黃禮祥

摘要：隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，電力電纜供電廣泛得到應(yīng)用，電纜維護(hù)的工作量成倍增加。由于原先電纜路徑資料不盡如人意，電纜路徑的探測與電纜的鑒別成為電纜維護(hù)工作難題。下面對(duì)新電纜故障查找的系統(tǒng)分析，以期可改變電力電纜管理中路徑資料不全、安全隱患大的現(xiàn)狀，設(shè)備操作簡便，工效較高，功能齊全，能精確探測電纜路徑并準(zhǔn)確識(shí)別區(qū)分電纜，大大減少電網(wǎng)不必要的停電，有效提高配網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)水平。

關(guān)鍵詞：電纜故障 查找 管線探測方法

近年來，隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，電力電纜供電廣泛得到應(yīng)用，電纜維護(hù)的工作量成倍增加。電纜路徑的探測與電纜的鑒別成為電纜維護(hù)工作中極其重要的一環(huán)。如果無法明確電纜路徑，將增加工程施工時(shí)損傷供電電纜事故的發(fā)生率；不知道電纜具體走向，就無法對(duì)電纜的故障點(diǎn)進(jìn)行查找，影響了搶修的速度和恢復(fù)供電的時(shí)間。因此，智能電纜路徑探測系統(tǒng)的研制具有十分重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

1電纜故障查找及路徑管理設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，城市地下管線包括給水、排水、燃?xì)?、熱力、電信、電力、工業(yè)管道等幾大類，是發(fā)揮城市功能、確保城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)健康、協(xié)調(diào)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，被稱為城市的“血管”和“神經(jīng)”。同時(shí)，在進(jìn)行城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和管理工作中，如果沒有完整準(zhǔn)確的地下管線信息，就會(huì)變成“瞎子”，到處碰壁，寸步難行，甚至造成重大損失。 近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快和城市建設(shè)的快速發(fā)展，各地加大了城市地下空間、特別是地下管線的開發(fā)和利用，加強(qiáng)了地下管線檔案管理。但由于一些地下管線工程建設(shè)單位、管線管理單位等，不能及時(shí)向城建檔案管理部門送交地下管線檔案，致使地下管線檔案信息的集中統(tǒng)一管理和查詢服務(wù)工作不能適應(yīng)城市建設(shè)發(fā)展的需要。地下管線在方便城市生活的同時(shí)，也因施工不當(dāng)、年久失修等存在很大的安全隱患，可能造成巨大的人員和財(cái)產(chǎn)損失，甚至成為當(dāng)?shù)鼐用竦摹皧Z命線”。

2電纜故障查找中管線探測方法及接收探測

（一）管線探測方法

該工具場源有被動(dòng)源和主動(dòng)源兩種工作方式。被動(dòng)源工作方式用來搜索一個(gè)區(qū)域內(nèi)未知的電力電纜或者施加有陰極保護(hù)信號(hào)的地下管道以及能感應(yīng)到無線電頻率的金屬管線，主動(dòng)源工作方式用來追蹤和定位區(qū)域內(nèi)管線信號(hào)。

1、被動(dòng)源工作方式：

1）被動(dòng)源工頻法工作方式不需要發(fā)射機(jī)，它可以搜索出一個(gè)未知區(qū)域內(nèi)的電力電纜。打開接收機(jī)，選擇接收機(jī)工作頻率為50Hz，調(diào)節(jié)增益得到一個(gè)合適的讀數(shù)并選擇極大值法或極小值法，以網(wǎng)格搜索方式在一個(gè)區(qū)域內(nèi)來回搜索。提著接收機(jī)平穩(wěn)地行走，使機(jī)身面與移動(dòng)方向成一直線且盡可能與通過的管線呈直角狀態(tài)，不要弧形擺動(dòng)，因?yàn)檫@樣會(huì)產(chǎn)生一些誤導(dǎo)信號(hào)。當(dāng)接收機(jī)響應(yīng)顯示有異常時(shí)，立即停下，精確定位管線的位置并做好標(biāo)記。對(duì)穿出搜索區(qū)域范圍的某條管線亦需進(jìn)行追蹤和標(biāo)記。

2）被動(dòng)源陰極保護(hù)電流（CPS）信號(hào)法工作方式不需要發(fā)射機(jī)，它可以它可以搜索出一個(gè)未知區(qū)域內(nèi)的施加有外加電流陰極保護(hù)的地下金屬管道。打開接收機(jī)，選擇接收機(jī)工作頻率為CPS，使用方法與工頻法相同。

3）無線電頻率探測模式：無線電頻率探測方式，主要應(yīng)用于能感應(yīng)到無線電頻率的金屬管線探測。

2、主動(dòng)源工作方式

主動(dòng)源工作方式是將發(fā)射機(jī)發(fā)出的特定頻率的信號(hào)施加到管線上，再用接收機(jī)對(duì)管線進(jìn)行定位和追蹤。采用主動(dòng)源方式可以對(duì)管線進(jìn)行精確定位、追蹤、測深，也可以對(duì)地下管線防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行精確定位并可確定防腐層破損點(diǎn)的大小。

測儀發(fā)射機(jī)信號(hào)施加的方法有兩種：直接法和感應(yīng)法。直接法是追蹤管線比較理想的方法，感應(yīng)法是尋找區(qū)域內(nèi)地下管線最方便的方法。具體方法分述如下

（1）直接法：

發(fā)射機(jī)直接與管線相連接，并在管線中產(chǎn)生最強(qiáng)信號(hào)，這種方法在探測管線中應(yīng)為首選。它適用于連續(xù)追蹤定位各種地下管線，定位、測深，精度較高。

（2）感應(yīng)法：

當(dāng)操作者不能將發(fā)射機(jī)的信號(hào)直接施加到目標(biāo)管線上時(shí)，可以采用感應(yīng)法。發(fā)射機(jī)內(nèi)有一發(fā)射線圈，當(dāng)打開發(fā)射機(jī)，發(fā)射線圈可以將信號(hào)直接感應(yīng)到發(fā)射機(jī)下面的管線上，用接收機(jī)就可以接收到地下管線產(chǎn)生的電磁場。該方法使用方便快捷，不需要連接到目標(biāo)管線上，但該方法信號(hào)也會(huì)感應(yīng)到鄰近非目標(biāo)管線上，還有一部分信號(hào)的能量損失在周圍的土壤中使感應(yīng)信號(hào)減弱。

感應(yīng)法不能給金屬井蓋或鋼筋混凝土路面下的管線施加信號(hào)，因?yàn)樾盘?hào)將被金屬井蓋或鋼筋網(wǎng)屏蔽。感應(yīng)法也不能用來給絕緣良好的管線施加信號(hào)，除非管線兩端有良好的接地。

（二）接收探測

接收機(jī)用于對(duì)目標(biāo)管線的定位、定深和測量目標(biāo)管線中的電流。

當(dāng)發(fā)射機(jī)的信號(hào)成功地施加到目標(biāo)管線上以后便可以用接收機(jī)探測目標(biāo)管線的位置、走向、深度。位置和埋深是地下管線的最重要資料，因此對(duì)管線定位和定深是地下管線探測工作中最重要的環(huán)節(jié)。

1、管線定位

用接收機(jī)探測目標(biāo)管線的位置時(shí)，需要隨時(shí)注意可能干擾定位精度的因素，防止發(fā)射機(jī)信號(hào)偶合到相鄰管線，使探測結(jié)果出現(xiàn)偏差。

（1）準(zhǔn)備工作：

1） 檢查電源電壓： 打開接收機(jī)，檢查電池電壓，電量不足時(shí)需要先充足電后使用。

2）頻率選擇： 按動(dòng)頻率鍵，將接收機(jī)頻率設(shè)定在所需的頻率。如果采用主動(dòng)源模式，接收機(jī)的頻率應(yīng)與發(fā)射機(jī)一致。

3）靈敏度設(shè)置：調(diào)節(jié)上升鍵或下降鍵來增加或減小接收機(jī)增益，使條形圖讀數(shù)位于整個(gè)量程的60-80%處。

4）工作模式選擇：按動(dòng)模式鍵，根據(jù)需要選擇合適的工作模式。8018管線探測儀接收機(jī)提供了峰值模式、寬峰模式、寬峰箭頭模式和谷值模式四種探測模式。

（2）峰值（極大值）法

峰值法響應(yīng)模式采用單水平天線（寬峰）或雙水平天線接收目標(biāo)管線信號(hào)的水平分量，接收機(jī)在目標(biāo)管線正上方得到最大值響應(yīng)。單水平天線寬峰模式用在定位較深的管線，探測的信號(hào)靈敏度最高。接收機(jī)在被探測管線的正上方時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度最大，響應(yīng)范圍寬，定位精度比其它方式要低。雙水平天線峰值法比單水平天線寬峰模式具有更陡的峰值響應(yīng)，測量位置相對(duì)準(zhǔn)確，信號(hào)強(qiáng)度較弱。接收機(jī)在被定位管線正上方時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到峰值。

首先要對(duì)目標(biāo)管線進(jìn)行定位，保持接收機(jī)與地面大體垂直并將接收機(jī)機(jī)身寬面對(duì)準(zhǔn)發(fā)射機(jī)，如果信號(hào)直接連接到目標(biāo)管線上，則以發(fā)射機(jī)為圓心，以5-10米為半徑（如果采用感應(yīng)法，則半徑要大于20米）繞發(fā)射機(jī)作圓形行走，調(diào)節(jié)靈敏度，使接收機(jī)保持一定的靜態(tài)信號(hào)。在出現(xiàn)峰值響應(yīng)的地方向兩側(cè)輕輕地來回移動(dòng)接收機(jī)，找出峰值響應(yīng)的準(zhǔn)確位置并做上標(biāo)記，這一位置即為目標(biāo)管線的位置。

采用峰值法對(duì)管線進(jìn)行精確定位方法：當(dāng)找到峰值響應(yīng)點(diǎn)時(shí)停下來，不要移動(dòng)接收機(jī)，原地轉(zhuǎn)動(dòng)接收機(jī)，當(dāng)響應(yīng)最大時(shí)停下來，保持接收機(jī)垂直地面，在管線上方左右移動(dòng)接收機(jī)，響應(yīng)最大的地方即為目標(biāo)管線的位置。

在目標(biāo)管線的上方，手持接收機(jī)，使接收機(jī)機(jī)身寬面與管線垂直，調(diào)整靈敏度，使條形圖讀數(shù)位于整個(gè)量程的60-80%之間。離開發(fā)射機(jī)，同時(shí)左右移動(dòng)接收機(jī)，中間峰值兩邊減小的情況則表明探測探測人員走在管線的正上方，這樣就可以對(duì)管線進(jìn)行遠(yuǎn)距離追蹤。

（3） 谷 （極?。┲捣?/p>

谷（極小）值法響應(yīng)模式用一個(gè)垂直天線，接收目標(biāo)管線的垂直分量，接收機(jī)在目標(biāo)管線正上方得到最小值響應(yīng)。谷（極小）值法定位直觀、快捷，但易受干擾，精度較差。主要用于快速追蹤管線和驗(yàn)證峰值法響應(yīng)的準(zhǔn)確性。使用谷（極小）值法可以加快追蹤管線的速度，能以任意角度隨意拿著接收機(jī)，因?yàn)榱阒淀憫?yīng)不取決于管線的方向。當(dāng)沿管線走向行走時(shí)，在管線正上方時(shí)接收機(jī)可得到最小值，聲音也最小。當(dāng)左右移動(dòng)接收機(jī)時(shí)，條形圖的讀數(shù)會(huì)增大到一個(gè)峰值，并且聲音也隨之增大，所以在探測過程中要注意觀察管線正上方的零值響應(yīng)和管線兩側(cè)的峰值響應(yīng)。

采用谷（極?。┲淀憫?yīng)模式探測目標(biāo)管線時(shí)，應(yīng)周期性切換到峰值響應(yīng)模式，以便驗(yàn)證目標(biāo)管線的準(zhǔn)確位置。用峰值模式作定點(diǎn)定位并做好標(biāo)記，然后切換到零值響應(yīng)模式，在管線谷（極?。┲滴恢米龊脴?biāo)記，如果峰值響應(yīng)標(biāo)記與谷（極?。┲淀憫?yīng)標(biāo)記的位置一致，則可以認(rèn)為該點(diǎn)定位是精確的。如果兩者不一致，則可認(rèn)為定點(diǎn)定位不精確，目標(biāo)管線的實(shí)際位置應(yīng)該靠近峰值響應(yīng)的位置。

（4） 峰值箭頭模式

峰值箭頭模式同時(shí)使用一個(gè)垂直天線和兩個(gè)水天線，同時(shí)接收目標(biāo)管線的垂直分量和水平分量，接收機(jī)在目標(biāo)管線正上方得到最大值并且有左右箭頭響應(yīng)。當(dāng)最大值與箭頭方向位置一致時(shí)，則可以認(rèn)為該點(diǎn)定位是精確的。如果兩者不一致，則可認(rèn)為定點(diǎn)定位不精確，目標(biāo)管線的實(shí)際位置應(yīng)該靠近峰值響應(yīng)的位置。用該方法檢測無需在探測過程中峰值和谷值周期性切換，操作更加簡便快捷。

2、深度測量。

（1）直讀法： 直讀法測量深度的范圍是：4.5cm- 6m，當(dāng)超過該范圍或者信號(hào)不正常時(shí)，接收機(jī)顯示器顯示錯(cuò)誤信息。

在測深前首先用接收機(jī)的峰值法和極?。悖┲捣▽?duì)目標(biāo)管線進(jìn)行精確定位，如果兩個(gè)位置不一致，則表示有干擾存在，需要選擇峰值信號(hào)和極?。悖┲敌盘?hào)一致的地方進(jìn)行深度測量。

（2）80%測深法。

將接收機(jī)置于目標(biāo)管線的正上方地面上并垂直于地面，選擇單水平天線峰值工作模式，調(diào)整靈敏度，把讀數(shù)調(diào)整到一個(gè)合適的值，然后沿管線走向的垂直方向左右移動(dòng)接收機(jī)直到顯示器讀數(shù)下降到管線正上方讀數(shù)的80%。對(duì)這兩個(gè)點(diǎn)做好標(biāo)記并測量出它們之間的距離，這個(gè)距離就等于目標(biāo)管線的埋土深度。

（3）45°測深法。

首先精確測量出目標(biāo)管線的位置和走向，將接收機(jī)的工作模式切換到零值法，在深度測量點(diǎn)把接收機(jī)的底端放在管道正上方的地面上，調(diào)整接收機(jī)機(jī)身使其與地面成45度角，沿垂直于管線走向的方向移動(dòng)接收機(jī)，當(dāng)接收到的信號(hào)為最小值時(shí)，在接收機(jī)與底部所在的地面上做上標(biāo)記，該標(biāo)記與測量點(diǎn)之間的距離即為管線的埋土深度。

3、電流測量。

探測儀與傳統(tǒng)的管線儀相比，它還能夠測量目標(biāo)管線上的電流大小，這就能幫助操作者更好的識(shí)別目標(biāo)管線。在管線密集地區(qū)，接收機(jī)可能會(huì)在干擾管線上測到比目標(biāo)管線上更強(qiáng)的信號(hào)，因?yàn)樗纳疃缺饶繕?biāo)管線淺。這時(shí)如果只是根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度來測量就會(huì)很難準(zhǔn)確地區(qū)分目標(biāo)管線與干擾管線。用電流測量功能就能夠有效地區(qū)分目標(biāo)管線與非目標(biāo)管線，電流測量數(shù)據(jù)最大的（而不是信號(hào)最強(qiáng)的）管線就是施加了發(fā)射機(jī)信號(hào)的目標(biāo)管線。測量電流還可以提供關(guān)于三通和彎頭的有用信息，在三通后面進(jìn)行電流測量主管線由于長度大會(huì)吸引更多的電流，從而可以幫助判斷主管線與支管線。

電流測量的原理：發(fā)射機(jī)給目標(biāo)管線施加一個(gè)電流信號(hào)，隨著離發(fā)射機(jī)距離的增加，電流的強(qiáng)度會(huì)逐漸減小，衰減的程度會(huì)因管線種類和土質(zhì)而定。但對(duì)于某一種類型的管線，電流的衰減將保持穩(wěn)定，而沒有突然的下降或變化。電流的突然變化都表明管線或其狀況發(fā)生了變化。

電流測量的方法：電流測量方法和測深方法完全一樣，而且電流的大小在深度測量的時(shí)候就會(huì)同時(shí)檢測出來并顯示在顯示器中。

信號(hào)感應(yīng)到鄰近的管線將降低測量的精度。如果測量的讀數(shù)可疑，搜索附近的區(qū)域，檢查附近是否有其它輻射信號(hào)的管線，如果其它信號(hào)造成了干擾，應(yīng)該到管線的其它點(diǎn)進(jìn)行深度/電流測量。

3.結(jié)語

在非開挖的情況下，對(duì)地下管道、電纜、光纜進(jìn)行精確定位和埋土深度測量，精確查找地下管道外防腐層破損點(diǎn)、埋地電纜故障點(diǎn)的位置。該儀器融合超窄帶濾波器、藍(lán)牙無線通訊、GPS定位、專業(yè)數(shù)據(jù)分析軟件自動(dòng)成圖、檢測報(bào)告自動(dòng)生成等最先進(jìn)技術(shù)，具有超強(qiáng)抗干擾能力，精準(zhǔn)定位和測深功能，大大提升配電網(wǎng)電纜運(yùn)維管理水平，提高搶修及時(shí)率，有效保障客戶供電，進(jìn)一步增加客戶滿意度。