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电缆路径探测仪说明书【图文详解】


时间:2018-10-18 15:43:57 | 作者:陕西意联电气 | 标签: 电缆故障测试仪

第一章 前言



1.1 电缆路径探测仪研发意义

  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

  电缆路径探测仪虽功能强大、性能优越,但它总是一种工具,是辅助人来解决问题的一种工具,它不可能直接告诉人们线路的具体位置,但是,操作者可很容易根据仪器所反映的各种信息加以判断作出结论。
  意联电气将在产品的改进、提高方面不懈努力不断推出技术更先进、性能更优越、功能更完善的新产品,在电缆监护、测试领域中为您提供坚实的物质基础和强有力的技术支持,同时希望用户给我们多提宝贵意见。

  为了确保安全顺利使用本仪器,为了最大发挥仪器功能,请在使用仪器前仔细阅读用户手册。


第二章 仪器简介


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。


2.2仪器特点

2.2.1发射机特点
1)具有方便用户的软件和全中文菜单。按键定义简单明了。测量方法简单快速。
2)恒功率输出、自动匹配,保证本机工作在最佳状态。内置绝缘表功能,自动测量电缆对地及相间的环路阻抗,可协助判断电缆绝缘性质。
3)查找电缆路劲成功率、测试精度及测试方便程度优于国内任何一种检测设备。
4)仪器具有强大的数据处理能力和友好的显示界面
5)内置锂电池供电,可在无电源环境测试电缆的路由,保障日常工作。
2.2.2接收机特点
1) 便携轻巧,使用方便,充电锂电池供电,一人即可操作,使用简单。
2) 数字化设计,软件控制,性能稳定、可靠。        
3) 所测信息以数字大小、升降光栅长短、声音缓急三种方式提供给操作者,使测试过程轻松自如。
4) 接收机具有缺电报警和自动关机保护等功能;

2.3 仪器组成
1)电缆路径探测仪发射机                         一台
2)电缆路径探测仪接收机                         一台
3)接、发通用锂电池充电器           一台
4)仪器输出线    一组
5)发射耦合钳                                    一把

2.4  仪器参数
2.4.1 发射机
1)输出信号:四种交流输出模式低频、中频、高频、射频、绝缘回路阻抗测量。
2)输出功率:恒功率输出,高、中、低三档。
3)输出模式:直连法、耦合法、感应法。
4)阻抗显示:25000欧以内。
5)负载匹配:自动调节匹配。
6)显示界面:背光照明,显示输出能量、运行模式、自检状态、负荷电阻等。 
7)整机采进口高容量18650锂电组,充放电500次。工作时间大于8小时,电量提示。
8)工作条件:温度-10℃~+45℃,相对湿度 90%。    
2.4.2 接收机
    1)接收频率:接收低频、中频、高频、射频和50Hz的五种正弦交流信号。
2)接收模式:波峰法(水平线圈)、 波谷法(竖直线圈)、深度测量(双水平天线)、电流测量(双水平天线)。
3)信号界面:数字大小、梯形光栅长短、声音缓急三种方式同时提示信号强弱
4)显示界面:高亮度LED, 支持强阳光下工作,背光照明,保证夜间正常工作。
5)增益控制:手动调节,动态范围000——100db。
6) 探测长度:直连电缆时,最长15KM。.
             耦合电缆时,一次耦合可测3Km,多次耦合无限远。
             感应电缆时,一次感应可测300m,多次感应无限远。
7)深度测量:直读探测深度,范围 000—300cm。
             80%法测深度,范围 000—250cm(耦合)\600cm(直连)
8)电流测量:直读电流,范围000—999mA.
9) 探测精度:±2.5%+5厘米  (0-2m)
10)电   源:进口高容量18650锂电组,充放电500次。
11)待机时间:大于12小时,电量提示。
12)过热过流:自动保护。
13)工作温度:-10℃—40℃。
14)体    积:650×110×32mm 
15)重    量:2.3Kg


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。


发射机


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

接收机面板
①液晶显示区
②按键区:音量、背光、电流、深度、模式、频率、增益加/减
③电源开关
④数据通讯口
⑤充电口

2)功能简介
①液晶显示区
频    率:显示当前的接收频率;分别显示低频、中频、高频、射频和50Hz;开机初始为低频。
梯形光栅:表示接收到信号强弱的一种界面,以光栅长短表示信号强弱。
三位数字:表示接收到信号强弱的一种界面,以数字大小表示信号强弱;有效数位000-999,当显示999时为信号过强、超范围显示。还可瞬间显示直测深度值,动态范围000-300㎝;也可瞬间显示直测电流值,动态范围000-999mA;
增   益:表示接收机当前处理信号的放大倍数,动态范围000-100db;开机初始为060db。
模    式:表示接收机接收信号的方式,分别显示波峰    、波谷     ;开机初始为波峰。
电    量:提示当前电池电量;以电池符号表示,全为满电量
音    量:表示蜂鸣器当前工作状态,以喇叭符号加线条表示,一条线为低响度、二条线为中响度、三条线为高响度、打叉为关闭蜂鸣。开机初始为中响度。
目标方位:在波谷模式下,偏离电缆会自动出现左右箭头(→)⊙(←)指向此标识(方位指示);在电缆上方箭头自动消失。
②按键区
频 率 键    : 此键为点动软开关;每按一次可改变一次接收信号的频率,由低频、高频、工频(50Hz)、循环选择;开机初始为低频。
模 式 键    :此键为点动软开关;每按一次可改变一次接收信号的方式,由波峰    、波谷    、外接数据通讯口    ;循环选择;开机初始为波峰。
增 益 键         :此键为两个点动软开关,箭头向上表示可增加增益,箭头向下表示可降低增益;每按一次改变一个数量,按住不动连续改变;
 
电  流 键    :此键为点动软开关,每按一次可直测一次电流值,瞬间显示在三位数字区。
深  度 键    : 此键为点动软开关,每按一次可直测一次深度值,瞬间显示在三位数字区。
背  光 键    :此键为点动软开关,每按一次可开启、关闭之间切换,开机初始为关闭背光。
音 量  键    :此键为点动软开关,每按一次可改变一次蜂鸣响度,由中响度、高响度、关闭蜂鸣、低响度、循环选择。开机初始为中响度。
③充 电 口:此接口为Φ2.5*5.1充电座;用于连接专用充电器给电池充电。
④开 关 键:此开关为自锁开关;按下接通电源,接收机处于工作状态;弹起断开电源,接收机处于关机状态,本仪器具有缺电自动关机。
⑤外接通讯数据口: 此接口为多芯专用航空插座,用于连接外部数据通讯。扩展接收机信号介入的方式。



2.7发射机工作模式
  发射机具有四种工作模式(直连法、夹钳耦合法、感应法和回路电阻测量),要保证信号在目标电缆上可靠传输,线路中必须有可靠的回路。它可以是由大地构成的间接回路,可以是由足够长的电缆与大地间形成的分布电容构成的容性回路,也可以是由线间短路故障点构成的直接回路。不同的回路满足不同的测试,如:带电电缆路径测试必须电缆外铠直接大地回路。
直连法容性回路
  发射机的信号用直连线直接施加到目标电缆(停电电缆)上即直连法。直连线分红、黑两线,红线接到电缆的某一根线上,黑线是仪器工作地线,应单独可靠接地。为保证信号在线路中单向可靠传输,要求至少断开目标电缆的一端地线,使信号以间接回路或容性回路的方式通过大地回流。如图利用电缆直接传输信号,传输过程衰减小、信号强、传输远,是信号施加的最佳方法,适用于任何一种信号的传输,是测试的最佳方法。详细操作见第四章。

2.8 接收机工作模式
  当电缆被施加信号后,电缆上就有了电流,同时电流又产生磁场辐射到电缆周围。磁场的频率与被施加信号频率一致,强弱是以电缆为圆心递减向外辐射,方向是辐射圆周上某点的切线方向。
  接收机通过内部天线,分别接收电缆辐射出来的磁场信号或泄漏的电场信号,可用五种不同的频率工作模式处理,把信号的强弱变化提示给操作者。

2.8.1波峰法
  在传输某一特定信号电缆的正上方,接收机测得的信号最强;在同一平面上左右移动接收机测到的信号会随即衰减,故命名为波峰法。其实它是利用接收机内水平天线来感应磁场信号的。
  当水平方向的磁场穿过水平天线时线圈中就产生了感应电流,感应电流的大小随穿过水平天线磁场的多少(磁通量)而变化,只有在电缆正上方时穿过水平天线的磁场是最多(磁通量最大),既接收机测得的信号最强。如图所示:

波峰法原理
  波峰法适合路径探测、深度测试、故障预判、短路点定位等。



2.8.2波谷法

波谷法原理图


  在传输某一特定信号电缆的正上方,接收机测得的信号最弱,在同一平面上左右移动接收机测到的信号会随即增强,与波峰相反,故命名为波谷法。其实它是利用接收机内垂直天线感应磁场信号的。
  当垂直方向的磁场穿过垂直天线时线圈中就产生了感应电流,感应电流的大小随穿过垂直天线磁场的多少(磁通量)而变化,只有在电缆正上方或远离电缆时穿过垂直天线的磁场是最少(磁通量最小),既接收机测得的信号最弱。
  正因为在电缆上方和远离电缆所侧得的信号都是弱,所以波谷法在显示上设计了方位指示;适用于对路径的验证及45°法测深。
2.9 附件的操作
  2.9.1充 电 器:配备锂电池专用充电器为DC8.4V、1A智能充电器,具有限流充电、过流过热保护功能。充电器接AC220V市电,指示灯亮绿色,充电头插入主机充电座后,指示灯变红色,表明正在给电池充电;当指示灯再次变绿时,表明充电器进入小电流慢充电状态,一般要求充电时间应达到8-12小时。
 2.9.2直 连 线:将直连线的航空插头插入发射机的输出口,红黑两个夹子分别接电缆和地。
  2.9.3 地 钎:直连线的黑夹子与地钎相连插入潮湿土壤,与大地构成回路。
  2.9.4发射耦合钳:宽频大开口(125mm)电缆专用钳。钳体直接出线与                                                                                                                                 发收机相连,用于带电电缆路径测试。

第三章 使用指南

3.1简言
  前两章介绍了仪器及仪器的操作,达到了了解仪器功能和性能及掌握仪器各键作用和界面内容的目的。单独操作仪器是没有任何问题了。但是实际测试和单独操作仪器是两个不同的概念。实际测试是:操作者(人)在一定的环境(现场)下,把发射机、接收机、选配件及电缆(被测目标)按一定的原理理论,用特定的方法结合起来从发送信号到检测信号再得出结论的系统测试过程。在这个过程中不论哪个环节使用配合不当,都可能造成测试的失败。也就是说(实际测试是)在人员+仪器+被测目标+所测现场因素的测试系统,操作仪器只是一个重要环节,对电缆结构、供电方式、接线情况及敷设环境等因素的了解一样重要,了解的情况越多越有利于测试的结果。本章结和一般常规现场介绍本套仪器的各项测试过程.                                            3.2路径的探测:
3.2.1条件:
  1)必须是停电电缆。
  2)至少知道电缆的一个端头,并将已知端头与系统分离,包括零线和地线。
3.2.2信号施加:(发射机)
  1)发射机的功率输出有三种,分别为:低档、中档、高档。
  2)发射机有4个发射频率输出,分别是:低频、中频、高频、射频。
  3)直连线多芯航空头与发射机多芯航空座(输出口)相连。
  4)红夹子接到被测电缆某一相上;如果条件具备,可将此相的另一头接地。(形成间接回路)效果更好。
  5)黑夹子是发射机的工作地,接地点的选择原则是不能让回流信号从本电缆中回流,尽量减少回流信号对测试的影响。一般要求单独作接地极,方法是把地钎远离电缆插入潮湿的土壤中即可,当电缆与系统完全分离后,接地点可选系统地。
  6)接好线后按下电源开关,发射机按下确定键开始工作,自动检测环路阻抗,保证工作在最佳匹配输出状态,当液晶右下角图标开始旋转标示发射机输出信号,表明发射机正稳定工作,此时观察环路阻抗值,一般在1Ω-3KΩ为合适,如果超过3KΩ以上,说明阻抗过大,线路中的信号很弱,应从以下三方面来调整改善。
第一、改善接地极的接地条件,加湿或改接系统地。
第二、把电缆所施加信号的相在另一端接地。
第三、调整频率,将开机时的低频改成高频(注:直连法测电缆时高频足以满足测试)
6)功率开机时为低档,直连探测低档功率完全满足。
3.2.3信号搜寻及跟踪。(接收机)
  1)手握接收机提把,手腕手臂放松机体自然下垂,拇指操作按键,离开信号施加点一定距离,目的是避开接地极及地线,避开配电柜及建筑物等障碍。
  2)按下电源开关,模式选波峰   (开机初始为波峰,可不用再选)频率与发射机对应,面向信号施加点,机头指向电缆起端。并绕着起端搜寻信号。开机初始增益为60db,在此增益下,如果搜寻到信号三位数字显示999光栅显示满,则降增益,使得数字显示在800左右。光栅不满幅,此时保持增益不变再继续搜寻,如果三位数字再显示999则说明此处的信号比上次搜寻到的要强,再次降增益使数字显示再次到800左右,如此搜寻一圈,最后确定最小的增益,最强的信号处下方就是该电缆位置的一个点。这个过程是搜寻传输施加信号的电缆所辐射出二次磁场,排除因地线串干扰非目标电缆的二次磁场。
  3)保持当前增益不变,以当前接收到的信号强度为基准(三位数字值)以该点位轴心转动接收机,接收到的信号会随转动而减弱,当减到最弱时,机头的指向与电缆在该点的走向成90°角。继续转动接收机,接收到的信号有又会随转动而增强,当增强到与基准值相同时,机头的指向就是电缆的路径方向,沿着机头指向跟踪着最强信号向前走,就探测出了电缆的准确路径,这个过程就是信号的跟踪,同时也就探测出了路径。
3.3深度测试
    深度测试是在路径探测状态下同步完成的,具体操作如下:
3.3.1直读深度(波峰法)

直读深度示意图
1)接收机置于电缆正上方,机头指向电缆路径方向,保持机器稳定不动;
2)调节增益,使三位数字值显示在500—800之间;
3)按一次深度键,立即松开,过几秒钟后,在三位数字区显示出深度值单位㎝,几秒种后又回复到三位数值(表示信号强度);
4)如果没有看清深度值可以再次重复3);
5)按一下深度键后,有时显示—㎝,表示埋深超过300㎝超出直读范围,或者信号受到干扰,这是可以降低增益再次测试。
6)测深时,不要在转弯,高低起伏和故障点处测试,这样会造成测深误差过大,或测试失败。
7)直读测深的方法虽然简单,但要获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此时的波峰值和波谷测得的路径要基本重合,否则误差会很大。其二是直读的深度受电缆埋设土壤的湿度,以及检测信号的频率,一般土壤湿度越大、检测频率越高,误差就大。通常低频直读测深精度高。
8)如果测试环境理想,深度测量的精度应为管线埋深的±5%。然而,有时可能不知道现场条件是否适合深度测量,所以应该采用以下的方法来检查测试深度值:
8.1) 检查深度测量点两边电缆的走向间至少有10米是直的。
8.2) 检查10米范围内信号是否相对稳定,并且在初始深度测量点的两边进行深度测量。
8.3) 检查目标电缆附近3至4米范围之内是否有相邻的干扰管线。这是造成深度测量误差最常见的原因,邻近管线感应了很强的信号会造成深度测量误差。
检查电缆干扰管线

3.3.2 80%法测深(波峰法)
1)接收机置于电缆正上方,机头指向电缆路径一致,保持机器稳定不动;
2)调节增益,使三位数字值显示在700—900之间比如当前显示为800.
3)以当前显示的值为基数,乘以0.8得出一个新值比如800×0.8=640,这个值并不在液晶上显示,而是在测试者心中记住。
4)此时接收机沿垂直于路径方向,保持同一水平位置,左右各移动一次,每移动一次到液晶三位数字值,心目中的值时,比如640即停止移动,并记下这两次移动的位置点。
4)用尺子或目测这两点的距离,即为电缆的埋设深度。



法测深示意图
3.3.3 45°法测试(波谷法)
  将接收机移到所需测试点,确定电缆的正确路径,如上图45度法测深。用波谷法尽可能精确的标出线缆的路径。把接收机的底端放在地面上,使得接收机与地面成45度角。移动接收机离开管线路径,接收机移动的路径同管线路径保持垂直,当接收信号指示为最大时,接收机同电缆路径的距离就是电缆的深度。在管线的另一方重复上述步骤,测得的距离值应该相等。当电缆两侧测得的深度值不相等时,表明有别的管线或金属物质。

3.3.4 50/60Hz信号的测试(接收机)

  接收机能探测运行电缆的50Hz频率。这种工作方式对于区分地下主、次带电电缆及不带电电缆及金属管道探测有很实用的用处。将接收机的工作频率选择为50Hz频率,工作模式为波峰法或波谷法。由于这种工作方式快捷而有效,因而比较实用。在这种方式中,不需要使用发射机。


第四章  电缆探测的信号发射方法

  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)进行路径探测的最佳接线方式,可以充分发挥本仪器的功能,并能最大程度地抗干扰。


芯线-大地接法

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,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)

护层-大地接线法
图4.2 护层-大地接线法


  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。


4.2.3、相线-护层接法:
相线-护层接法

4.3相线-护层接法

  如图4.3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。
  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。如图4.4所示。
并行电缆的分流效果

图4.4 并行电缆的分流效果



  相线与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,在使用时,有可能无法根据电流大小排除邻线干扰。



4.2.4、相间接法:(建议使用高频信号)

相间接法
图4.5 相间接法



  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,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。


零线/地线/护层注入法
图4.6零线/地线/护层注入法





注意事项:
1) 必须在用户端发射信号,如果在变电室端发射信号,将在所有出线上均注入信号,造成无法区分目标电缆。
2) 电缆带电,接线必须由具有相关资质或资格的电力工作人员操作!
3) 接地钎位置的选择:为保证输出效果,应将接地钎打在距离管道5m之外,而且接地线应尽量和管道方向垂直。
4) 如果零线在用户端不接地,则优先使用零线注入信号。
5) 低压电缆的护层可能不连续,如果护层注入信号太弱,或探测过程中在电缆路径某处信号中断,可换用零线/地线进行注入。
6) 由于所有出线的零线/地线或护层在变电室并联,所以其他电缆出线上会有部分电流被分流,也能探测到信号,但强度较弱,实际测试中应注意区分。
7) 探测高压运行电缆时,如果收不到信号或信号很弱,说明电缆两端护层接地电阻过大,这时可以通过护层注入。
8) 探测单芯超高压运行电缆时,可使用护层注入法。


4.3.2夹钳耦合法(效果好,推荐带电运行电缆用此种方法)


夹钳耦合法
图4.7夹钳耦合法


  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)

感应辐射法
  当不能接近电缆来进行直接连接或使用耦合夹钳,此时可使用发射机内置的感应天线来发射输出(射频)信号,将信号感应到被测地下线缆上来进行定位探测。首先,将发射机放置于电缆的地面正上方,发射机放置方向应使发射机面板上的校准线与电缆路径方向相一致。然后使用接收机在电缆地面上方就能探测出地下电缆位置,如图4.8所示。
  如果是盲测,两个人分别持发射机和接收机,面对面相距15米左右,发射机用内置天线射频工作,接收机用波峰法接收方式,在待探测范围内移动,信号强的地方(两个测试者的连线)有埋设的线缆。
4.3.4安全警告!
1)由于带电运行电缆查找涉及设施及人身安全,必须在仪器给出结果的基础上,先根据各种现场信息(如电缆直径等)进行排除,剩余的要充分分析各条并行电缆的电流强度,最后作出判断。
2)仪器的正确判断建立在正确的操作上,请务必保证接线方式以及测试操作的正确性。
3)如果两条或几条电缆均显示探测信号强弱一样,或者全部显示探测不到信号,且测试电流值不大,则必须引起特别注意,不要轻易下结论,出现这种情况很可能是发射机接线方法有误,以下几种错误应首先检查:
a.地线连接不正确。
b.频率选择错误。
c.探测中没有找到目标电缆,而是只追踪到邻线。
d.信号发射功率方法选用不当。
e.如果还不能判断,请使用其它方法进一步探测!




第五章  使用技巧

本章节主要和使用者分享在现场测试过程中的一些使用经验。

5.1扫测和盲测搜索(感应法)
  在一个区域内有很多未知电缆,在开挖之前要探明这些线缆的位置,以免在开挖过程中损坏这些线缆。感应搜索是探测未知管线的最可靠技术。这种搜索方法需要发射机和接收机并有两个操作员。这种搜索方法被称为“两人搜索”。在开始搜索之前,确定要搜索的区域和管线通过该区域可能的方向。打开发射机,并把发射频率设定为射频。第一个人操作发射机,第二个人操作接收机。两人保持10米距离平行行走或画圆行走测试,当发射机经过线缆时将会有信号施加到地下线缆上,接收机就可以探测到该信号。发射机的方向与估计的管线的方向保持一致。接收机操作者要在搜索的区域的起始位置,接收机的天线的方向保持与可能的地下管线的方向垂直。将接收机调到不会接收到直接从空中传播过来的发射机信号的最高的灵敏度。当发射机与接收机的方向保持正确之后,两个操作人员平行地向前移动,如图6.1。提着接收机的操作人员在向前走动的过程中,前后移动接收机。发射机将信号施加到正下方的线缆,再由接收机探测到该信号。在接收机探测到的峰值的位置在地面上做好标志。在其它可能有线缆穿过的方向重复搜索。
扫测和盲测搜索


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最常见的问题。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。


电缆拐弯和电缆末段的定位


5.5 确认地下存在
多个管线的方法
  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最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°法测到第一个管线的深度,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。此时最好用直连法。

埋设比较深的电缆导体



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。干扰的产生最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。这时最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。最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,探测的效果不一定最好,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最大值来达到。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最远的位置施加信号。

第六章  仪器常见问题分析和质保

4.1 日常保养
  设备应保存于干燥常温的环境中,并定期充电,一般三个月充一次,充电时间8-12小时。
  设备应避免长时间在阳光下暴晒,避免长时间在低温(-10℃以下)下使用。否则会损坏液晶,促使机壳老化。
  尽量避免雨天使用,如果不能避免请做好防雨防潮准备,一旦仪器淋雨受潮应在最短时间内除水排潮,否则会造成仪器的损坏。
  在使用过程中如果发现仪器异常请及时与厂家联系,避免影响使用耽误工作。


4.2 正确充电
  充电器接入AC 220 V 50HZ市电,充电器指示灯亮(绿色),然后将充电头插入主机充电座(被充电主机在关机状态),此时充电器指示灯变红,表明系统充电正常,过一段时间后充电指示灯由红变绿,此刻并不表明电池已充满电量,只是说明充电器由大电流快充状态转为小电流慢充状态,只要保证充电时间达到8-12小时即可。
  如果充电头插入主机充电座后(被充电主机在关机状态),充电器指示灯不变红,而开机又无显示,说明机内电池松动或接触不良,此时打开电池盖板将电池装好即可。


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。


4.4质保
1)仪器主机及附件一年保修,电池半年保换。超过上述期限,维修时只收取更换的器件成本费。
2)若因为使用不当造成损坏(包括保修期内),或超过保修期限发生产品质量问题,我公司负责维修,维修时只收取更换的器件成本费。
3)仪器出现下列问题时,用户可以尝试自行解决:
不开机:可能是电池已耗光,请尝试先充电再使用。
仪器自动关机:可能是因为电池欠压自动关机,或长时间未进行任何操作自动关机,请尝试重新开机。
开机后立即关机:原因是电池欠压,请先对电池充电再使用。
4)若出现其他问题,请不要试图自行维修,以免扩大故障,请与本公司联系,以便及时维修和服务。


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