Искатели без приключений
Любое кабельное хозяйство (силовые, телефонные, другие телекоммуникационные кабели), независимо от его назначения, требует постоянного внимания в течение всего срока службы. После монтажа и ввода в эксплуатацию оно периодически нуждается в ремонте, модернизации, увеличении ёмкости и т. п. И очень часто при проведении подобных работ обнаруживается, что техническая документация на кабельное хозяйство либо полностью отсутствует, либо устарела и не соответствует действительности.
Чтобы однозначно установить, как именно проложен нужный кабель или кабельный канал, часто приходится тратить массу времени и сил. Ещё больше усугубляется ситуация в случае необходимости проведения земляных работ. В любой организации, занимающейся подобными работами, вам расскажут о сотнях аварийных случаев: от обрывов экскаваторами силовых и телефонных кабелей до повреждения газопроводов с фонтанами огня, сгоревшими машинами, а иногда и человеческими жертвами. Поэтому актуальны задачи определения местоположения не только кабельных линий, но и других инженерных коммуникаций (металлических и неметаллических трубопроводов и т. п.).
Все они решаются с помощью группы приборов, построенных по сходному принципу, но носящих разные названия (кабельный локатор, кабелеискатель, трассоискатель, трассодефектоискатель, индуктивный щуп с генератором сигнала, искатель кабельных пар). Они позволяют не только искать любые кабели (вплоть до волоконно-оптических, если они имеют металлический трос или оплётку), но и выяснять местоположение некоторых неисправностей кабельных линий (обрыв, короткое замыкание, повреждение изоляции).
Индукционный поиск
Индукционный металлодетектор пытался применить ещё в 1881 г. Александр Белл для поиска пули в груди президента Джеймса Гарфилда. С тех пор сменилось много поколений подобных приборов, однако основной принцип их действия остался неизменным. Он заключается в том, что в искомом объекте тем или иным способом возбуждается переменное электромагнитное поле, которое регистрируется приёмником. По кабелю, трассу которого необходимо выяснить, пропускается ток переменной частоты (200 Гц - 130 кГц), причём частота сигнала может быть фиксированной или дискретно изменяемой (1-4 рабочих значения), а сам сигнал - довольно сложным (несколько одновременно формируемых частот или пара перемежаемых). Сила тока может составлять от долей ампера до 20 А - в зависимости от интенсивности помех и глубины залегания кабеля. На поверхности с помощью детектора регистрируется создаваемое этим током электромагнитное поле. Детекторами могут служить штыревая антенна (ёмкостный датчик), рамка или катушка (индуктивный датчик). У каждого из них свои достоинства и недостатки, поэтому некоторые приборы имеют сменные датчики или даже два-три датчика. Вырабатываемый ими сигнал усиливается и обрабатывается, а результат обработки выдаётся оператору.
В случае использования пары «генератор - трассоискатель» поиск называется активным. Однако не менее эффективно датчик определит и поля, порождённые другими источниками сигнала. Таким образом могут быть обнаружены и трассированы линии электропитания под нагрузкой (50 Гц и их гармоники в диапазоне до 3 кГц), трубопроводы с катодной защитой (100 Гц), телефонные кабели по сигналам сигнализации (2-18 кГц), линии одно- или трёхпрограммных радиотрансляционных сетей (300 Гц - 130 кГц) и др. В таких случаях генератор сигнала не требуется и поиск называется пассивным.
Этот метод применяется и для отыскания на трассе силового кабеля мест повреждения при пробое изоляции жил между собой или на «землю», обрыве с одновременным пробоем изоляции, для определения местоположения соединительных муфт. Более точные результаты получают при прохождении тока по цепи «жила - жила», для чего «дожигают» однофазные замыкания до двух- или трёхфазных или создают искусственную цепь «жила - оболочка кабеля», разземляя последнюю с двух сторон. Для «дожигания» используются специальные установки, высоким напряжением сжигающие остатки изоляции в месте повреждения.
При работе с трассоискателем можно выбирать не только между активным и пассивным режимами работы, но и между способами подачи сигналов в кабель. Сигнал генератора может быть подан непосредственно в кабель (прямое подключение) либо наведён в нём через индуктивную антенну (катушку) или индуктивное устройство сопряжения (трансформатор или индуктивную клипсу).
Индуктивная антенна представляет собой катушку, на которую подаётся сигнал генератора. Её располагают непосредственно над кабелем. Конечно, уровень наведённого сигнала оказывается гораздо слабее, чем поданного при прямом подключении, зато нет необходимости искать возможность подсоединения к жилам кабеля. Однако не следует забывать, что сигнал от индуктивной катушки наводится не только на искомый кабель, но и на все проходящие в месте её установки кабели и другие инженерные коммуникации. Поэтому при высокой плотности кабелей вероятность ошибки увеличивается. Но удобство этого способа подключения часто перевешивает его отрицательные стороны.
Например, это единственный способ для продолжения трассировки, когда мощности генератора, подсоединённого к концу кабеля, уже не хватает. В этом случае индуктивная антенна устанавливается там, где уровень сигнала ещё позволяет уверенно определить место расположения кабеля. Подобная процедура повторяется необходимое число раз, пока трасса не будет пройдена по всей длине.
Индуктивная антенна обеспечивает и другие возможности. Поскольку она наводит сигнал на любой проводник, находящийся в пределах радиуса её действия, два человека (один с индуктивной антенной и генератором, другой - с приёмником), двигаясь параллельно на определённом расстоянии (например, 20 м) друг от друга, могут обнаружить все проводящие инженерные коммуникации, пересекающие их путь. Для выявления полной картины эту процедуру нужно повторить несколько раз в различных направлениях.
В отличие от индуктивной антенны, индуктивное устройство сопряжения подаёт сигнал только на один кабель. Для его применения не требуется подключения к проводникам кабеля, но необходим доступ к самому кабелю. Например, индуктивное устройство сопряжения может устанавливаться на искомый кабель в колодцах или лючках кабельной канализации. Особо нужно отметить: чтобы цепь прохождения сигнала в кабеле была гарантированно замкнута, оба его конца следует заземлить.
Прослушивание
Индукционный метод - это хотя и самый широко применяемый, но далеко не единственный способ поиска неисправностей кабелей. Многие современные приборы используют комбинацию индукционного и акустического методов. Сущность акустического метода состоит в создании в месте повреждения искрового разряда и прослушивании на трассе звуковых колебаний, вызванных этим разрядом. Отсюда и ограничения метода: повреждение кабеля должно позволять создать устойчивый электрический разряд. А для этого величина переходного сопротивления в месте повреждения должна превышать 40 Ом.
Слышимость звука с поверхности земли зависит от глубины залегания кабеля, плотности грунта, вида повреждения кабеля и мощности разрядного импульса. Глубина прослушивания - от 1 до 5 м. Для создания разрядов применяются генераторы высоковольтных импульсов. В качестве приёмников акустического сигнала используют датчики пьезо- или электромагнитной систем, преобразующие механические колебания грунта в электрические сигналы, которые далее подаются на вход усилителя. Над местом повреждения громкость характерных щелчков с заданной частотой будет максимальной.
Метод разности потенциалов
Ещё один способ поиска места повреждения - создание контактной разности потенциалов (шагового напряжения). На кабель подаётся высокое напряжение, так что в месте понижения сопротивления изоляции появляется ток утечки. Этот ток, в свою очередь, создаёт разность потенциалов между двумя точками грунта вблизи трассы кабеля. При поиске места понижения сопротивления изоляции один из контактных штырей устанавливается точно над кабелем, а второй - слева или справа перпендикулярно трассе на расстоянии 0,8-1 м от первого. Разность потенциалов между штырями будет максимальной, когда один из них находится точно над точкой повреждения.
