智能電纜識別的信號發(fā)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(xù)金屬結(jié)構(gòu)，電纜由數(shù)根芯線和金屬鎧裝構(gòu)成，結(jié)構(gòu)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(chǎn)生不同的電磁場，識別效果也有所區(qū)別，因此本章對電纜識別的信號發(fā)射方式進(jìn)行單獨(dú)描述。

一、停運(yùn)電纜的信號發(fā)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(yùn)行的不帶電電纜）進(jìn)行識別的最佳接線方式，可以充分發(fā)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(hù)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(yīng)解開，將發(fā)射機(jī)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(yīng)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(wǎng)！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(wǎng)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(fā)射機(jī)流經(jīng)芯線，在電纜對端進(jìn)入大地，流回近端返回發(fā)射機(jī)。這種接法在地面探測時接收機(jī)可以感應(yīng)到很強(qiáng)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(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行電纜識別。另外由于電纜接地，流經(jīng)電纜的信號電壓很低，不容易對鄰線產(chǎn)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(diǎn)是需要將電纜兩端的接地線全部解開,略顯繁瑣。

2、護(hù)層－大地接法： 

圖3-1-2 護(hù)層－大地接線法

如上圖所示，將電纜近端的護(hù)層接地線解開，低壓電纜的零線和地線的接地也應(yīng)解開，對端的電纜護(hù)層保持接地，信號加在護(hù)層和接地釬之間（不可使用接地網(wǎng)），電纜相線保持懸空。電流自發(fā)射機(jī)流經(jīng)護(hù)層，在電纜對端進(jìn)入大地，流回近端返回發(fā)射機(jī)。這種接法不存在屏蔽，因而在地面上產(chǎn)生的信號強(qiáng)，信號特性也比較明確。同樣，由于護(hù)層－大地分布電容的存在，信號會自近向遠(yuǎn)逐漸衰減。

潛在的問題：護(hù)層外部的絕緣層若有破損，部分電流將由破損點(diǎn)流入大地，造成破損點(diǎn)后的電流突然減小，減小幅度與破損點(diǎn)的接地電阻有關(guān)。

3、相線－護(hù)層接法：

圖3-1-3 相線－護(hù)層接法

如上圖所示，發(fā)射信號加在電纜一相和護(hù)層之間，對端相線和護(hù)層短路，護(hù)層兩端保持接地。

如果是單條電纜敷設(shè)，信號自發(fā)射機(jī)流經(jīng)芯線，再經(jīng)護(hù)層和大地兩個回路返回。因?yàn)樽o(hù)層（鎧裝及銅屏蔽層）由連續(xù)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(hù)層返回，少部分電流通過大地返回。由于芯線電流和護(hù)層電流反向，能在外部一定距離產(chǎn)生磁場信號的有效電流為其差，數(shù)值等于通過大地返回的電阻電流。另外由于芯線－護(hù)層回路和護(hù)層－大地回路存在互感，通過電磁感應(yīng)也能夠在護(hù)層－大地回路產(chǎn)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(yīng)電流的矢量和（兩者存在相位差）。根據(jù)現(xiàn)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(shè)（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(hù)層分流，例如三條電纜同路徑，則三條電纜的護(hù)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(hù)層法的優(yōu)點(diǎn)在于接線簡單，不需要解開接地線。缺點(diǎn)是當(dāng)多條電纜同路徑敷設(shè)時，各條電纜信號相差不大，僅靠信號幅值有時難以區(qū)分；當(dāng)單線敷設(shè)時，有效電流大幅減少，信號較弱，而且有效電流中含有感應(yīng)電流成分，目標(biāo)電纜和鄰近管線的感應(yīng)信號相位相同，在使用復(fù)合頻率探測時，有可能無法根據(jù)電流方向排除鄰線干擾。

4、發(fā)射頻率的選擇：

l 對于一般電纜的探測，均推薦使用開機(jī)默認(rèn)的1280Hz頻率。其頻率較低，傳播距離長，且不容易感應(yīng)到其他管線上；再者接收機(jī)對1280Hz信號的接收效果要強(qiáng)于640Hz，抗干擾能力較強(qiáng)，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(fā)生偏移。故探測長距離電纜推薦使用640Hz發(fā)射信號。

l 640Hz和1280Hz均為復(fù)合頻率信號，接收機(jī)能夠進(jìn)行相位判斷。

二、運(yùn)行電纜的信號發(fā)射方法

1、卡鉗耦合法：

這是一種探測運(yùn)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(yuǎn)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(hù)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(hù)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(yùn)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(tǒng)包運(yùn)行電纜的探測。發(fā)射機(jī)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(hù)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(guān)，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(qiáng)探測效果，應(yīng)選擇較大輸出水平。