低压带电电缆路径探测技术

低压带电电缆路径探测技术

中国有些城市电网建设年代比较久远，尤其是中心城区、老城区的电网建设时间比较早，其中，中、低压配网显得较为薄弱。为尽快解决这一问题,可通过配网建设与改造，有效提高了配网装备水平，提高了供电可靠性，降低了电网设备故障，使市民们用上了更安全、更可靠、更环保的电力能源，有效降低了故障率和抢修率。而淘汰技术落后的配网设备后，不仅降低了能源损耗，也提高了能源利用效率。并满足了客户用电需求，实现了计量装置标准化，有效释放自然增长。低压电缆设备治理是电力公司“低压提升工程”的重要组成部分，治理目标是逐渐确认低压电力电缆的近端和远端电缆终端，绘制出低压电缆设备主接线图、低压电缆路径图。

1 低压电缆设备的现状

电力公司380v电缆管理现状

低压电力电缆是国家电网公司系统的最低额定电压的电缆设备。在2011 年及以前的时间里，大部分低压电力电缆处于电网的神经末梢，设备管理水平距离高压电力电缆标准化管理差距比较大。具体表现在：

1、设备近端电缆终端和远端终端挂牌不一致的现象比例高。按照设备已有标示牌找错电缆的情况时有发生。尤其是I、II 同一母线双拼电缆的设备标示牌不准确的比例较高。

2、电缆设备路径图缺失的比例高。由于低压380V 电缆数量繁多，具备五级承装施工资质的单位多，供电公司管理幅度过大，低压电缆资产移交时运行单位带有完整电缆路径图的设备比例非常少。

3、电缆设备接头位置图缺失的比例高。电缆接头是电缆系统最薄弱的环节，电缆接头位置图是快速精确定点低压电缆故障的基本条件。由于以往对低压电缆设备的重视程度不高，运行单位对低压电缆竣工图和电缆接头位置图的管理要求不严格，形成事实上的缺失，给电缆路径普查和电缆故障定位构成一大拦路虎。

2.管线定位仪夹钳法工作原理

管线定位仪夹钳的利用

对电力电缆等金属管线探测主要以电磁法为主，也就是将埋地电力电缆作为一个载流无限长直导线模型。夹钳法是为了适应正在运行的电力电缆的路径定位需要，将管线定位仪发射机连接一只环形夹钳，利用夹钳里的特殊材料的磁感应特性，将发射机输出的调制频率信号感应到被测电缆的金属接地层里，按照电磁场原理在空间中传播。然后采用管线定位仪的接收机拾取目标电缆里感应电流的二次磁场信号，从而确定目标电缆平面位置、走向和埋深。

夹钳法路径定位应满足的条件：

1）埋地金属管线相对周围介质有明显电性差异；

2）埋地金属管线长度远远大于5~6 倍埋深。

以一定方式对目标管线进行激发，使目标管线载有一定频率的交变电流，该交变电流会在空间形成同频交变磁场，通过检测、分析磁场的空间分布规律，可以完成埋地金属管线平面位置和埋深测定。

3 适合低压带电电缆定位夹钳的关键技术

3.1 磁滞回线Hysteresis Loop

3.2 磁滞饱和现象

当磁场强度周期性变化时，表示铁磁性物质或亚铁磁性物质磁滞现象的闭合磁化曲线。

3.3 磁滞饱和的定义

当铁磁质达到磁饱和状态后，如果减小磁化场H，介质的磁化强度M（或磁感应强度B）并不沿着起始磁化曲线减小，M（或B）的变化滞后于H 的变化。这种现象叫磁滞饱和。

3.4 新材料的选型

一般地下管线定位仪的夹钳不能适应低压带电电缆路径定位的需要，在低压电缆载流量超过10A 及以上，部分国产或进口夹钳发发生夹钳抖动、发出呼啸声、发热等现象，无法对被测带电低压电缆进行定位。

为了解决这个难题，采用坡莫合金可有效解决这个问题，坡莫合金是指指铁镍合金，其含镍量的范围很广，在35％－90％之间。坡莫合金的最大特点是具有很高的弱磁场导磁率，经过多次现场比对，我们确定了超坡莫合金纳米晶超微晶精密电流互感器铁芯是激发出最佳管线定位仪夹钳法输出信号的新材料。具有以下五大技术特点：

（1）高初始磁导率。

（2）高饱和磁通密度。

（3）低铁芯损耗。

（4）良好的温度稳定性。

（5）高抗50Hz 工频信号干扰能力。

4 应对380V 低压电缆复杂路径现场的其他有效技术

低压电缆的路径定位难点，在于低压电缆的敷设经常与其它低压电缆、高压电缆同沟敷设；各条电缆终端的铠装接地线在变电站内是共同接地，极易造成其它电缆上也因电磁感应出现调制后的信号。因此低压电力电缆的路径定位现场，不只是难在现场信号微弱，还需要在很多近似的磁场信号中快速、准确辨认出目标电缆的特征信号，从而确定目标电缆的走向、平面位置、提高测深精度。

4.1 SIS 信号识别技术

SIS 信号识别技术

当遇到多条电力电缆同沟并走时，一般技术的电缆路径定位系统容易将目标电缆与其它电缆混淆在一起。经过对英国、美国、中国等多个品牌的管线定位系统进行现场鉴定，我们发现彩屏智能电缆路径定位系统具有很好的现场效果，开挖验证的符合性高。根据在奉贤供电公司现场实测数据，我们发现对电力电缆的针对性高，特别是8.192kHz, 8.44kHz, 9.82kHz, 32.8kHz, 82kHz, 83kHz 这5 个频率是低压带电电缆路径定位的适合频率。

SIS 信号识别技术，是在电缆路径定位系统与停电电缆直接连接时，在一般交流信号上叠加上具有正负极性的SIS 信号电流方向信号，因此由该目标信号电流产生的磁场也具有方向性。在被测电缆全长不超过40 公里时，接收机面对目标电缆远端的方向，则在目标电缆路径正上方显示“＋”正号，在邻近其它电缆路径上方显示“－”负号。

SIS 信号识别技术的原理，电流方向选择法

SIS 信号识别技术的意义在于：不必现场开挖，即可在确定目标电力电缆的中心轴线的位置。尤其遇到目标电缆与其它电缆存在共同接地、个别敷设位置电缆间存在搭接时，使用SIS 技术，在大部分的开挖验证现场我们得到了准确探测结果。

4.2 DA 信号畸变警示技术

低压电力电缆在测深时，往往受周围其它邻近电力电缆、通信电缆的影响，使测得的深度与实际深度偏差很大。特别是遇到上下叠放的其它电缆时，测深偏差就更加严重，容易出现不符合逻辑的测量值。为了降低这种复杂环境下的测深误差，我们在现场发现DA 信号畸变警示是一种优秀的辨认方法。

DA信号畸变警示技术的含义

DA 技术的原理是将接收机收到的磁场信号进行分析，分解出连接到目标电缆上的发射机一次信号源、其它电缆上感应的二次信号源。一般情况下，目标电缆产生的电磁场一般在幅值上会大于干扰信号。可是由于现场敷设存在上下叠放等情