在變電站、電纜溝、隧道或城市管廊中,往往多根電纜并行敷設(shè)、外觀相近。遷移、搶修、切改或新增搭接時(shí),必須先把"要作業(yè)的那一根"從一束電纜中準(zhǔn)確挑出來。誤切、誤刺帶電電纜會(huì)直接導(dǎo)致電弧灼傷、觸電、設(shè)備短路爆炸、火災(zāi)及繼發(fā)性停電,后果嚴(yán)重。電纜識(shí)別儀正是為解決這一問題而設(shè)的專用儀器:它向目標(biāo)電纜施加一個(gè)易于辨識(shí)的特征信號(hào),再通過卡鉗或柔性線圈在沿線檢測(cè)該信號(hào),從而把目標(biāo)電纜從相鄰電纜中區(qū)分出來。
電纜識(shí)別儀通常由信號(hào)發(fā)生器(發(fā)射機(jī))、接收機(jī)以及卡鉗(電流互感器)或柔性測(cè)量線圈組成。其物理本質(zhì)是電磁感應(yīng):施加在目標(biāo)電纜上的特征電流,會(huì)在電纜周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng);接收卡鉗感應(yīng)這一磁場(chǎng)并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),由接收機(jī)判別。
判別的主要依據(jù)有三重:
(1)信號(hào)強(qiáng)度——目標(biāo)電纜上檢測(cè)到的特征信號(hào)明顯強(qiáng)于鄰纜;
(2)方向(相位/極性)——目標(biāo)電纜的電流方向與發(fā)射端一致,鄰纜回流方向相反,接收表頭偏擺方向相反;
(3)編碼間隔——部分設(shè)備注入脈沖編碼電流,接收機(jī)對(duì)編碼進(jìn)行解碼比對(duì),進(jìn)一步提高置信度。
多重判據(jù)疊加,可在密集敷設(shè)、鄰纜感應(yīng)與地線回流干擾下抑制誤判。
根據(jù)信號(hào)施加方式不同,電纜識(shí)別分為鉗形耦合式與直接注入式,二者適用場(chǎng)景與安全要求差異明顯。
鉗形信號(hào)法是當(dāng)前應(yīng)用廣、安全性高的帶電識(shí)別方式,也是本文重點(diǎn)。其流程如下:
(1)信號(hào)發(fā)射與耦合。發(fā)射機(jī)產(chǎn)生一個(gè)特定頻率(非工頻,多為低頻正弦、脈沖或復(fù)合編碼)的識(shí)別信號(hào),通過一個(gè)開口的發(fā)射卡鉗鉗套在目標(biāo)電纜上。根據(jù)電磁感應(yīng)原理,信號(hào)耦合進(jìn)入電纜導(dǎo)體并沿纜傳輸;因信號(hào)頻率與工頻不同,易于在后續(xù)處理中與背景工頻干擾區(qū)分。
(2)沿線檢測(cè)與識(shí)別。操作人員用接收卡鉗(高靈敏度柔性線圈)依次鉗套待排查的每一根電纜。當(dāng)卡套到承載了注入信號(hào)的目標(biāo)電纜時(shí),接收機(jī)檢測(cè)到特征信號(hào)強(qiáng)、相位與發(fā)射端一致,并給出明確的聲光指示(如條形圖滿幅、蜂鳴急促);卡套到非目標(biāo)電纜時(shí),信號(hào)微弱或無特定信號(hào)、方向(極性)相反,無明確指示。由此可把目標(biāo)電纜*鎖定。
(3)長(zhǎng)度無關(guān)性。由于目標(biāo)電纜上的信號(hào)電流強(qiáng)度沿線基本一致,接收卡鉗在電纜沿線所接收到的電磁信號(hào)強(qiáng)度一致,從原理上講識(shí)別不受電纜長(zhǎng)度限制。
(4)抗干擾能力。現(xiàn)代設(shè)備普遍采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)濾除工頻及其諧波干擾,并提取微弱的特征識(shí)別信號(hào);智能算法分析信號(hào)幅值、相位等多維信息,抑制鄰纜感應(yīng)與地線回流造成的誤判,提升密集場(chǎng)景下的識(shí)別置信度。
電纜識(shí)別儀只是識(shí)別輔助手段,任何鋸纜、刺錐、開斷或搭接作業(yè)前,都必須確認(rèn)目標(biāo)電纜已無電。現(xiàn)場(chǎng)安全的總原則是"停電作業(yè)為原則、帶電識(shí)別為例外"。
(一)停電作業(yè)安全措施
對(duì)需要物理觸動(dòng)電纜的停電作業(yè),須嚴(yán)格執(zhí)行"核對(duì)標(biāo)志牌→申請(qǐng)停電→驗(yàn)電→放電→掛接地線→設(shè)圍欄與監(jiān)護(hù)"的全流程,順序不得顛倒、步驟不得省略。
(二)帶電識(shí)別的限制與要求
僅在確需帶電識(shí)別時(shí),方可采用鉗形耦合式,并嚴(yán)格遵守:
- 僅適用于金屬屏蔽層或鎧裝完好且兩端可靠接地的電纜;嚴(yán)禁對(duì)裸露導(dǎo)體、絕緣破損電纜操作;
- 嚴(yán)禁破開電纜絕緣層、嚴(yán)禁直接接觸帶電導(dǎo)體、嚴(yán)禁用直連法接入帶電電纜,僅可使用絕緣耦合鉗,通過感應(yīng)方式耦合信號(hào);
- 全程佩戴絕緣手套、絕緣靴,站在絕緣墊上操作,設(shè)專人監(jiān)護(hù);
- 與帶電設(shè)備保持安全距離(如10kV及以下設(shè)備不停電時(shí)不小于0.7m),并在濕度大于80%時(shí)禁止操作;
- 發(fā)射機(jī)應(yīng)采用獨(dú)立接地體,接地電阻滿足要求,嚴(yán)禁接在變電站接地網(wǎng)、電纜保護(hù)接地線或其他金屬管線上,避免高壓信號(hào)串入接地網(wǎng)。
(三)結(jié)果驗(yàn)證
識(shí)別結(jié)果應(yīng)多重確認(rèn):在目標(biāo)電纜接頭處用接收機(jī)復(fù)測(cè)信號(hào);對(duì)關(guān)鍵作業(yè),可短時(shí)斷開目標(biāo)電纜接地線觀察信號(hào)是否消失,恢復(fù)接地后方可繼續(xù)。嚴(yán)禁僅憑識(shí)別儀指示*動(dòng)手鋸纜或刺錐。
選購(gòu)電纜識(shí)別儀時(shí),可關(guān)注以下維度,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工況判斷:
- 信號(hào)耦合方式是否覆蓋鉗形耦合與直接注入,以適應(yīng)帶電與停電不同場(chǎng)景;
- 柔性測(cè)量線圈口徑能否卡入現(xiàn)場(chǎng)粗電纜或形狀不規(guī)則導(dǎo)體;
- 判據(jù)維度(強(qiáng)度、方向、編碼)是否齊備,抗鄰纜干擾能力如何;
- 安全設(shè)計(jì):過壓過流保護(hù)、絕緣防護(hù)等級(jí)、是否具備交流電壓檢測(cè)等輔助功能;
- 數(shù)據(jù)記錄能力(保存時(shí)間、地點(diǎn)、電纜編號(hào)等),便于追溯與復(fù)核。
問:識(shí)別儀顯示有信號(hào),是否*能直接鋸纜?
答:不能。識(shí)別儀只是識(shí)別輔助,所有鋸纜、刺錐、開斷作業(yè)前,仍須按安規(guī)完成停電、驗(yàn)電、放電、掛接地線全流程并確認(rèn)無電。
問:為什么鄰纜也會(huì)檢測(cè)到微弱信號(hào)?
答:鄰纜可能通過感應(yīng)耦合或地線回流拾取部分信號(hào)。此時(shí)應(yīng)依靠方向(相位)相反、幅值明顯偏小以及編碼比對(duì)來區(qū)分,并在多點(diǎn)位重復(fù)驗(yàn)證。
問:卡鉗法對(duì)沒有金屬護(hù)層的電纜是否有效?
答:效果受限。無金屬屏蔽或鎧裝的電纜,信號(hào)難以有效耦合與傳輸,此類場(chǎng)景多采用直接注入式(電壓法),但必須停電并采取嚴(yán)格安全措施。