某型管線探測儀的原理及應用

【摘 要】介紹一種新型管線探測儀的基本原理，和在光纜/電纜的路由探測以及表皮絕緣破損點的查找等功能應用，并結合多年實踐經(jīng)驗，對使用中影響探測效果的幾點問題闡述說明。

【關鍵詞】管線；探測儀；原理；應用

隨著電子技術的不斷發(fā)展，國內外出現(xiàn)了多款電纜探測設備，有些在實際工作中得到廣泛應用。某型管線探測儀在國內二十多個機場五年多的應用表明，其在機場供電、助航燈光電纜的管理維修中有很好的應用前景。

1.基本原理

從上式可以看出，接收磁場信號有三種方法，即探測管線水平方向磁場強度和管線垂直方向磁場強度以及管線水平方向的變化梯度。即：峰值法，利用兩個水平線圈所測得的水平方向磁場強度，比較峰值最大時應在管線最上方。谷值法，利用一個垂直線圈測得的垂直分量最小時即在管線上方。差分法，利用兩個水平線圈比較測得磁場的變化量，差值最大時即在管線上方。

（3）絕緣破損時電流特征和探測方法。當管線中出現(xiàn)絕緣破損時，流經(jīng)管線的大部分電流會通過該點經(jīng)大地流回發(fā)射機，因此，故障點的回路電流接近于發(fā)射機接地端的電流。而此時，管線電流不僅會產(chǎn)生前面所述的二次磁場，還會在這兩點大地中產(chǎn)生大致相同的電壓變化梯度。因此，可以通過測量大地中電壓變化量，與發(fā)射機接地端測得數(shù)值比較，查找出絕緣破損處。

2.實踐應用

管線探測儀在機場供電、燈光電纜的檢查維修中主要有三種功能。一是電纜/光纜的路由探測，通過原理分析可以得知，在電纜、光纜探測中可以采取兩種信號加載方式和三種探測方法，感應加載方式又可以通過耦合圈法和發(fā)射機直接感應實現(xiàn)。選擇哪種方式進行信號加載主要根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定，順序一般是直接接入、耦合圈感應、發(fā)射機感應。盡可能采用直接接入方式，當線纜不能斷開，且不能使用耦合圈單線加載時才選擇發(fā)射機直接感應，此時由于感應線纜需要高頻，應增大輸出功率，2012年在桂林機場助航燈光改造時，由于某單位通信光纜橫穿機場，因場內標志樁損壞無法確定線路走向和深度，影響了電纜溝開挖，通過在場外的標志樁采用直接感應方式找出了光纜。在接收方式選擇上，通常情況是采用先差分法查找后，再峰值法驗證。二是工頻交流電力電纜路由探測，電力電纜中的50Hz工頻交變電流同樣會在線纜周圍空間產(chǎn)生二次磁場，可以通過接收機接收50Hz同頻率的電磁信號來進行路由探測，這種功能一般在線路復雜且不能斷電的情況下使用。2013年汕頭機場開挖新電纜溝時由于不能確定某庫區(qū)低壓電纜走向和深度，就采用此方法探測查找出正在使用的地下電纜。若三相電流較平衡時，應重復驗證；若電纜有鎧裝或屏蔽層時，可改用第一種方式探測。三是電纜絕緣破損點的故障定位，根據(jù)線纜絕緣破損時出現(xiàn)的信號特征，可以有效的查找出電纜的破損點，采用直接接入方式加載電流信號，通過A字架采樣發(fā)射機接地端電壓變化梯度值后，沿線纜走向查找數(shù)值與之一致的位置，由于距離發(fā)射機接地端或者接地點較遠時電壓梯度強度較弱，會出現(xiàn)信號信號盲區(qū)，此時應采用路由功能沿線纜繼續(xù)向前探測，當接近故障點時，接收機會指示故障點在A字架的同色方向。2009年以來，有19個機場采用此方法排除了機場燈光電纜絕緣故障，絕緣最低值均大于2兆歐，同時也在桂林、惠州、西郊、濰坊等機場燈光改造中發(fā)揮很好作用。

3.探測中應注意的幾個問題

在使用中我們也發(fā)現(xiàn)一些使用人員不熟練，出現(xiàn)探測盲區(qū)時不知所措，導致使用效果不好等問題，根據(jù)經(jīng)驗進行一些問題說明。一是盡可能用低頻，由于低頻信號在線路傳輸距離更遠，且不易形成信號串擾，能夠很好的查找線纜走向，但在線纜絕緣較好時，由于需要減小回路阻抗提高管線電流，就只能通過提高頻率來實現(xiàn)。通常情況下，管線絕緣電阻在2kΩ以下時，選用最低頻率；在2kΩ-6kΩ時提高一檔選8kHz；在6kΩ-10kΩ時，選用33kHz；大于10KΩ時選用最高頻率。二是盡可能接地，在路由探測中，當管線絕緣較好時可通過遠端接地，來減小回路阻抗提高回路電流，以此來增強信號，若遇到土質干燥等導電率差的情況時，也可通過灑水等方式增強導電性能。三是理解參考電流信號值含義，采用A字架測量得出的參考電流信號值，是其兩腳測得的線纜回路電流在大地產(chǎn)生電壓差，由于電壓梯度越靠近故障點越強，電流信號值也就越大，同時根據(jù)兩腳測得的大小可判斷出故障點的方向，是從低電壓的腳指向高電壓的腳。通常情況下，探測絕緣故障點時都會出現(xiàn)盲區(qū)，此時只是A字架兩腳的電壓差太小，接收機不能完全判斷出故障點位置而出現(xiàn)左右搖擺現(xiàn)象，但此時指示左或右的電流信號值仍有意義，因此，可以通過繼續(xù)沿電纜路徑前進比較電流值是增大還是減小來判斷故障點位置，根據(jù)經(jīng)驗表明，電流值在40-50dB時絕緣值為1兆歐左右。四是靈活運用耦合圈，耦合圈不僅可以在信號加載時利用線纜穿過線圈產(chǎn)生很好的感應電流，同樣也可以在信號接收時更好的形成線圈電流。因此，在不能以直接接入方式加載信號時，可以采用耦合圈進行加載或者在多股線纜中選擇性進行加載，同樣，也可以利用耦合圈在多股線纜中篩選出被探測線纜。五是特殊對待屏蔽層電纜，在屏蔽層電纜路由探測中，我們可以通過在屏蔽層加載信號來實現(xiàn)，但在絕緣故障點探測時，由于屏蔽層在電纜兩端連接處都進行了接地，特別是機場燈光電纜在每個燈箱都做接地，這就會出現(xiàn)一處線芯與屏蔽層接觸導致多點接地情況，因此，在屏蔽層電纜絕緣故障點的探測前應斷開電纜兩端屏蔽層的接地。

4.結束語

多年實踐的應用表明，該型管線探測儀在機場供電、助航燈光施工和管理維修中，都有很好的應用前景。 [科]

【參考文獻】

[1]地下管線探測儀的工作原理.Sam Lee.浙江測繪學會，2010，08，19.