在對(duì)電纜故障進(jìn)行測(cè)距之后，要根據(jù)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(shè)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(cè)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(duì)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(cè)電纜路徑以及識(shí)別電纜的方法。
1、音頻信號(hào)感應(yīng)法
1.1 測(cè)量原理
用信號(hào)發(fā)生器在電纜始端向被測(cè)電纜輸入音頻信號(hào)電流，利用接收線圈在地面上接收磁場(chǎng)信號(hào)，在線圈中產(chǎn)生出感生電動(dòng)勢(shì)，信號(hào)放大后，通過(guò)耳機(jī)、指針或其他方式進(jìn)行監(jiān)視。隨著接收線圈的移動(dòng)，信號(hào)的大小發(fā)生變化，由此，可判斷出電纜路徑。路徑探測(cè)儀一般都是使用耳機(jī)監(jiān)聽(tīng)信號(hào)的幅值，所以根據(jù)探測(cè)時(shí)音響曲線的不同，探測(cè)方法分為音谷法和音峰法。下面針對(duì)相地接線方式分別介紹這兩種測(cè)試方法，相地連接時(shí)地面上的磁場(chǎng)分布見(jiàn)下圖。
電力電纜線路路徑探測(cè)方法大地電流等效電路及磁場(chǎng)分布
(1) 音谷法
電力電纜線路路徑探測(cè)方法音谷法探測(cè)電纜路徑
如上圖，使磁棒線圈軸線垂直于地面，慢慢移動(dòng)，在線圈位于電纜正上方且垂直于電纜時(shí)，磁力線與線圈平面平行，沒(méi)有磁力線穿過(guò)線圈，線圈內(nèi)無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，耳機(jī)中聽(tīng)不到聲響。然后將磁棒先后向兩側(cè)移動(dòng)，就有一部分磁力線穿過(guò)線圈，產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，耳機(jī)中開(kāi)始聽(tīng)到音頻響聲。隨著磁棒緩慢移動(dòng)，聲響逐步變大，當(dāng)移動(dòng)到某一距離時(shí)，響聲最大，再往遠(yuǎn)處移動(dòng)，響聲又逐漸減弱。在電纜附近，聲響與其位置關(guān)系形成一馬鞍形曲線，曲線谷點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的測(cè)試位置即電纜所經(jīng)過(guò)的路徑。
(2) 音峰法
電力電纜線路路徑探測(cè)方法音峰法探測(cè)電纜路徑
如上圖，使磁棒線圈軸線平行于地面，做慢慢移動(dòng)，在線圈位于電纜正上方時(shí)，耳機(jī)中聽(tīng)到的聲響最大。此時(shí)穿過(guò)線圈的磁力線最多。然后將磁棒先后向兩側(cè)慢慢移動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁力線逐漸減少，響聲逐漸減弱。在電纜附近，聲響與其位置關(guān)系形成一鐘形曲線，曲線的峰頂所對(duì)應(yīng)的測(cè)試位置即電纜所經(jīng)過(guò)的路徑。
1.2、電纜埋設(shè)深度的探測(cè)
電力電纜線路路徑探測(cè)方法電纜埋設(shè)深度的探測(cè)
如上圖所示，在電纜的導(dǎo)體與地之間通入音頻電流信號(hào)。使電感線圈的磁棒垂直于地面，并放在被測(cè)電纜的正上方，找出耳機(jī)中聲響最?。ㄒ艄龋r(shí)線圈所處的位置，記下其所對(duì)應(yīng)的地面位置A；然后，將線圈磁棒傾斜，使之與地面成45°角（垂直于電纜的走向）并沿電纜向左或向右移動(dòng)，找到音谷點(diǎn)B和B’，在這兩個(gè)位置上，線圈的軸線與磁力線垂直，穿過(guò)線圈的磁力線最少，耳機(jī)中聽(tīng)到的聲音最小。兩個(gè)音谷點(diǎn)B或B’與電纜所在點(diǎn)O
之間的連線BO和B，O與直線AO之間的夾角為450，三角形AOB和AOB’為等腰三角形，AB=AB’=AO。因此，電纜正上方音谷點(diǎn)A與另外兩個(gè)音谷點(diǎn)B或B’之間的距離即等于電纜的埋設(shè)深度。
1.3、 相相連接時(shí)電纜路徑的探測(cè)
電力電纜線路路徑探測(cè)方法導(dǎo)體與地面平行時(shí)的路徑探測(cè)
（a）探頭豎放：音峰法
（b）探頭橫放：音谷法
如上圖所示，相相連接時(shí)電纜路徑探測(cè)的原理與相地連接時(shí)是類(lèi)似的。由于電纜導(dǎo)體的扭絞，地面上磁場(chǎng)的分布沿電纜的路徑是變化的，音峰法與音谷法的應(yīng)用有所區(qū)別。當(dāng)兩個(gè)通電導(dǎo)體所在的平面與地面垂直時(shí)，磁場(chǎng)的分布規(guī)律與相地連接時(shí)是一致的，以上介紹的音谷法和音峰法同樣適用。在兩個(gè)導(dǎo)體所在的平面與地面平行時(shí)，其地面上磁場(chǎng)分布規(guī)律如圖5.5所示，由于磁力線在電纜的正上方進(jìn)入地面，造成音峰及音谷的出現(xiàn)與相地連接時(shí)情況相反。在線圈與地面垂直放置時(shí)，在電纜正上方穿過(guò)線圈的磁力線最多，聽(tīng)到的音響最大，出現(xiàn)音峰；而在在線圈與地面平行放置時(shí)，在電纜正上方穿過(guò)線圈的磁力線最少，聽(tīng)到的音響最小，出現(xiàn)音谷。
電力電纜線路路徑探測(cè)方法音響隨電纜扭距變化曲線
相相連接時(shí)，當(dāng)在電纜的正上方把線圈與地面平行或垂直放置并沿電纜的路徑移動(dòng)時(shí)，監(jiān)聽(tīng)到的音響是隨電纜的扭距變化的，如上圖所示。在應(yīng)用音峰法或音谷法時(shí)應(yīng)注意。由于電纜的兩相導(dǎo)體靠的很近，以及外皮對(duì)電磁場(chǎng)的屏蔽作用，相相連接時(shí)，地面上磁場(chǎng)強(qiáng)度小，線圈接收到的信號(hào)較弱，抗外界干擾的能力差。
相相連接時(shí)地面的磁場(chǎng)變化比相地連接時(shí)來(lái)得快。當(dāng)把線圈與地面垂直放置，沿與電纜徑向垂直的方向移動(dòng)探頭時(shí)，聽(tīng)到的音響變化比較明顯。在外界干擾較小的情況下，可以使用相相連接方式。
1.4、 電纜接頭的識(shí)別
很多電纜的故障點(diǎn)發(fā)生在電纜的中間接頭上，識(shí)別出電纜中間頭位置有利于盡快地找到故障點(diǎn)。有些發(fā)生在中間頭的故障，很難使用沖擊高壓使故障點(diǎn)放電，只有嘗試挖開(kāi)電纜中間接頭，進(jìn)行仔細(xì)地觀察分析。
在應(yīng)用相相連接方式探測(cè)電纜路徑時(shí)，電纜在中間接頭處會(huì)出現(xiàn)聲響的異?，F(xiàn)象。由于電纜在此不扭絞，聽(tīng)到的聲響不再有規(guī)律地變化，并且視三個(gè)導(dǎo)體排列的位置、接頭有無(wú)鐵磁屏蔽及探測(cè)方式的不同聲音往往會(huì)增大或者是變小。據(jù)此便可以測(cè)定電纜中間接頭的位置。
電力電纜線路路徑探測(cè)方法
1.5、 間接式連接
電力電纜線路路徑探測(cè)方法間接式連線接圖
如上圖所示，間接式連接是將信號(hào)源的輸出線繞在待測(cè)電纜的鉛
皮周?chē)?，一般耦合圈?shù)為5～7圈。通過(guò)耦合線圈向電纜發(fā)射信號(hào)，電纜可視作一電感，產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)和感生電流，通過(guò)電纜向周?chē)l(fā)射電磁波。間接式連接方式，可以在不停電的情況下進(jìn)行路徑測(cè)試，在某些不允許停電的電纜需要測(cè)試路徑時(shí)，可以用此連接方式。這種方式的缺點(diǎn)是電磁波在向前傳播的過(guò)程中損耗
大造成測(cè)尋距離不遠(yuǎn)，一般在一公里以?xún)?nèi)。
1.6、 應(yīng)用中注意的問(wèn)題
注入信號(hào)的頻率一般選在1千赫至15千赫之間。頻率過(guò)低時(shí)，線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?。活l率過(guò)高時(shí)，電纜的屏蔽作用也增加使相相連接時(shí)地面上的磁場(chǎng)更弱，影響探測(cè)。注入的信號(hào)電流一般在1～10安培，信號(hào)頻率小時(shí)電流要大一些，反之，電流要小一些。
探測(cè)時(shí)一般在電纜的另一端把電纜的兩個(gè)通電導(dǎo)體或通電導(dǎo)體與地連接起來(lái)。在信號(hào)發(fā)生器頻率較高時(shí)（如15KHz），可以不用在遠(yuǎn)端短接，直接用導(dǎo)體對(duì)地或?qū)w之間的分布電容產(chǎn)生電流信號(hào)。
相相連接時(shí)音響變化比較明顯，但信號(hào)較弱；相地連接時(shí)，線圈接收到的信號(hào)較強(qiáng)，但音響范圍過(guò)寬，不易聽(tīng)出聲響的明顯變化。
在被測(cè)電纜與運(yùn)行電纜平行敷設(shè)時(shí)，運(yùn)行電纜的零序電流或高次諧波會(huì)產(chǎn)生較大的干擾，影響探測(cè)工作的正常進(jìn)行。可以使用間斷的注入信號(hào)，使信號(hào)有規(guī)律地出現(xiàn)，以此來(lái)區(qū)別某些干擾信號(hào)。
人的耳朵監(jiān)聽(tīng)聲音幅值的能力是有限的，通過(guò)觀察指針的擺動(dòng)或智能儀器顯示的信號(hào)幅值，可以較好地發(fā)現(xiàn)音峰或音谷點(diǎn)，提高工作效率。
2、脈沖磁場(chǎng)法
音頻感應(yīng)法是一種傳統(tǒng)的電纜路徑探測(cè)方法，而脈沖磁場(chǎng)法則是最近提出來(lái)的一種新的電纜路徑探測(cè)原理。
利用沖閃法測(cè)試中使用的高壓試驗(yàn)設(shè)備，向電纜的選定導(dǎo)體與地之間施加沖擊高壓脈沖，在電纜周?chē)a(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)。利用接收線圈，垂直于地平面進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)接收線圈由電纜的一側(cè)移到電纜的另一側(cè)時(shí)，由于穿過(guò)線圈的磁力線方向發(fā)生變化，測(cè)量到的脈沖磁場(chǎng)的初始極性相反，由正變到負(fù)或由負(fù)變到正，如下圖所示，由此，可識(shí)別出所尋找的電纜。該方法是判別接收到的初始脈沖磁場(chǎng)的極性而不是接收信號(hào)（音響）強(qiáng)弱變化來(lái)識(shí)別電纜位置，故簡(jiǎn)單、方便、判斷精度高、誤差小于0.2米。
電力電纜線路路徑探測(cè)方法脈沖磁場(chǎng)法探測(cè)電纜路徑
從探測(cè)電纜路徑的角度講，并不一定要求電纜有故障點(diǎn)并且故障點(diǎn)擊穿放電。如欲確定一完好電纜的路徑，可把電纜的遠(yuǎn)端接地，利用高壓試驗(yàn)設(shè)備向電纜施加數(shù)千伏的沖擊高壓，產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，通過(guò)檢測(cè)比較脈沖磁場(chǎng)的初始極性探測(cè)電纜的路徑。
檢測(cè)電纜上沖擊高壓產(chǎn)生的脈沖磁場(chǎng)，判別磁場(chǎng)初始極性的功能很容易置入電纜故障定點(diǎn)儀。因此，電纜路徑探測(cè)可以與電纜故障定點(diǎn)一并進(jìn)行。
應(yīng)該指出，在相相連接時(shí)不適宜應(yīng)用脈沖磁場(chǎng)法。在電纜通電導(dǎo)體所在的平面與地面平行時(shí)，電纜兩側(cè)的磁力線方向是相同的，故不能通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)極性來(lái)確定電纜位置。
3、故障電纜的鑒別
電纜溝或開(kāi)挖區(qū)域里經(jīng)常是多條電纜并排敷設(shè)，在尋找和排除電纜故障時(shí)，需要區(qū)分出哪條是我們要尋找的電纜。在電纜的一端，在導(dǎo)體對(duì)地或兩導(dǎo)體之間通入音頻電流信號(hào)，由于電纜的導(dǎo)體不在電纜的軸線上，而電纜周?chē)娜我稽c(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度與該點(diǎn)與通電導(dǎo)體的距離成反比，靠近通電導(dǎo)體一側(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。因而通過(guò)測(cè)量電纜圓周上磁場(chǎng)的變化可以識(shí)別出所要尋找的電纜。
3.1 相地通電時(shí)音響變化的測(cè)量
在電纜始端，將音頻信號(hào)發(fā)生器接到電纜一相導(dǎo)體和外皮（接地）間，在電纜另一端將該相與外皮短接。向電纜通入信號(hào)電流。在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)將探測(cè)儀接收線圈圍繞電纜轉(zhuǎn)一周（線圈軸線與電纜外皮相切），用耳機(jī)可以監(jiān)測(cè)到聲響的變化。由下圖所示的音響曲線可以看出，當(dāng)線圈靠近通電的導(dǎo)體一側(cè)時(shí)，聲響最強(qiáng)。從而可以確定此電纜即是我們要尋找的電纜。
電力電纜線路路徑探測(cè)方法相地通電音響變化曲線
3.2 相間通電時(shí)音響變化的測(cè)量
電力電纜線路路徑探測(cè)方法相間通電音響變化曲線
在被測(cè)電纜始端，將信號(hào)發(fā)生器輸出端接到電纜的兩相導(dǎo)體間，在電纜另一端將該兩相導(dǎo)體短接，并向電纜通入音頻信號(hào)電流。與相地通電時(shí)相似，將探測(cè)儀接收線圈環(huán)繞待測(cè)電纜轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（線圈軸線與電纜外皮垂直），當(dāng)線圈分別在兩個(gè)通電導(dǎo)體的正上方或下方時(shí)，接收到的磁場(chǎng)最強(qiáng)，耳機(jī)聽(tīng)到的聲音最響，從而可根據(jù)聽(tīng)到的音響的變化確認(rèn)該電纜即是要尋找的電纜，如上圖所示。
