電纜路徑的探測與電纜的鑒別（一）

在對電纜故障進(jìn)行測距之后，要根據電纜的路徑走向，找出故障點(diǎn)的大體方位來(lái)。由于有些電纜是直埋式或埋設在溝道里，而圖紙資料又不齊全，不能明確判斷電纜路徑，這就需要專(zhuān)用儀器測量電纜路徑。在地下管道中，往往是多條電纜并行排列，還需要從多條電纜中找出故障電纜。下面我們首先對地下電纜的磁場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單地分析，然后分別介紹探測電纜路徑以及識別電纜的方法。

一、地下電纜磁場(chǎng)分析

目前，現場(chǎng)上主要是檢測地下電纜上方地面上的磁場(chǎng)來(lái)探測電纜路徑；對一些短路或電阻很低的電纜故障點(diǎn)來(lái)說(shuō)，由于很難檢測到故障點(diǎn)放電的聲音，也主要是通過(guò)檢測地面上磁場(chǎng)的變化來(lái)確定故障點(diǎn)位置。為了便于讀者理解利用磁場(chǎng)進(jìn)行電纜路徑探測及故障定點(diǎn)的原理，本章簡(jiǎn)單地分析地下電纜地面上磁場(chǎng)的產(chǎn)生及分布規律。

1.相地連接時(shí)電纜的磁場(chǎng)

相地連接是指將信號源接到待測電纜的一相導體與電纜的金屬護套外皮（簡(jiǎn)稱(chēng)外皮）之間，經(jīng)電纜末端的短路環(huán)或故障點(diǎn)形成回路，如圖6.1所示。

在相地連接時(shí)主要存在著(zhù)兩個(gè)電流回路，一個(gè)是導體與外皮形成的回路，再就是外皮與大地構成的回路，其等效電路如圖6.2所示，兩個(gè)回路之間有互感（M）產(chǎn)生的磁耦合以及互阻抗（外皮阻抗）造成的電耦合。電源施加在導體與外皮之間的回路里，產(chǎn)生電流I；由于有電磁耦合，在外皮與地之間的回路產(chǎn)生電流I’，這樣導體、外皮與大地中的電流分別是I、（I-I’）及I’。電流I’的大小與信號的頻率、電纜的材料及周?chē)橘|(zhì)等因素有關(guān)，它是隨著(zhù)頻率的增加而減少的；對一般的電力電纜來(lái)說(shuō)，在數千赫茲的頻率范圍內，電流I’在10%I的數量級上變化。

圖6.1  相地連接接線(xiàn)示意圖

圖6.2  相地連接等效電路

電纜周?chē)拇艌?chǎng)可以看成是由在導體與外皮之間流動(dòng)的電流I產(chǎn)生的磁場(chǎng)以及金屬外皮與大地之間的電流I’產(chǎn)生的磁場(chǎng)迭加形成的。電纜的導體是包在環(huán)形金屬外皮里邊的，回路電流I在電纜上方地面上產(chǎn)生的磁場(chǎng)很小，地面上的磁場(chǎng)主要是在金屬外皮與大地之間的回路電流I’產(chǎn)生的。

（a）

(b)

(a)等效電路 （b）磁場(chǎng)分布

圖6.3  大地電流等效電路及其磁場(chǎng)分布

大地中返回電流的分布是比較復雜的，理論分析表明，在研究磁場(chǎng)的分布時(shí)，可用在電纜下距離為h’的一載流導體來(lái)近似等效大地返回電流，h’的大小取決于信號的頻率、電纜的埋設深度及周?chē)蟮氐碾娮杪实纫蛩?。大地和地面上的空氣導磁率均接近真空中的導磁率，電纜周?chē)拇艌?chǎng)可以近似看成電流為I’的距離為h’的上下平行的載流導體產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)，其磁力線(xiàn)在與電纜垂直的橫斷面上從電纜的一側上來(lái)越過(guò)電纜進(jìn)入另一側，如果電纜是與地面平行敷設的，在電纜的正上方磁力線(xiàn)與地面是平行的，磁場(chǎng)強度在電纜的正上方也達到最大值，如圖6.3所示。   

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