運行電纜的路徑尋測及識別

西安鐵路局西安供電段 徐波

摘要：介紹了電磁法尋測電纜路徑及識別電纜的基本原理，及應(yīng)用了該技術(shù)的電纜綜合探測儀的系統(tǒng)組成。同時還闡述了這項技術(shù)成功應(yīng)用的幾大要素。

關(guān)鍵詞：帶電尋徑；運行電纜的識別

電力電纜的大量使用在我國已經(jīng)有二三十年的歷史，前期使用運行的電纜現(xiàn)在已經(jīng)進入了路徑埋設(shè)無圖紙、無人知的狀況，因此，電纜被施工挖斷的發(fā)生率在近幾年呈明顯的上升趨勢，尋找一種快而行之有效的電力電纜路徑定位方法十分緊迫和必要。

現(xiàn)在國內(nèi)普遍采用的電纜尋徑定位方法為停電再加音頻信號的尋徑方法。而有許多運行電纜是不能停電的，如何解決這一矛盾成為電力系統(tǒng)迫切需要解決的難題。歐美國家在電力電纜的尋徑定位上的研究比較早，20 世紀70 年代就發(fā)明了電磁耦合法及感應(yīng)法，并在電力電纜定位上得到了成功的應(yīng)用。我國在電纜尋徑定位方面的研究起步很晚，對于電力電纜路徑定位方法的研究這十內(nèi)才啟動，經(jīng)過十年的努力，國內(nèi)在此領(lǐng)域的技術(shù)完全達到了國際先進水平，由于國內(nèi)研究人員更加關(guān)心國內(nèi)電纜運行的現(xiàn)狀（電纜密集，工頻干擾嚴重），因此克服了國外技術(shù)的抗干擾能力差的缺點。

由于敷設(shè)在地下的電纜與周圍的土壤介質(zhì)在導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、密度或其他理化性質(zhì)上存在著差異，從而能被探測、識別和區(qū)分。目前應(yīng)用于電纜探測的方法大致有電磁法、直流電法、地震波法、放射性跟蹤法和地質(zhì)雷達等。其中電磁法由于探測精度高、操作簡便、抗干擾能力強、適用范圍廣、成本低，效率高等特點而成為電纜探測工作中最常用、最有效的方法。

1、基本原理

由發(fā)射機產(chǎn)生電磁波并通過不同的發(fā)射連接方式將信號傳送到地下被探測電纜上，地下電纜感應(yīng)到電磁波后，在電纜表面會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流就會沿著電纜向遠處傳播，在電流的傳播過程中，又會通過該地下電纜向地面輻射出電磁波，這樣當接收機在地面探測時，就會在電纜上方的地面上接收到電磁波信號，通過接收到的信號強弱變化來判別地下電纜的位置和走向。

2、儀器的組成

由電磁法尋測的儀器通常由發(fā)射機、接收機、發(fā)射鉗、接收鉗組成。

發(fā)射機：具有一定功率（通常大于等于3瓦），包含多組頻率的信號，其儀器內(nèi)具有發(fā)射天線以及內(nèi)置歐姆表可自動測量環(huán)路電阻及連續(xù)的自動輸出阻抗匹配，以保證輸出最佳的匹配信號。

接收機：具有接收發(fā)射機發(fā)出的信號功能，同時具有50Hz探測功能，可以對運行電纜發(fā)出的50Hz工頻信號進行跟蹤。對接收到的信號需快速響應(yīng)，通過圖形及聲響形象地反映出來。

3、電纜尋徑

3.1 發(fā)射機的信號發(fā)送連接方式

有三種方法:直連法、耦合法、感應(yīng)法。

直連法—最佳方法

這是最佳的探測方法，發(fā)射機輸出線紅色端直接連接到電纜的裸露金屬部分（此時電纜為停電狀態(tài)），另一端接地。此種方法產(chǎn)生的信號最強，傳播距離最遠、適用于儀器內(nèi)所有頻率的工作狀態(tài)。

耦合法—較佳方法

當不能與待測電纜直接相連時，可以采用耦合夾鉗進行耦合法探測。此種方法頻率選擇為儀器內(nèi)所有頻率，這時地下電纜的近端和遠端都必須接地以形成回路。接線見圖。一般運行電纜外鎧已接地或零線接地自然形成回路。耦合式連接的測試效果較直接式連接差,且耦合信號隨著距離增長而減弱。其優(yōu)點是可對運行電纜施加信號,找出電纜路徑，保證了供電的可靠性。

感應(yīng)法—可行方法

測試運行電纜時，操作者若不能使用耦合夾鉗，此時可使用發(fā)射機內(nèi)置的感應(yīng)天線來發(fā)射輸出信號，將信號感應(yīng)到被測電纜上來進行定位探測。首先，將發(fā)射機放置于電纜上方，發(fā)射機放置方向應(yīng)使發(fā)射機面板上的指示線與電纜路徑方向相一致。然后使用接收機在電纜地面上方就能探測出地下電纜位置。

3.2 接收機的三種工作方式：分別為波峰法、波谷法、外接設(shè)備法。

波峰法：地下電纜探測儀接收機位于電纜正上方時信號指示最大、聲音也最大。波峰法是用水平線圈接收電磁場水平分量的強度。對無干擾的電纜進行峰值檢測在電纜正上方時，當接收機的正面與電纜走向垂直時磁場響應(yīng)強度最大，這不僅因為線圈離電纜最近，線圈所在的磁場強，還因為此時磁場的磁力線通過接收線圈的磁通量最大。當接收機向電纜兩側(cè)移動探測時，兩側(cè)磁場響應(yīng)強度對稱且逐漸減小。這不僅因為此時的線圈離電纜距離遠，接收機線圈所接收的磁場變?nèi)�，還因為此時磁場磁力線的方向與線圈的平面不再垂直，通過線圈的磁通量變小，從而產(chǎn)生如山峰一樣的信號響應(yīng)。因而叫做“波峰法”。

波谷法：地下電纜探測儀接收機位于電纜正上方時信號指示最大、且接收機聲音指示無任何聲音指示。波谷法用垂直線圈測量電磁場的垂直分量，檢測目標電纜上的磁場是無數(shù)個與電纜同心的圓型磁力線組成的，接收機在電纜正上方信號響應(yīng)最小，兩側(cè)各有一個高峰。這是由于這些磁力線在電纜正上方穿過接收機垂直接收線圈的垂直分量為零，此時通過接收機的垂直線圈的磁通量為零，信號響應(yīng)有一個最小值（零值或極小值）；當接收機在電纜兩側(cè)移動時，儀器的響應(yīng)會隨著接收機遠離電纜而逐漸增大，這是因為，此時的磁力線方向與接收機垂直線圈平面已形成一定的角度，通過接收機垂直線圈的磁通量逐漸變大。同時，隨著接收機線圈遠離地下電纜，接收機探測到的磁場的強度逐漸變?nèi)�，當這一因素成為影響通過線圈磁通量變化的主要因素時，儀器的響應(yīng)又會逐漸變小，從而產(chǎn)生如山谷一樣的信號響應(yīng)。因而叫做“波谷法”。

當被測電纜不能停電時，只能采用耦合式連接進行路徑測定。這種方法的特點是信號強，定位、定深精度高，尤其是運行中的電纜，不需停電便可測試。

4、成功應(yīng)用的幾大要素

上述論述的是運行電纜的尋徑及識別，在技術(shù)解決上存在三大要素。

難點一、在于電纜是帶電的，只能選擇耦合或感應(yīng)，這樣就決定耦合鉗的工藝與材料。

帶電電纜的識別及路徑尋測對耦合鉗的工藝與材料有著極高的要求，由于運行電纜的零序電流或高次諧波會產(chǎn)生較大的干擾，影響探測工作的正常進行，所以耦合法所發(fā)出的耦合頻率必須避開50HZ及其諧波頻率，這就要求耦合頻率必須達到1KHZ 以上，這時對耦合鉗的磁性材料提出了較高的要求，該耦合鉗必須是特制的，而不能采用工頻頻段的磁性材料。

難點二、選擇頻率及工作方式，頻率決定信號傳播遠近及感應(yīng)到其它電纜上的問題。

工作頻率選擇的合適與否直接影響著探測效果的好壞。比如：選擇了較高的工作頻率，對有接頭的電纜有較好的探測效果，但是信號衰減快，抗干擾性差，易感應(yīng)到相鄰電纜上，難以區(qū)分相鄰電纜。相反，較低的頻率信號衰減慢，探測距離大，抗干擾性強，易區(qū)分相鄰電纜，但對有接頭的電纜探測效果較差。因此，要求電纜路徑儀應(yīng)具有3～4檔頻率，這樣就克服了以往儀器靈敏度差、抗干擾性差等弱點，提高了分辨能力。

難點三、抗干擾問題，若在各種高壓干擾時儀器還能否正常測試？

由于此類儀器經(jīng)常應(yīng)用于高電壓、強磁場的環(huán)境下，對探測結(jié)果的影響非常大，這就要求這類儀器具有極好的濾波器，濾除強電磁干擾。此類優(yōu)秀的儀器必須采用DSP（大規(guī)模數(shù)字濾波技術(shù)）來滿足要求。數(shù)字濾波技術(shù)具有濾波頻帶窄、調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點，使其成為高壓干擾環(huán)境下所必備的部件。

解決上述三個難題成為此類測試儀器成功應(yīng)用的關(guān)鍵、也是電纜工作者選用此類儀器的判別依據(jù)。

5、結(jié)束語

搞好電纜的探測工作，對城市的建設(shè)和發(fā)展將起到不可忽視的作用，而且越來越受到人們的極大關(guān)注。使用何種儀器進行電纜路徑探測將獲得不同的效果，本文簡要介紹了運行電纜的識別及帶電電纜路徑的尋測的主要技術(shù)手段及特點，并分析了各種功能在電纜探測中的優(yōu)缺點�？傊�，帶電電纜識別及帶電電纜路徑尋測的新技術(shù)、新功能將為電纜識別、路徑測尋起到積極的促進作用。

6.參考文獻