用脉冲磁场法探测电缆路径和鉴别电缆
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邬志锋广东省番禺市电力局(511400)
1 前言
电缆路径的探测与电缆的鉴别在电缆故障寻测工作中是必不可少的，在对电缆故障进行测距后，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电缆沟道内的，在图纸资料不齐全，不能明确判断电缆路径时，这就需要专用仪器来测量电缆路径。在地下管道中找出故障电缆或需移动的电缆，这也牵涉到电缆的鉴别。本文结合实际问题，谈谈脉冲磁场法在电缆路径的探测和电缆鉴别两方面的应用。
2 对脉冲磁场法探测电缆路径及鉴别电缆的探讨
随着城市环境的不断改善，城市10kV配电架空线路逐渐被中压橡塑绝缘电力电缆所代替，电力电缆使用日益广泛，电缆故障率也相对增加，电缆路径的迁移也时有发生。因此，电力部门有必要来寻求以最快速度在最短时间内探测电缆路径和鉴别出故障或需迁移电缆的方法，以解决实际问题。
探测电缆路径和鉴别电缆的方法有音频感应法和脉冲磁场法两种。音频感应法是一种传统的探测和鉴别方法，而脉冲磁场法则是最近提出来的一种新的电缆路径探测原理，对电缆的鉴别也非常有效。
脉冲磁场法是利用高压试验设备对电缆施加高压冲击脉冲，就会在电缆周围产生脉冲磁场再利用接收线圈分别在电缆路径两边测量变化的磁场，然后根据脉冲磁场相反的初始极性来识别所寻找的电缆。
2.1 应用脉冲磁场法的几点体会
(1) 探测者必须了解脉冲磁场法的工作原理：
探测者若要成功地利用脉冲磁场法探测和鉴别电缆，首先应对其工作原理有概括了解，原理接线如图1所示。
T1——调压器T2——试验升压器D——硅堆G——球间隙C——电容
首先，通过调节调压器升压对电容C充电，充到球间隙G击穿时，电容C对电缆放电，这一过程相当于把直流电源电压突然加到电缆上去，在电缆周围产生脉冲磁场。
另外，球间隙击穿与否与两球间距离及所加电压幅值有关，距离越大，击穿所需电压越高，通过球间隙加到电缆上的电压越高，但电压太高势必损坏电缆良好的绝缘层。因此，合理调节球间隙(两球间的距离)，使电缆上得到合适的电压是非常重要的，加在电缆上的电压不能超过规定的直流试验电压标准值。根据实践经验，认为加在电缆上的电压值达到3～4kV时，在其周围便能产生足够强的磁场供仪器检测即可。
(2) 防止高压触电：应用脉冲磁场法探测电缆路径和鉴别电缆时，加在电缆上的电压低者有几千伏，高者达到万伏以上。因此，在探测过程中必须在被探测电缆两端分别设置遮栏，悬挂“高压危险，严禁入内”标示牌，并设专人监护，谨防高压伤人。
(3) 探测者必须掌握升压速度及数值：采用脉冲磁场法对电容器升压充电过程中，为防止损坏电压表和冲击电容器，必须平稳、匀速升压，一般以1～2kV/s为宜。
脉冲磁场法是在被探测电缆上施加直流冲击电压，而通常我们将用作监测电压的电压表接于低压侧(即测量调压器的输出电压)。因此，操作者必须正确掌握从低压侧反映出的电压换算到高压侧输出直流高压的计算方法(即高压侧直流电压和低压侧交流有效值的换算方法)，以便随时监测施加在电缆上的电压值。其换算公式如下：
式中U高——试验调压器高压侧额定电压
U低——试验调压器低压侧额定电压
U直——输出的直流电压
例如：要探测一条10kV交联聚乙烯电力电缆的路径，要求在电缆上施加3kV直流电压，按图1所示接线采用脉冲磁场法(假设球间隙在3kV时击穿)，试验调压器高压侧额定电压为50kV，低压侧额定电压为200V，则电压表读数应为：
(4) 探测者必须熟悉磁场接收仪的使用方法：当采用脉冲磁场法测电缆路径和鉴别电缆时，不仅在故障点前或周围产生脉冲磁场，而在电缆的全长范围内都能产生磁场。检测磁场的仪器较多，本人所知的有淄博、武汉、西安等地生产的电缆故障定点仪，这里侧重谈谈我局采用山东淄博科汇有限公司生产的电缆故障定点仪(T-502)的使用方法。
当运用脉冲磁场法在电缆全长范围内产生脉冲磁场后，首先选定一个点放置探头，观察仪器触发后显示的磁场波形，若波形开始是向上的，则方向是“+”，T-502所显示的波形如图2所示，反之是“-”，波形如图3所示。再沿电缆路径的垂直方向在另一点放置探头，当仪器再次触发后观察磁场波形，如果在这两点得到的磁场方向不同，说明电缆位于两点之间，否则电缆位于这两点的同侧，应继续沿这个方向或反方向移动探头，直至找出电缆的位置，鉴别出所找的电缆。再沿电缆路径方向移动探头，重复上述步骤，定出电缆位置，则多个位置的连线便是电缆的路径。
(5) 探测完毕，必须对高压设备充分放电：由于电路中存有大容量的电容器和电缆的等效电容，因此，探测工作完毕后，需立即先用绝缘棒通过高阻慢慢对电容器及电缆各芯放电，然后再充分接地放电，彻底将其残压释放，防止高压伤人。
2.2 影响探测和判断的因素
(1) 客观环境的影响：随着电缆数量的日益增多，各种电磁波的干扰也越来越多，例如工厂内某些电气设备在运行中不断产生电弧，电焊设备和各种电气开关等都会产生电弧与电磁波干扰。当被测寻电缆与正在运行的电缆并列敷设时，运行电缆的零序电流与高次谐波电流所产生的磁场将会影响探测工作的正常进行。因此，必须注视脉冲磁场波形的规律性和周期性，防止受干扰磁场干扰而产生误判。
(2) 人为因素的影响：除了客观原因外，探测者对仪器使用不当或探头放置不当，如距电缆太远，接收到的磁场很弱，难以鉴别电缆及其路径。另外，探测者的责任心直接影响探测结果，例如探头放在某点受干扰磁场干扰较大，接收到的脉冲磁场较弱，一时难以判断，探测者却没有选择几点重新探测或在同一点等待仪器多次触发后寻找规律，便草率结束而造成误判，影响探测结果。
3 实例分析
在1998年9月期间，由于工程施工需要，将由康裕1号配电房送至康裕4号配电房的XLPE-3×240电缆(代号为AB)在P点处截断后迁入照相器材厂配电房，并将AP段电缆回收。由康裕1号配电房送至康裕2号配电房的电缆(代号为CD)在运行中并与电缆AB同沟并列敷设。
为了能正确鉴别出所需的电缆，我们采用脉冲磁场法进行检测。
首先将电缆AB停电并充分放电，然后按图1所示接线，在B端将红相的线芯与地网连接组成放电回路，在A端向电缆AB红相线芯施加高压脉冲，将电缆故障定点仪(T-502)的探头分别置于电缆AB和电缆CD中P点左侧(P-)与右侧(P+)处探测，探测前在P点处分别将两电缆编号为电缆Ⅰ和电缆Ⅱ。测量结果如表1所示。
表1
探测次序
电缆I
电缆II
P-
P+
P-
P+
1
+
-
-
2
3
从表1中可以看出：①磁场探头分别在电缆Ⅱ中P点的左侧(P-)和右侧(P+)的三个不同地点探测到磁场的极性都有为“-”极性。②磁场探头在电缆Ⅰ中P点的左侧(P-)的三个不同位置探测到磁场的极性为“-”极性；在P点右侧(P+)较近的两处位置测得的磁场极性为“+”极性，符合脉冲磁场法的规律，而在较远点(即第三处)测得的磁场极性却为“-”极性，有悖于脉冲磁场规律，初步认为受到地网圆铁所产生的磁场影响，推测该点下面可能是地网圆铁，挖开砂子证实下面正是放电回路中的地网圆铁。因此，从表1中仍可鉴别出电缆Ⅰ就是我们要寻找的电缆AB。
4 结束语
从以上实例分析可知，脉冲磁场法用于探测电缆路径和鉴别电缆方面具有探测速度快、方法简单方便、判断精度高、误差小等优点。由于电缆路径通常较长，而一般可利用埋于电缆沟下的接地圆铁形成电容的放电回路，当探测磁场的探头距接地圆铁较近时必然受到其产生的磁场干扰，但只要将探头多放几个点探测便很容易找出规律加以判断。因此，可认为脉冲磁场法应是一种优选的方法。
(收稿日期：2000-02-07)