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HDGX地下金属管线探测仪电缆探测的信号发射方法

武汉华顶电力设备有限公司 2021-12-06 10:33 次阅读
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电缆路径探测和唯一性鉴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探测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,探测效果也有所区别,因此本章对电缆探测的信号发射方式进行单独描述。

一、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)进行路径探测和鉴别的最佳接线方式,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:

图3-1-1 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,可以充分利用仪器的防误跟踪功能;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路径查找。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:

图3-1-2 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:

图3-1-3 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。输出方式:直连输出、辐射感应、卡钳耦合(选配)。

输出频率:640Hz(复合频率)、1280Hz(复合频率)、10kHz、33kHz、83kHz。

输出功率:最大10W,10档可调,自动阻抗匹配。

直连输出电压:最高150Vpp。

过载和短路保护。

人机界面:128×64点阵液晶显示器。

内置电池:4节18650锂离子电池,标称7.4V,6.8Ah。

接收机:

输入方式:内置接收线圈、接收卡钳(选配)、听诊器(选配)、查障A字架(选配)。

接收频率:

主动探测频率:640Hz、1280Hz、10kHz、33kHz、83kHz。

工频被动探测频率:50Hz/60Hz和250Hz/300Hz(用户可配置)。

射频被动探测频段:中心频率分别为10kHz、33kHz、83kHz。

管线探测模式:宽峰法、窄峰法、音谷法。

电缆鉴别模式:接收卡钳(选配)智能鉴别和电流测量、听诊器(选配)鉴别。

人机界面:320×240点阵液晶显示器。

内置电池:2节18650锂离子电池,标称7.4V,3.4Ah。

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。如右图所示。 图3-1-4 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、相间接法:

图3-1-5 相间接法

如上图所示,发射信号加在电缆两相之间,电缆的对端两相线短路。两相在电缆内部扭绞,其电流值相同且方向相反。由于两相线虽相距很近,但仍有一定间隔,故两相线和接收机线圈之间的距离会有微小差异,两相线在此处产生的磁场方向相反,但强度因距离的差异而不会完全相同,虽大部分相互抵消,但仍有小部分残余,金属护层的屏蔽作用会将其进一步削弱,最后的剩余信号方能被接收。因为扭绞的原因,信号会沿电缆路径有周期性的幅值和方向的变化。

在一个扭绞周期内,对外辐射的磁通因方向连续变化360°而相互抵消,故不会在护层-大地回路产生感应电流。

由于有效信号很小,使用高频信号将比低频信号更易于探测。相间接法无法使用接收机的电流方向测量功能排除邻线干扰。

5、发射频率的选择:

对于一般电缆的探测,除非采用相间接法,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。

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。

640Hz和1280Hz为复合频率信号,接收机能够进行跟踪正误提示。

使用相间接法时,应优先采用高频(10kHz、33kHz或83kHz)。

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