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电缆路径的探测与电缆的鉴别(一)

时间:2022-11-14 09:45:33 来源:本站 点击:536次

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,要根据电缆的路径走向,找出故障点的大体方位来。由于有些电缆是直埋式或埋设在沟道里,而图纸资料又不齐全,不能明确判断电缆路径,这就需要专用仪器测量电缆路径。在地下管道中,往往是多条电缆并行排列,还需要从多条电缆中找出故障电缆。下面我们首先对地下电缆的磁场进行简单地分析,然后分别介绍探测电缆路径以及识别电缆的方法。

 

一、地下电缆磁场分析

目前,现场上主要是检测地下电缆上方地面上的磁场来探测电缆路径;对一些短路或电阻很低的电缆故障点来说,由于很难检测到故障点放电的声音,也主要是通过检测地面上磁场的变化来确定故障点位置。为了便于读者理解利用磁场进行电缆路径探测及故障定点的原理,本章简单地分析地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测电缆的一相导体与电缆的金属护套外皮(简称外皮)之间,经电缆末端的短路环或故障点形成回路,如图6.1所示。

在相地连接时主要存在着两个电流回路,一个是导体与外皮形成的回路,再就是外皮与大地构成的回路,其等效电路如图6.2所示,两个回路之间有互感(M)产生的磁耦合以及互阻抗(外皮阻抗)造成的电耦合。电源施加在导体与外皮之间的回路里,产生电流I;由于有电磁耦合,在外皮与地之间的回路产生电流I’,这样导体、外皮与大地中的电流分别是I、(I-I’)及I’。电流I’的大小与信号的频率、电缆的材料及周围介质等因素有关,它是随着频率的增加而减少的;对一般的电力电缆来说,在数千赫兹的频率范围内,电流I’在10%I的数量级上变化。

相地连接接线示意图

 

图6.1  相地连接接线示意图

相地连接等效电路

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间流动的电流I产生的磁场以及金属外皮与大地之间的电流I’产生的磁场迭加形成的。电缆的导体是包在环形金属外皮里边的,回路电流I在电缆上方地面上产生的磁场很小,地面上的磁场主要是在金属外皮与大地之间的回路电流I’产生的。

等效电路

(a)

 

磁场分布

(b)

(a)等效电路 (b)磁场分布

图6.3  大地电流等效电路及其磁场分布

大地中返回电流的分布是比较复杂的,理论分析表明,在研究磁场的分布时,可用在电缆下距离为h’的一载流导体来近似等效大地返回电流,h’的大小取决于信号的频率、电缆的埋设深度及周围大地的电阻率等因素。大地和地面上的空气导磁率均接近真空中的导磁率,电缆周围的磁场可以近似看成电流为I’的距离为h’的上下平行的载流导体产生的合成磁场,其磁力线在与电缆垂直的横断面上从电缆的一侧上来越过电缆进入另一侧,如果电缆是与地面平行敷设的,在电缆的正上方磁力线与地面是平行的,磁场强度在电缆的正上方也达到最大值,如图6.3所示。   


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