电力电缆的快速识别方法初探

吴春喜，卢恩贵

(1.开滦(集团)有限责任公司吕家坨分公司，河北 唐山　063106；2.河北能源职业技术学院，河北 唐山　063000)

电力电缆的快速识别方法初探

吴春喜1，卢恩贵2

(1.开滦(集团)有限责任公司吕家坨分公司，河北 唐山063106；2.河北能源职业技术学院，河北 唐山063000)

摘要：本文在分析电力电缆外表磁场的基础上，阐述了对多条并行电缆的识别方法，提出了电缆识别装置的设计思路及构成环节，初步探讨了对识别装置的其它要求和应用。

关键词：电缆；识别；应用

1.前言

随着科学技术的进步和社会的发展，电力电缆在电能的传输与分配方面所处的地位越来越重要，特别是在加强城市美化建设和重工业企业负荷不断增大的今天，多条电缆并行、暗敷设的情况也越来越多，这也给电缆的维修和维护工作带来了更多的困难。在电缆的更换工作中，为了缩短工期，经常要对待更换电缆进行分段和辅助机械施工，此时一旦对待更换电缆判断有误，必将造成严重的电气事故。多年来，人们对电缆线路的识别技术和方法已进行了大量的研究和尝试，也有相关的仪器和设备被应用于实际工作中，如电缆路径探测仪等。但这些仪器和设备都存在系统复杂、操作繁琐等不足，这就使得探求一种操作简单、便携实用、快速准确的电缆识别装置及方法成为新的研究课题和方向。

2.电缆周围的磁场

图1　电缆外围的磁场强度

P点的磁场强度是三相电流在该点所产生磁场强度的向量和，根据图1所设特定位置关系可以看出，P点的磁场强度可表示为：

=Hpcos(90°-Φ)+jHpsin(90°-Φ)

(1)

以上分析表明，电力电缆的周围始终是存在磁场的，这就为电缆的识别提供了信号基础。

3.电缆识别方法探讨

电缆的识别是指在集中敷设的多条电缆中选择需要维修或需要更换的电缆。电缆选择是无法用目测沿途查询的，因其一般被多次转折、汇聚、分支暗敷于电缆沟或不易被揭露的狭小环境，甚至来源于不同的变电所，在其中的一条电缆需要维修或更换时，往往需要分段进行，在需要锯断点或借助机械设备拉出点必须对它进行准确判断和识别，否则将造成严重的电气事故。

在传统的电缆识别方法中，一般是在待查电缆中加入音频信号，再用仪器检测音频信号的存在，这种方法高效、准确。但由于设备及测试系统复杂而不便携带，且有些设备不适用于煤矿井下等防爆环境，使这些识别方法的使用受到一定限制。

从原理角度，既然电缆周围存在磁场，如果能求得该磁场与电流的对应关系，就应该可以方便地识别各条电缆。但是，电缆外磁场与电流的对应关系是非常复杂的，它将受到电缆的结构、截面大小、测试点位置、操作手法及周边其它磁场等各种因素的影响，可以说这种方法几乎是不可能的。

经过长期的探索与实践发现，用电缆通电与否两种状态来识别某条电缆的方法是可行的。该方法的依据是：电缆在通电时，其外表就有磁场存在；在电缆中无电流时其外表则无磁场，如果在识别电缆时，先对并排的多条电缆表面进行分别测试，记录各条电缆的工作状态，然后用控制设备反向改变电缆的状态(原来是通电的则切断电源，原来是断电的则使其通电)，再行测量电缆表面的磁场，如果那条电缆的磁场发生了状态变化，那么这条电缆就是待选电缆。如图2所示。

图2　磁场状态法识别电缆原理

从图2的虚拟测试结果看，在测试点标记1的电缆周围磁场发生了变化，说明标记1的电缆是待选择电缆，即变电所1所控制的12号电缆。

当然，由于电力电缆在三相电能传输过程中，各芯线导体中通过电流的代数和是等于0的，只是因为其中芯线与电缆外部的测量点距离不同才使得电缆周围出现了合成磁场，该合成磁场的幅值将小于各芯线单独通过同样电流所产生的磁场强度。也就是说，电缆表面的磁场总是比较弱的，特别是带有铁磁材料铠装层(钢带、钢丝等)的铠装电缆，虽然铠装层不能完全屏蔽电缆内部电流产生的磁场，但仍会使电缆表面的磁场强度大大降低。这就要求在测试装置的设计和测量操作中充分考虑这一不利因素。如，在实际测试中，为了避免误判断，最好多进行几次控制设备的操作，使电缆的通、断电状态多变化几次，因为在进行电缆的识别过程中，也可能有个别电缆正在进行倒闸操作或负荷发生变化而导致测试结果发生变化，如果通、断电变化的次数与测试结果变化的次数完全相同，则可确认该条电缆才是待选电缆。

4.识别装置设计思路

要检测微弱磁场的存在并有显示信号输出，必须有磁电转换原件、信号变换环节、信号放大环节和信号输出环节。基本框图如图3所示。

图3　识别装置框图

装置中的磁性传感器的作用是只反映电缆中工频电流存在与否，而不要求反映电缆中电流的大小，且电缆外表的磁场无确定的方向性，但确存在相邻电缆磁场的影响。所以在传感器的选择中，对灵敏度的要求不能过高，频率响应范围也不要求过宽，但要求要有良好的稳定性和较强的环境适应性，以满足矿山井下等恶劣环境的需要和具有较长的使用寿命。

信号变换环节的作用是将传感器输出的交变信号转换成直流信号，为适应运算放大器的输入需要和防止干扰，还需要具有一定的限幅和滤波功能。整流、滤波、限幅电路可以由简单的二极管、电容、电阻等原件构成。

信号放大环节的作用是将传感器输出的微弱信号进行放大和波形整形，并驱动显示原件的工作。放大电路可以用分立原件组成，为提高放大倍数和减小装置的体积，也可采用运算放大器。

信号输出环节的作用是显示电缆的工作状态，它可以是发光二极管或其它荧光显示器件。

5.识别装置的扩展应用

作为电缆维修工作的检测装置，其功能不宜过于单一，否则将使维修准备更加繁杂，给维修工作带来不便。因此，所设计的电缆识别装置除能够快速、准确识别电缆外，还应有以下应用。

(1)故障点查找

电缆常见的故障主要有相间短路、相对地短路和断路等。根据前述电缆识别装置的工作原理，应该能够识别电缆的相间短路、相对地短路等类似故障。但需注意在确认电缆已发生短路故障时，不可采用直接对电缆施加工作电压的方法进行检测，而是要采用调压器从0V开始逐步对电缆施加电压，使电缆中的电流逐步增大，当识别装置有显示信号后即停止升压，然后使识别装置沿电缆前行，当显示信号突然消失时，该点即为短路故障点。

(2)工作状态检测

在进行电缆维护工作中，如果巡视到某条电缆有故障隐患，就可能要对其采取临时补救措施，但这项工作不允许带电操作，在此情况下，可以用电缆识别装置先行对其检测，如果识别装置有显示信号输出，说明电缆正处于工作状态，可通知上级运行人员对电缆停运，确认电缆不带电后再对其进行维修，以确保人身安全和避免其它事故的发生。

6.结语

本文在分析电力电缆外表磁场的基础上，探讨了对多条并行电缆的识别方法，提出了电缆识别装置的设计思路及要求。在工作实践中，也对该装置进行了初步开发和研制，经过几年的应用实践，识别效果良好。

参考文献：

[1]周利军.电力电缆线路的识别[J].高电压技术，2004，30(136):69-72

[2]徐霖，傅正财.单电流产生的磁场的金属管屏蔽[J].高压电器，2003，39(1):12-15

Preliminary Exploration to Rapid Identification Method of the Power Cables

WU Chun-xi1，LU En-gui2

(1. Kailuan (Group) Co., Ltd lvjiatuo Mining Company, Tangshan 063106, China;2. Hebei Energy Institute of Vocation and Technology, Tangshan 063000, China)

Abstract:Based on the analysis of the power cable on the outer magnetic field, this paper elaborated the multiple parallel cable identification methods, proposed the design ideas of the cable identification device and its constitute parts, preliminary studying on identification device other requirements and applications.

Key words:power cable; identification; application

收稿日期：2016-03-26

作者简介：吴春喜(1960- )，男，开滦集团矿井维修电工高级技师，从事矿井高低压供电电气维修工作。

中图分类号：TM85

文献标识码：A

文章编号：1671-3974(2016)02-0054-03