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管线探测仪发生故障的原因有哪些?

发布时间:2020-11-24   点击次数:269次

管线探测方法

(一)发射信号施加操作

场源有被动源和主动源两种工作方式。被动源工作方式用来搜索一个区域内未知的电力电缆或者施加有阴极保护信号的地下管道以及能感应到无线电频率的金属管线,主动源工作方式用来追踪和定位区域内管线信号。

1、被动源工作方式:

被动源工频法示意图

 

1)被动源工频法工作方式不需要发射机,它可以搜索出一个未知区域内的电力电缆。打开接收机,选择接收机工作频率为50Hz,调节增益得到一个合适的读数并选择极大值法或极小值法,以网格搜索方式在一个区域内来回搜索。提着接收机平稳地行走,使机身面与移动方向成一直线且尽可能与通过的管线呈直角状态,不要弧形摆动,因为这样会产生一些误导信号。当接收机响应显示有异常时,立即停下,定位管线的位置并做好标记。对穿出搜索区域范围的某条管线亦需进行追踪和标记。

2)被动源阴极保护电流(CPS)信号法工作方式不需要发射机,它可以它可以搜索出一个未知区域内的施加有外加电流阴极保护的地下金属管道。打开接收机,选择接收机工作频率为CPS,使用方法与工频法相同。

3)无线电频率探测模式:无线电频率探测方式,主要应用于能感应到无线电频率的金属管线探测。

2、主动源工作方式

主动源工作方式是将发射机发出的特定频率的信号施加到管线上,再用接收机对管线进行定位和追踪。采用主动源方式可以对管线进行定位、追踪、测深,也可以对地下管线防腐层破损点进行定位并可确定防腐层破损点的大小。

SHWJ-6018E地下电缆故障探测仪发射机信号施加的方法有两种:直接法和感应法。直接法是追踪管线比较理想的方法,感应法是寻找区域内地下管线方便的方法。具体方法分述如下

(1)直接法:

发射机直接与管线相连接,并在管线中产生强信号,这种方法在探测管线中应为。它适用于连续追踪定位各种地下管线,定位、测深,精度较高。

1)接线:关闭发射机,将连接导线插入发射机输出插座,红色导线的鄂鱼夹连到目标管线(如果是电力电缆必须断电)上,如无法直接连接可以使用先将连接磁铁放到管道上,然后再夹住连接磁铁即可,必要时要清除连接处的腐蚀物,保证良好的电气连接。另一条黑色导线的鄂鱼夹连接到接地点上,该接地点应该远离目标管线且与目标管线可能的走向成直角。要注意不要使接地线跨过地下其它管线,以防信号感应到非目标管线上。如果没有现成的接地点,可以使用接地棒,将接地棒插入地下,将黑色鱼夹连接到接地棒上。如果接地点比较干燥可以浇点水,以改善接地效果。如果可能的话接地点离发射机不得小于5米。

2)参数设置。打开发射机,显示器中显示选用的频率、发射机功率及输出参数情况。,根据测量需要的频率,通过频率键选择。按下频率键,频率三角形在128Hz、512Hz、1KHz、2KHZ、8KHz、33KHz、65KHz、83KHz之间循环点亮,点亮的三角形对应的频率就是选择的频率。显示窗口根据三角形指示灯指示相对应的参数(包括输出功率、输出电压、输出电流和接地电阻),参数显示用测量键进行选择。

3)接地电阻检查。发射机具有万用表功能,能够自动检测接地电阻。选择输出参数到Ω档,接地电阻就会在显示器中显示出来,如果接地电阻太大,则必须重新选择接地点或者在接地点处加水以减小接地电阻。因为如果接地电阻太大,仪器的功率无法加大。

注:一定要在发射机开机之前将导线连接好。如果探测地下电缆采用直接法时必须先切断电缆电源开关。

(2)感应法:

当操作者不能将发射机的信号直接施加到目标管线上时,可以采用感应法。发射机内有一发射线圈,当打开发射机,发射线圈可以将信号直接感应到发射机下面的管线上,用接收机就可以接收到地下管线产生的电磁场。该方法使用方便快捷,不需要连接到目标管线上,但该方法信号也会感应到邻近非目标管线上,还有一部分信号的能量损失在周围的土壤中使感应信号减弱。

感应法不能给金属井盖或钢筋混凝土路面下的管线施加信号,因为信号将被金属井盖或钢筋网屏蔽。感应法也不能用来给绝缘良好的管线施加信号,除非管线两端有良好的接地。

 

感应法示意图

 

1)收发距:发射机开机后会同时向它上部空间和下部管线同时发射信号,因此接收机在距离发射机较近的地方接收探测时,可能会接收到发射机的场源信号,为了分辨接收机在管线定位时是否受发射场源的影响,可将发射机向一侧移动一至两米,如果从接收机探测到的异常也在移动,则表示接收机与发射机之间距离太近,接收探测到信号为发射场源的影响。另一种方法是将接收机直接对准发射机,这时若接收机的异常不变或增加,则表示接收机接收的是发射场源信号,如果出现这种情况则应加大收发距离或减小发射机功率,并减小接收机灵敏度。

2)发射机放置:将发射机放置在目标管线的“正上方”,发射机的放置方向尽量与管线走向一致,只有这样才能使管道产生良好的感应信号。

发射机放置示意图

3)发射频率选择:高频率信号容易感应到其它管线,通常在用感应法信号时,使用高频率。高频信号会感应到所有的管线上,所以感应法是寻找地下管线好的方法,而不是追踪管线。对于管线的追踪用直接法效果比较理想。

频率选择的一般原则:

对于高阻的管线(如通信电缆,带防腐层的管道和铸铁管)使用83K的频率,但也必须注意的是频率越高越容易感应到其它管线上,而且信号传播距离越短;

对于一般管道和电缆的探测,使用65K的频率, 此频率传播的距离比较远,也不会感应太多的信号到其它管线上,适合对管线进行长距离追踪。

4) 发射功率选择: 发射功率选择应尽量将施加信号的功率保持在能够满足工作需要的低值水平,增大输出功率应能使直到在需要探测的管线上探测到清晰的异常信号。输出功率如果过高,将会使邻近的管线感应更多的信号,使目标管线的识别更加困难,而且会浪费发射机的电池能量。因此发射功率选择应适当。

(3)夹钳法:夹钳法与感应法的大区别就是使用外置夹钳将发射机信号施加到目标管线上,不需要使用发射机内部的感应线圈。使用方法和直连法基本相同。

3、电缆探测的信号发射方法

电缆路径探测和鉴别在金属管线探测中占有重要地位,相比于金属管道的单一连续金属结构,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。

 

1)停运电缆的信号发射方法

(1)基本接线方法:芯线-大地接法

芯线-大地接法是对离线电缆(退出运行的不带电电缆)进行路径探测和鉴别的接线方式,可以充分发挥仪器的功能,并能大程度地抗干扰,如下图所示:

 

 

芯线-大地接线法

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棒上。在电缆的对端,对应芯线接打入地下的接地棒。

 

注意:尽量使用接地棒,而不要直接用接地网!至少在电缆的对端必须用接地棒,接地棒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接收机可以感应到很强的信号,信号特性比较明确,可以充分利用仪器的防误跟踪功能;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。

 

(2)护层-大地接法:

 

 

护层-大地接线法

如上图所示,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棒之间(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。

 

(3)相线-护层接法:

 

 

相线-护层接法

如上图所示,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。如右图所示。 并行电缆的分流效果

 

相线-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,在使用复合频率探测时,有可能无法根据电流方向排除邻线干扰。

 

(4)相间接法:

 

 

相间接法

如上图所示,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,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-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。相间接法无法使用接收机的电流方向测量功能排除邻线干扰。

(5)发射频率的选择:

对于一般电缆的探测,除非采用相间接法,均推荐使用1KHz频率。其频率较低,传播距离长,且不容易感应到其他管线上,抗干扰能力较强,较易分辨。
对于长距离电缆(长于2-3km),如果使用1KHz信号,在较长距离处会有较大衰减,信号不易接收,相位也会发生偏移。故探测长距离电缆推荐使用512Hz发射信号。
使用相间接法时,应优先采用高频(8kHz、33kHz、65KHz或83kHz)。

 

2)运行电缆的信号发射方法

(1)卡钳耦合法:

这是一种探测运行电缆较理想的方法,不需要电缆作任何改动即可测试,并且操作远离高压,非常安全,电缆全长上都有信号,没有距离限制。

电缆护层两端必须良好接地,否则耦合电流随接地电阻的增大而减小。

两端未接地,或电缆护层中间断开,不能使用卡钳耦合法。

 

a)卡住电缆本体

 

运行电缆卡钳耦合法1(卡电缆本体)

如上图所示,本方法适用于普通三相统包运行电缆的探测。发射机输出接卡钳,将卡钳卡住电缆本体(注意不能卡接地线以上部分),卡钳等效为变压器的初级,电缆金属护套-大地回路等效为变压器的次级(单匝),次级耦合电流的大小与回路电阻(主要是两端的接地电阻)密切相关,电阻越小,电流越大。

电缆通过卡钳耦合得到的电流较小,为加强探测效果,应选择较大输出水平。

b)卡住电缆护套接地线

 

运行电缆卡钳耦合法2(卡电缆接地线)

 

如上图所示,本方法适用于超高压单芯运行电缆的探测。由于单芯电缆芯线流过的工频电流很强,而且没有三芯统包电缆的三相抵消效果(对外表现为相对很小的零序电流),如果将卡钳卡住电缆本体,则很容易造成卡钳的磁饱和,无法发出信号,此时应将卡钳卡住其护层接地线。

由于长距离超高压单芯电缆的护层会每隔一定距离地线交叉互连,故信号会在交叉互连点从一相的护层流到另一相的护层,在跟踪时注意区分。

对于三芯统包电缆,如果受现场条件限制,卡电缆本体有困难,也可以采用卡电缆接地线的方法,但应尽量不采用,在某些特殊情况下,可能会造成信号特征(包括幅值和相位)出现不可预料的变化。

 

 

(2)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,无法使用卡钳耦合法。

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棒,如下图所示:

 

运行电缆零线/地线/护层注入法

注意事项:

安全警告: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!
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。
接地棒位置的选择:为保证输出效果,应将接地棒打在距离电缆5m之外,而且接地线应尽量和电缆方向垂直。
如果零线在用户端不接地,则优先使用零线注入信号。
低压电缆的护层大多不连续,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。
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。
探测高压运行电缆时,如果使用卡钳耦合法接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。
探测单芯超高压运行电缆时,卡钳耦合法失效,可使用护层注入法。

(二)接收探测

接收机用于对目标管线的定位、定深和测量目标管线中的电流。

当发射机的信号成功地施加到目标管线上以后便可以用接收机探测目标管线的位置、走向、深度。位置和埋深是地下管线的重要资料,因此对管线定位和定深是地下管线探测工作中重要的环节。

1、管线定位

用接收机探测目标管线的位置时,需要随时注意可能干扰定位精度的因素,防止发射机信号偶合到相邻管线,使探测结果出现偏差。

 

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