电缆路径的探测与电缆的鉴别(一)
在对电缆故障进行测距之后,要根据电����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������缆的路径走向,找出故障点的大����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������体方位来。由于有些电缆是直����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������埋式或埋设在沟道里,而图纸资����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������料又不齐全,不能明确判断电缆路径,这就需要����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������专用仪器测量电缆路径。在地����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������下管道中,往往是多条电缆并行排列,还需要����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������从多条电缆中找出故障电缆。下面我们����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������首先对地下电缆的磁场进行简单地分����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������析,然后分别介绍探测电缆����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������路径以及识别电缆的方法。����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������
一、地下电缆磁场分析
目前,现场上主要是检测地下����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������电缆上方地面上的磁场来探测电缆路径����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������;对一些短路或电阻很低的电缆故障点来说,由于����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������很难检测到故障点放电的声音,也主要是通过检测地面����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������上磁场的变化来确定故障点位����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������置。为了便于读者理解利用磁场进����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������行电缆路径探测及故障定点的原理,本章简单地分析地����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������下电缆地面上磁场的产生及分布规律。
1.相地连接时电缆的磁场
相地连接是指将信号源接到待����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������测电缆的一相导体与电缆的金属护套外皮����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������(简称外皮)之间,经电缆末端的短路环或故障点����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������形成回路,如图6.1所示。����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������
在相地连接时主要存在着两个电流回路,一个是导����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������体与外皮形成的回路,再就����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������是外皮与大地构成的回路,其等效电路����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������如图6.2所示,两个回路之间有互感(M)产����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������生的磁耦合以及互阻抗(外皮阻抗)造����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������成的电耦合。电源施加在导体与����� �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������外皮之间的回路里,产生电流I;由于有电磁����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������耦合,在外皮与地之间的回路����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������产生电流I’,这样导体、外皮与大地中����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的电流分别是I、(I-I����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������’)及I’。电流I’的大小与信号的频率、电缆的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������材料及周围介质等因素有关,它是随着频率的增加而����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������减少的;对一般的电力电缆来����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������说,在数千赫兹的频率范围����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������内,电流I’在10%I的数����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������量级上变化。
图6.1 相地连接接线����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������示意图
图6.2 相地连接等效电路
电缆周围的磁场可以看成是由在导体与外皮之����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������间流动的电流I产生的磁场以及金属外皮����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������与大地之间的电流I’产生的磁场迭加形成的。电����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������缆的导体是包在环形金属外皮里����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������边的,回路电流I在电缆上方����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������地面上产生的磁场很小,地面上的磁场主要是在金属外����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������皮与大地之间的回路电流I’产生的。
(a)
(b)
(a)等效电路 (b)磁����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������场分布
图6.3 大地电流等效电路及其磁场分����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������布
大地中返回电流的分布是比较复杂的,理论分析表明����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,在研究磁场的分布时,可用����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������在电缆下距离为h’的一载流导����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������体来近似等效大地返回电流,h’的大小取决于信����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������号的频率、电缆的埋设深度及周围����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������大地的电阻率等因素。大地和地����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������面上的空气导磁率均接近真空中的导磁率,电缆����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������周围的磁场可以近似看成电流����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������为I’的距离为h’的上下平行的载流导体产生的合成����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������磁场,其磁力线在与电缆垂直的横断����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������面上从电缆的一侧上来越过电缆进入����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������另一侧,如果电缆是与地面平行敷设的,在电缆的正����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������上方磁力线与地面是平行的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,磁场强度在电缆的正上方也达到最����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������大值,如图6.3所示。 &����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������nbsp;