chǎng)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(shì)是正電動(dòng)勢(shì)，在右側(cè)感應(yīng)到的必是負(fù)電動(dòng)勢(shì)?？捎貌ㄐ伟迅袘?yīng)線圈感應(yīng)到的電動(dòng)勢(shì)表示出來，如圖4a所示，左側(cè)為正電動(dòng)勢(shì)，波形初始方向朝上，稱為正磁場(chǎng)。如圖4b所示，右側(cè)為負(fù)電動(dòng)勢(shì)，波形初始波形朝下，稱為負(fù)磁場(chǎng)。電纜的左右兩側(cè)磁場(chǎng)的方向是不同的，在磁場(chǎng)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(chǎng)幅值法
同音頻電流信號(hào)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(shì)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(shì)的大小，電動(dòng)勢(shì)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(cè)試時(shí)，用脈沖磁場(chǎng)的方向法與幅值法探測(cè)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(chǎng)上的路徑儀一般都是選用音頻電流信號(hào)感應(yīng)法進(jìn)行路徑探測(cè)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(hào)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(hào)輸出線，停電電纜路徑查找時(shí)使用
耦合夾鉗：夾鉗法信號(hào)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(hào)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(shí)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(hào)強(qiáng)。將發(fā)射信號(hào)通過直連線注入一相線芯，并將電纜末端測(cè)試相線芯人為接地，一相線芯與大地構(gòu)成測(cè)試回路，如下圖9所示。
Tips：
1.不可相間發(fā)射信號(hào)(末端兩相短接)，不可相間構(gòu)成測(cè)試回路，因?yàn)榇藭r(shí)電流信號(hào)方向相反，磁場(chǎng)信號(hào)抵消，接收機(jī)實(shí)質(zhì)上就是接收的回路磁場(chǎng)信號(hào)，將接收不到信號(hào)；
2.需將電纜兩側(cè)鎧裝接地拆除，否則發(fā)射的電流信號(hào)會(huì)從鎧裝回傳，同樣抵消磁場(chǎng)信號(hào)；
3.總之，測(cè)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(hào)弱。將發(fā)射電壓信號(hào)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(hào)。
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(chǎng)信號(hào)，不同點(diǎn)是直連法是通過直連線發(fā)射信號(hào)在電纜線芯，夾鉗法是通過夾鉗耦合發(fā)射信號(hào)在電纜鎧裝或零線；
2.夾鉗法施加信號(hào)相對(duì)較弱，對(duì)于停電電纜推薦優(yōu)先使用直連法；
3.對(duì)于高壓?jiǎn)涡編щ婋娎|，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(cè)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(cè)試相，末端對(duì)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(hào)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(hào)直接輸出在帶電火線上，對(duì)于380供電低壓供電系統(tǒng)，臺(tái)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(chǎng)案例參考上篇公眾號(hào)發(fā)表文章；
3.210kV電纜測(cè)試方法
10kV停電電纜：
?、賹?dǎo)體直連法，如上圖9所示，選擇一相線芯作為測(cè)試相，末端對(duì)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(cè)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(duì)鋁護(hù)套同軸電纜導(dǎo)體直連信號(hào)；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(duì)鋁護(hù)套同軸電纜導(dǎo)體或屏蔽直連信號(hào)。
110kV帶電電纜：
①鋁護(hù)套直連法，對(duì)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(cè)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(duì)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(cè)試；
?、蹔A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?shī)A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(hào)，查找到達(dá)接地端的電纜路徑；
2.對(duì)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(hào)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(cè)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(hào)來源與判斷
接收機(jī)接收的是音頻磁場(chǎng)信號(hào)，由音頻電流信號(hào)產(chǎn)生，電流信號(hào)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(hào)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(hào)，信號(hào)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(cè)試點(diǎn)位置如何排除干擾信號(hào)，找到目標(biāo)電纜，此時(shí)應(yīng)根據(jù)接收信號(hào)的不同指示進(jìn)行判斷，總結(jié)方法如下。
信號(hào)大小與穩(wěn)定性；一般目標(biāo)電纜上方接收信號(hào)數(shù)值較大且比較穩(wěn)定，干擾管線接收信號(hào)數(shù)值較小，且箭頭指示飄
2.接收電流與深度；在測(cè)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(hào)；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(hào)的頻率，即SIS頻率，使用該頻率信號(hào)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(hào)衰減規(guī)律；接收機(jī)接收的音頻磁場(chǎng)信號(hào)，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(hào)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(hào)時(shí)，可嘗試向前行走一段距離，觀察信號(hào)與電流大小與近端顯示對(duì)比，若衰減較快，則該管線信號(hào)為干擾信號(hào)。
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