海纜埋深檢測技術(shù)在運行維護中的運用

1、海纜埋深檢測技術(shù)在運行維護中的運用作者：郭強蔣道宇胡軍陳濤來源：科技創(chuàng)新導(dǎo)報2012年第19期郭強1蔣道宇1胡軍2陳濤2(1中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局?？诜志?海南?？?570105; 2.法利科瑞成(天 津)安全技術(shù)有限公司)摘 要:海底電纜是聯(lián)系島嶼與大陸或島嶼間能源的主要通道，由于海底電纜埋設(shè)于海床，埋 深保護程度因水文、氣象災(zāi)害、地質(zhì)運動等發(fā)生變化或直接受到損傷。因此海底電纜運行維護 中需要及時了解埋深情況，若發(fā)生埋深變淺、裸露、懸空等危險現(xiàn)象對應(yīng)變化及時進行修理或維 護，保證海底電纜的正常運行。本文綜合交流磁場、地磁磁場、聲波三類檢測技術(shù)進行系統(tǒng)的比 較，并結(jié)合每類檢測方式的優(yōu)

2、缺點進行分析，尋求一種適合在海南聯(lián)網(wǎng)工程運行維護匯總中運用 的技術(shù)，建立一套完整的海纜埋深檢測體系。關(guān)鍵詞:海底電纜 埋深 檢測 交流磁場中圖分類號:TN818文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(a)-0131-01海南500kV聯(lián)網(wǎng)工程是我國第一個超高壓、長距離及較大容量的跨海聯(lián)網(wǎng)工程。海底電纜 路由南起海南的林詩島，北至廣東的南嶺村，海底電纜跨越瓊州海峽。海底電纜路由較為復(fù)雜，穿 越2條較大的沖蝕溝和多條小型沖蝕溝；每年的5月至11月是臺風期，海床地勢隨著強風、增水 等氣象災(zāi)害發(fā)生變化，原本埋深的海纜會暴露于海床或懸空，如何確保海底電纜的安全運行是擺 在電纜運維單

3、位面前的一大難題。為了定期精確了解海底電纜的保護程度及著床姿態(tài)等參數(shù)分局聯(lián)合多家科研單位設(shè)立專項 科研課題，本文針對幾種海纜埋深檢測的方法進行介紹，并著重介紹電學(xué)檢測方法。1電學(xué)法電學(xué)海纜路由探測的原理為導(dǎo)體通過交變電流,其周圍產(chǎn)生電磁場,并向空中傳播。用專門 的接收器把此信號接收下來，根據(jù)接收信號的強弱，可以判斷出電纜的位置。潛水測深儀工作原理潛水測深儀包括三個線圈探頭，三路電子測量與信號處理單元。通過一系列運算，最終在終 端上顯示三路信號的大小以及探頭與海纜的距離等相關(guān)信息。測量線圈L1與海纜之間距離時,三棒探頭以豎直設(shè)置。如圖1中探頭所處位置P2所示。此 時,軸心線穿過海纜線，L2的截面

4、與它所處位置的磁感應(yīng)強度方向垂直,那么理論上感應(yīng)線圈L2 將沒有感應(yīng)電動勢(實際上將會有非常小的電信號出現(xiàn))。而L1,L3皆是以水平朝向放置，與磁場 強度方向相同。囹I門調(diào)七啪岐由H器耳奸iflL1,L3表達式:其中山與L3之間賢酒劉，為旌定值 計真伸：即為三棒探頭到海纜的距離。只需要在同一時刻分別測得L1,L3的感應(yīng)電信號的幅值大小, 然后應(yīng)用上述公式,可得到探頭離海纜的距離。此種測量方法需要被測海纜加信號，對于無信號海纜則無法進行測量，所以也稱之為“有源 測量”。在電磁信號較為復(fù)雜的狀態(tài)也易受到干擾。2磁場法海洋磁力測量廣泛使用質(zhì)子旋進磁力儀，它是利用氫質(zhì)子磁矩在地磁場中自由旋進的原理來

5、測量地磁場總向量的絕對值。煤油、水、酒精等都含有不?！白孕钡臍滟|(zhì)子，并產(chǎn)生一個“自 旋”磁矩，稱質(zhì)子磁矩。這些質(zhì)子在沒有外磁場作用時，其指向毫無規(guī)則，宏觀磁矩為零。當含氫 液體處在地磁場中，經(jīng)過一段時間，磁矩的方向就趨于地磁場的方向。如果加一個垂直于地磁場 T的強人工磁場H0（大于100奧斯特），則迫使質(zhì)子磁矩趨于H0的方向。當人工磁場突然消失，質(zhì) 子磁矩受地磁場的作用，將逐漸回到T的方向上去。因為每個質(zhì)子具有“自旋”磁矩，同時受地 磁場T的作用，就產(chǎn)生了質(zhì)子磁矩繞地磁場T的旋進現(xiàn)象，即所謂質(zhì)子旋進。旋進的圓頻率3與 地磁場總強度T的絕對值T成正比，即旋進的頻率越高地磁場越強。3=vpT此類

6、測量方法主要是使用磁力儀，在甄別磁力物體與地球磁場的變化從而達到檢測海纜埋深 的目的。磁物體的位置是通過測量磁場的梯度（磁場瞬間的改變率）定位。磁力儀在調(diào)查完成后 通過軟件處理和計算得出磁場瞬間改變的系數(shù)配合水深儀從而計算出海纜的埋深情況。磁力儀多用來找尋海床磁力物體（金屬）在其無任何信號的狀態(tài)下，通過磁場變化值標畫出物 體位置。此類方法多需要其他儀器與之配合才能達到。同時，在檢測過程中海床存在的其他金屬 物體會干擾檢測結(jié)果造成誤差。3聲納法淺地層剖面儀利用聲波在水中和水下沉積物內(nèi)傳播和反射的特性來探測水底地層的設(shè)備。 是在回聲測深技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。剖面儀的換能器裝在調(diào)查船或拖曳體中。在

7、走航過程 中，發(fā)射器垂直向水底重復(fù)發(fā)射大功率低頻脈沖聲波，聲波遇到水底及其下面的地層界面時產(chǎn)生 反射回波。由于反射界面的深度不同，回波信號到達接收器的時間也不同；而地層介質(zhì)均勻性的 差別大小則決定了回波信號的強弱。接收到的信號經(jīng)過放大、濾波等處理后送入記錄器，在移動 的干式記錄紙上顯現(xiàn)出不同灰度的黑點組成的線條，描繪出地層剖面結(jié)構(gòu)。利用這個原理同理可 以分析出海床埋設(shè)的海纜,從而計算出海纜埋深的深度系數(shù)。多波束與淺地層剖面儀相結(jié)合,多波束測量出海纜路由地形，淺剖儀通過超聲波分析出海床 地質(zhì)情況，通過軟件計算出海底電纜距離地表地層的厚度，再結(jié)合多波束測量出的地形參數(shù)進行 綜合分析，最終得出海纜埋深參數(shù)。綜上所述三種檢測方法中現(xiàn)實中應(yīng)用最廣泛的為：電學(xué)法、聲學(xué)法，磁力儀檢測存在誤差較 大，不適應(yīng)于海南聯(lián)網(wǎng)工程中的測量。在實際運用中嘗試將電學(xué)與聲學(xué)法檢測的方法相結(jié)合，相 互補充增加檢測數(shù)據(jù)的精度，同時也為后期三維立體海