电缆路径探测仪的研发生产在国内已有三十多年历史,意联电气在研发生产电缆路径探测仪的同时,长期致力于电缆故障测试技术的服务和研究,为客户解决了很多疑难问题,得到广大用户的信赖和支持,同时我们把现场的问题带了回来,有针对性研究,终于诞生了用户期望的、国内独一的“电缆综合探测仪”。该产品的研发成功,解决了多年来困扰供电部门带电寻径的问题;解决了故障电缆准确路径寻测难的问题;开辟了电缆寻径新领域,打破了国外产品在中国的垄断。
1.2电缆路径探测仪应用范围
自产品推向市场以来,因其功能强大、性能优越已广泛应用于城市供电局、县电力局、铁路供电段、大中型企业(石油、化工、煤矿、电厂、钢厂)、院校、物业小区、城市路灯、高速公路、通信维护等部门。在我们强有力的技术支持下,为供、用电部门快速抢修、快速查找电缆路径发挥着应有的作用。
1.3电缆路径探测仪温馨提示
为了确保安全顺利使用本仪器,为了大发挥仪器功能,请在使用仪器前仔细阅读用户手册。
2..1工作原理电缆路径探测仪是以电磁波在传输过程中的反射原理和电磁感应原理为基础,结合数字滤波、无线接收、软件控制而设计的高科技产品。电磁感应:其基本工作原理是:由发射机产生电、磁波并通过不同的发射连接方式将发送信号传送到地下被探测电缆上,电缆感应到电磁波后,在线缆表面产生感应电流,感应电流就会沿着金属线缆向远处传播,在电流的传播过程中,又会通过该线缆向地面辐射出电磁波,这样当地下电缆测试仪接收机在地面探测时,就会在地下电缆正上方的地面接收到电磁波信号,通过接收到的信号强弱变化就能判别地下电缆的位置和走向。此原理实现的条件:首先,要有能发出足够电能的信号源,在具备传输电能的线路中形成电流,电流在流动过程中又在该线周围产生磁场;其次,要有能接收这一特定磁场的电路,把磁场的变化过程以电信号形式显示出来。
2.5发射机仪器面板及功能简介发射机就是能发出足够电能的信号源,是本套仪器的核心之一。其功能齐全、智能化程度高、操作简单。2.5.1面板简介①开关键②输出口③液晶显示区④频率键⑤功率键⑥充电口见下图所示2.5.2功能简介①开关键:此开关为自锁开关;按下接通电源,发射机处于工作状态;弹起断开电源,发射机处于关机状态。②输出口:此接口为多芯专用航空插座;用于改变信号的输出模式。接入直连线为直连模式;接入耦合钳连线为耦合模式;不接线仪器没有任何信号输出。③液晶显示区频率:显示当前输出模式;可分别显示低频、中频、高频、射频、绝缘回路电阻测量。在感应模式下只显示射频或高频。功率:显示当前输出功率;可分别显示低档、中档、高档。模式:显示当前工作模式;可分别显示直连、耦合、感应。阻抗:显示当前环路阻抗值;有效显示为1欧姆——25000欧姆。电量:提示当前电池电量。匹配提示:图标移动表示发射机已稳定工作。
④频率键:此键为点动开关:每按一次可改变一次输出信号的模式,由低频、中频、高频、射频循环选择;开机初始为低频。在感应模式下只能选择射频或高频。⑤功率键:此键为点动开关:输出功率;可分别显示低档、中档、高档。每按一次可改变一次输出功率,循环选择;开机初始为低档。⑥充电口:此接口为Φ2.5充电座;用于连接专用充电器给电池充电。
2.5.3操作界面简介频率:显示当前的发射模式;分别显示低频、中频、高频、射频;开机初始为低频。电量显示:显示当前电池电压。外部阻抗:显示仪器测量外部电缆的阻抗。功率档位:显示低档、中档、高档,开机初始为低档。输出方式显示:在仪器与外部阻抗匹配过程中,右下角的图标停止不转转,当仪器与外部阻抗匹配好以后,图标开始旋转。电量:提示当前电池电量;以电池符号表示,全为满电量。
2.6接收机面板及功能简介1)面板简介
2.8.2波谷法
上一章讲解了仪器的使用方法,本章主要结合使用者在常规现场测试使用发射机与电缆的几种接线方法。4.1、简言一般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。4.2、非运行电缆的信号发射方法4.2.1、基本接线方法:芯线-大地接法(建议使用低频低档)芯线-大地接法是对离线电缆(退出运行的不带电电缆)进行路径探测的佳接线方式,可以充分发挥本仪器的功能,并能大程度地抗干扰。
图4.1芯线-大地接线法
如图4.1所示,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可以感应到很强的信号,而且在本条电缆上没有感应电流的影响,信号特性比较明确,可以充分利用仪器的电流方向测量功能;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,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,电容电流即很小,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。
4.2.2、护层-大地接法:(建议使用低频低档)
如图4.2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。
4.2.3、相线-护层接法:
图4.3相线-护层接法
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。如图4.4所示。
4.2.4、相间接法:(建议使用高频信号)
如图4.5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,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,故不会在护层和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。一般不建议使用者操作此种接发。4.3、运行电缆的信号发射方法4.3.1、零线/地线/护层注入法:这是一种对运行中的低压电缆进行探测的方法,因为许多低压电缆的护层不作接地,或护层不连续,或接地不够良好,无法测量。本方法不需要电缆作任何改动,而且注入的是高频信号,不会对运行线路产生不良影响。
在用户端,将发射机的红色鳄鱼夹接零线、地线或护层,黑色鳄鱼夹接打入地下的接地钎。如图4.6所示。
4.3.2夹钳耦合法(效果好,推荐带电运行电缆用此种方法)
当不能与待测运行电缆直接相连时,可以采用耦合夹钳进行耦合法探测。这时被测电缆的近端和远端都必须接地以形成回路。接线见图4.7。这是一种对运行中的电缆进行探测的方法,尤其是对高压运行电缆的路径查找极为方便。本方法不需要电缆作任何改动,而且可以注入的多种频率信号,不会对运行线路产生不良影响。
4.3.3感应辐射法(建议使用射频信号)
5.2感应技巧:保持与发射机之间的距离在感应模式下,发射机除了给目标线缆发射信号,还会向空气中发射信号,这可能会给在发射机附近的探测工作造成干扰。要检查接收机探测到的是线缆的信号,而不是直接从发射机发射出来的信号,移动发射机一两米,如果接收机信号也随之移动的话,这表明接收机离发射机的距离太近。另一种检查接收机是否接收到发射机信号的方法是把接收机指向发射机,如果接收机的响应大小不变或增加,说明接收机接收到的是直接从空中传播过来的发射机信号。在这种情况下降低发射机输出功率并降低接收机的增益。接收机可能还要离开发射机几米。不要把发射机放在井盖上,因为这样会阻止信号到达线缆。从目标线缆感应到相邻线缆的不需要的感应信号是电缆探测中常见的问题。这可能会导致目标电缆的位置或深度测量不准确或探测到错误的电缆。在许多情况下一定程度的感应是不可避免的,但有经验的操作人员可以用一些方法减小感应的程度,从而提高探测的可靠性。尽量避免使用感应法施加信号。信号可能感应到下方的的多根管线上。可能的话尽量使用耦合夹钳。
5.3信号施加点的选择1)选择信号施加点,信号施加点应尽量远离其它管线,而不是在管线密集的区域。当使用单端连接施加信号时,接地点应尽量远离目标管线,并远离其它地下管线。不要使用现存的地下结构作为接地,可能会有其它管线与其相连。如果不需要长距离的追踪,仅仅将地线与管线垂直放在地面上,可能会比良好的接地造成更少的感应。2)井盖作为接地在探测的过程中,有时候无法将接地棒插入地下,例如:在硬地面(如:公路)上探测管线。在这种情况下可以把地线连接到人井的金属边框上作为接地回路。3)使用路灯柱直接连接到金属的路灯柱几乎与直接连接电缆护层具有相同的效果。通常电缆的护层与金属灯柱是连通的,所以简单地连接到路灯柱,操作人员就可以安全地、迅速地探测路灯电缆,而不需要找来路灯公司的技术人员。如果路灯柱是混凝土的,将发射机连接到电缆的护层。连接电缆护层施加发射机信号到很远的距离,使接收机可以追踪到路灯和其它街道设施提供照明的电缆。
5.4电缆拐弯和电缆末段的定位在跟踪电缆时,可能碰到信号强度突然下降,当接收机左右移动时,读数信号没有明显变化。原地继续左右搜索,同时转动身体。如果转到某一位置时信号恢复,则表示电缆转弯,可沿新的方向继续跟踪,如图6.2所示。如果转过一圈没有测得明显的信号强度,则表明到达电缆的尽头,如图6.3所示。
5.5确认地下存在如果地下存在多根导体,我们用感应法测试时发射机可能感应到浅的或导电性好管线上,在这种情况下用直读法测量时,可能测得深度不可信。
此时我们用45°法测试可以进一步确定多个导体的存在,并可测得多个管线的深度,如图6.4所示。首先我们可以用45°法测到第1个管线的深度,然后继续移动接收机找出多个管线的深度。将接收机移到另外一侧重复上述过程,分别测出各个管线的深度。
5.6埋设比较深的电缆导体当电缆埋设比较深时用感应法测试就会感到很困难,并可能感觉到接收机信号很弱,移动接收机时,信号强度变化很小,增加增益后信号很不稳定。这是由于电缆比较深发射机感应到管道的信号比较弱,而接收机从电缆接收的信号会更弱造成的。如果目标电缆埋在2米以下,用感应法测试就会产生很大误差。此时好用直连法。
5.7测试中常见问题问:探测过程中干扰是如何产生的?答:地下电缆探测仪是探测目标金属线缆上的施加信号电流产生的电磁场。在理想情况下电磁场的形状应是标准的同心圆。干扰的产生常见的原因是目标线缆上的信号耦合到邻近的线缆上。被干扰的电磁场是一个变形的电磁场,从而造成读数不准确。发射频率越高相邻管线的干扰就越大。
问:测试时为什么在其它的电缆上也能探测到信号?答:这种情况是由于发射机施加的信号,通过公共接地点使信号分流到了其他电缆上或互感耦合到了其它电缆或金属管线上。这时好使用直接连接法施加信号,或更换信号施加点,变换接地线,并使用较低的频率(低频)。
问:如何用谷值法验证峰值法定位的准确性?答:对于理想的无干扰的被测目标电缆,波峰/波谷法定位的位置是重合的。但对于有并行电缆或有其它金属管线干扰时,波峰/波谷法定位的位置就会不重合。此时的电缆真正位置在波峰值一侧。当干扰严重时可能找不到零值点,此时只能根据峰值位置大概给出管线的位置。好采取改变施加信号的方法,重新进行电缆定位。当波峰/波谷法所测位置不重合时,电缆直读测深也会有较大偏差,甚至无法读出深度。
问:如何减小电缆次生电磁场形态的变形?答:首先,你可以试着降低发射机的输出功率。有时信号太强,探测的效果不一定好,尤其是多根电缆并行、非常接近的情况下。如果使用的是感应法,这时可以改用直接连接法或夹钳法施加信号。这样可以减小耦合到其它电缆的信号,从而小线缆电磁场形态的变形。如果,发现谷值法和峰值法定位不一致,换一个一致的地方进行定位,如果找不到一致的地方,我们通常以峰值位置做为电缆的位置,深度测量也在峰值模式下进行,当然也存在一定的误差,但比谷值法更接近真实值。
问:该设备是否可同时用来探测铜线电缆和光缆?答:目前的地下电缆探测仪只能探测带有金属护套或芯线的电缆。只有带有金属护套或中央金属加强芯的光缆才能用地下电缆探测到。要探测电缆必须给导体施加一个可以探测的信号(发射机低频信号)。
问:为什么测深不准确?答:1.检查选择了正确的模式。2.检查峰值法和谷值法定位的位置是否一致。直读测深的方法虽然简单,但读取正确结果需要一定的条件,否则测量精度不高,甚至得到错误结果。应用直读测深的条件之一是峰值法和谷值法测定的管线位置要基本重合,否则误差会很大。其二是直读的深度要经过校正才能达到较高的可靠性,校正的因素包含:管线埋设土壤的湿度,以及检测信号的频率,一般土壤湿度越大、检测频率越高,校正的系数就应越小,一般在0.8-0.95之间。简单的办法是找一个深度已知且无干扰的管段,测出直读深度,与实际埋深相比求的校正系数。3.测量埋深时要注意接收机的方向,尽量使接收机的线圈与管线走向垂直,这个要求可以通过轻微转动接收机,使面板上的显示读数达到大值来达到。此外,还应注意:直读埋深值是接收机机身地面到管道中心的距离。
问:遇到信号强度突然减弱是何原因?答:如果信号强度突然减小,有可能是经过了T型分叉或分支电缆,也有可能是埋深出现变化。在区域内进行360度扫描,查找其他中心线,以确认导体是否有分支,核对埋设资料。
问:如果感应信号感应到到其他电缆上怎么办?答:可以采用以下办法:1.调低频率,选用低频;2.调低功率,选用低档;3.如果可能使用直连法或夹钳耦合法;4.把接地插到远离目标电缆和其他埋地金属管线的地方;5.在目标电缆和其他管线相距远的位置施加信号。
4.3仪器自检4.3.1面板按键检查1.发射机:按3.1.2功能简介操作各键是否正常。2.接收机:按3.2.2功能简介操作各键是否正常。4.3.2工作状态检查1)信号输出与接收互检直连线五芯航空头插入发射机五芯航空座,将线分开顺直并短接两夹子,按下发射机电源开关,阻抗显示小于00005Ω。右侧图标中不停地移动。手持接收机位于直连线附近,按下接收机电源开关,几秒钟后接收机稳定工作接收到直连线上的信号并有显示,移动接收机信号显示会有变化。说明发射机、接收机工作正常。发射机在感应状态下,打开发射机,将接收机的接收频率调至和发射机一致的频率,看接收机能否接收到信号,移动接收机,看接收机的数据有无变化;2)耦合钳的检查把耦合钳与发射机相连,按下发射机电源开关,阻抗显示10Ω左右,同时听到耦合钳发出声响(低频)。说明耦合钳工作正常。