ZÁKLADY TRASOVANIA
INŽINIERSKYCH SIETÍ
Radeton SK s.r.o.
J. Kollára 17
971 01 Prievidza
tel: +421 (0)46 542 4580
fax: +421 (0)46 542 4584
www.radeton.sk
OBSAH
1.
Úvod
3
2.
Princíp trasovania
3
3.
Možnosti vytvorení elektromagnetického poľa
3
3.1.
Aktívne vytvorenie elektromagnetického poľa
3
3.1.1. Indukcia pomocou vysielača
3
3.1.2. Galvanické napojenie vysielača
4
3.1.3. Napojenie vysielača pomocou indukčných kliešti
5
3.1.4. Napojenie vysielača pomocou zásuvkového konektoru
6
3.2.
Pasívne vytvorenie elektromagnetického poľa
6
4.
Snímanie elektromagnetického poľa pomocou prijímača
7
4.1.
Využitie pasívnych frekvencií
7
4.2.
Využitie indukcie vysielača
7
4.3.
Režim maxima
8
4.4.
Režim minima
8
5.
Správna práca s režimom maxima a minima
9
6.
Informácie, ktoré je možné pomocou lokátora vyčítať zo zeme
9
6.1.
Sila odozvy vedenia
9
6.2.
Meranie hĺbky
10
6.3.
Meranie prúdu
10
6.4.
Meranie smeru prúdu
11
7.
Trasovanie sondy
12
8.
Markery
12
9.
Vyhľadávanie plášťových porúch na kábloch
13
9.1.
A-rám
13
2
1. ÚVOD
Základná podmienka pre úspešné vytýčenie akéhokoľvek z inžinierskych sietí:
- vedenie musí byť metalicke!
Aké zariadenia sú potrebné k tomu, aby sa dala úspešne a precízne nájsť trasa niektorej z inžinierskych sietí?
Vysielač
Prijímač
Obr.1 Lokalizačná sada
2. PRINCÍP TRASOVANIA
Základný princíp trasovania spočíva vo vytvorení kruhového elektromagnetického poľa okolo trasovaného
vedenia pomocou signálu z vysielača a to tak, že vysielačom pustíme do vedenia prúd s vlastnou frekvenciou. Toto
elektromagnetické pole je následne snímané a vyhodnotené nad terénom prijímačom, ktorý určuje správnu polohu a
prípadne i hĺbku trasovaného vedenia.
Obr.2 Kruhové elektromagnetické pole okolo
vedenia
3.
Obr. 3 Správna pozícia lokátora pri mapovaní
elektromagnetického pole
MOŽNOSTI VYTVOŘENÍ ELEKTROMAGNETICKÉHO POLE
3.1. Aktívne vytvorenie elektromagnetického pole
3.1.1.
Indukcia pomocou vysielača (obr.4) – položením zapnutého vysielača presne nad vedenie v jeho smere. Ak
umiestnime vysielač už o 1m vedľa správnej polohy, dostane sa do vedení len 30% signálu!
Obr.4 Vytvorenie elektromagnetického pole induktívnej pomocou zapnutého vysielača
3
Trasovanie by v tomto prípade malo byť zahájené minimálne 10m od vysielače, aby nedochádzalo
k ovplyvňovaniu prijímača vysielačom. Pri tomto spôsobe napojenia nie je väčšinou možno sa spoľahnúť na hodnoty
merania hĺbky a prúdu.
3.1.2.
Galvanické napojenie vysielača
Jedná sa o najdokonalejší spôsob napojenia vysielača na inžiniersku sieť. Pre tento spôsob napojenia sa
používajú dva prepojovacie káble (červený a čierny) a uzemňovací kolík. Pomocou galvanického spôsobu napojenia je
možno trasovať ktorékoľvek potrubie a káble, v ktorých nie je napätie. Iba s konektorom na živý vodič (oddeľovacím
filtrom) je možné galvanické napojenie na živé káble až do 440V (obr.6). Uzemnenie je najlepšie prevádzať kolmo na
predpokladaný priebeh vedenia a čo najďalej (Obr.5). Dochádza tak k minimalizácií rizík vzniku indukcie na iné
inžinierske siete. Aby bol priebeh trasovania čo najefektívnejší, mal by pretekať vytvorenou slučkou medzi červeným
a čiernym káblom prúd minimálne 20mA. Ak nastane situácia, kedy nie je možno rozhodnúť, ktorý smer je kolmý na
priebeh vedenia, je žiaduce umiestniť uzemňovací kolík šikmo v smere požadovaného trasovania a ak je možné čo
najďalej od predpokladanej trasy vedenia.
Obr.5 Galvanické napojenie vysielača
Obr.6 Správne napojenie konektorov na živý vodič na NN
káble
V prípade, že sa nepodarí vytvoriť slučku, ktorou preteká prúd aspoň 20mA, je možné previesť nasledujúce opatrenia:
1.
Poliať uzemňovací kolík – Zvlhčením zeme okolo kolíku dôjde k poklesu zemného odporu. Výsledkom je
zvýšenie veľkosti pretekajúceho prúdu z vysielača, ktorý je rozhodujúci pre kvalitu signálu. Celý tento efekt je
dôsledkom Ohmova zákona I=U/R.
2.
Premiestniť kolík (viď. obr.7) - Vzhľadom k tomu, že sa signál šíri z miesta napojenia oboma smermi, môže
dôjsť k situácií, že kvôli napr. zlým spojom na vedení dochádza k lepšiemu šíreniu signálu na opačnú stranu,
než si obsluha praje. V takom prípade je lepšie umiestniť uzemňovací kolík v smere, v ktorom má byť
trasovanie prevedené, aby bol prúd donútený tiecť týmto žiadaným smerom (Obr.7a). Obsluha by mala však
mať na pamäti, že dôsledkom tohto typu uzemnenia je zvýšené riziko naindukovania signálu do inej
inžinierskej siete. Ak to situácia dovolí, je veľmi účinné previesť uzemnenie na koniec úseku vedenia, ktoré sa
má vytrasovať (Obr.7b).
3.
Zvýšiť napätie na vysielači – Zvýšením napätia na vysielači docielime, tak ako v bode 1, zvýšenie veľkosti
pretekajúceho prúdu do trasovaného vedenia, ktoré je rozhodujúce pre kvalitu signálu. Aj toto zlepšenie
signálu je dôsledkom Ohmova zákona I=U/R.
4.
Zvýšiť frekvenciu (viď. obr.8) - Čím je frekvencia vyššia, tým lepšie sa šíri do napojeného vedenia. Nevýhodou
je ale fakt, že sa šíri lepšie aj do všetkých ostatných sieti v blízkosti vedenia, na ktorom je pripojený vysielač a
tým pádom s rastúcou frekvenciou rastie riziko vzniku indukcie signálu do iného vedení, ktoré nemá byť
trasované.
Obr. 7a
Obr. 7b
4
Obr. 7 Premiestnenie uzemnenia na výhodnejšie miesta
Obr.8 Amplitúdy frekvencií
3.1.3.
Napojenie vysielača pomocou indukčných kliešti
Používa sa pre napojenie vysielače na káble pod napätím a tiež na kovové potrubia. Pre úspešné trasovanie pri
tomto spôsobe napojenia je nutné, aby boli kliešte „zacvaknuté“ a najlepšie aby bol kábel skutočne pod napätím. Pri
napojení na NN káble je potrebné obísť kliešťami najlepšie celý kábel, minimálne však aspoň jednu z fáz a nulový
vodič z rovnakého kábla (obr.9). Systém by mal byť najlepšie kompletne zapojený tzn. nulový vodič priskrutkovaný na
uzemnenie a vložené všetky poistky. Pri napojení na staré olejové VN kabely je najefektívnejším spôsobom obísť celý
kábel kliešťami a to najlepšie až pod objímkou, ktorou je kábel upevnený na konštrukcií klietky (Obr.10). Ako najlepší
spôsob napojenia klieští na novšie jednožilové plastové VN kabely sa javí obísť kliešťami všetky tri fázy dohromady,
alebo obísť spoločné tienenie na konci kábla, čo nie je bohužiaľ vždy dobre prístupné (Obr. 11 a 12).
Upozornenie: Kliešte nefungujú v prípade, že ich napojíme na „mŕtvy“ koniec vedenia!
Obr.9 Správne napojenie kliešti na NN káble
Obr.10 Správne napojenie kliešti na staré olejové VN
káble
5
Obr.11 Správne napojenie kliešti na VN jednožilových kábloch
3.1.4.
Obr.12 Kliešte na spoločnom tienení
Napojenie vysielača pomocou zásuvkového konektoru (obr.13)
Používa sa v prípade, že chceme dostať signál do káblov cez domovú zásuvku 230V. Konektor má ochranu do
hodnoty napätia maximálne 250V.
Obr.13 Napojenie vysielača pomocou zásuvkového konektoru
3.2. Pasívne vytvorenie elektromagnetického poľa
Využívajú sa naindukované frekvencie 50Hz a 20,1kHz z nadzemného vysokonapäťového vedenia a dlhovlnných
rádiových vysielačov k orientačnému overovaniu polohy inžinierskych sieti pod zemou.
Obr.14 Indukcia z nadzemného vedenia
Obr.15 Indukcia z rádiových vysielačov
6
4.
SNÍMANIE ELEKTROMAGNETICKÉHO POĽA POMOCOU PRIJÍMAČA
4.1. Využitie pasívnych frekvencií
V tomto prípade sa používa len prijímač bez vysielača. Požadovanú oblasť je potrebné pripojiť na obe pasívne
frekvencie presne tak, ako je znázornené na obr.16. Tabuľka 1. potom ukazuje, ako ktorá inžinierska sieť väčšinou
reaguje na každú z pasívnych režimov.
Obr.16 Mapovanie neznámeho priestoru pri využití pasívnych frekvencií
Tabuľka 1. Odozvy jednotlivých inžinierskych sieti na pasívne frekvencie:
Silový kábel
Verejné osvetlenie
Plynovod
Vodovod
Telekomunikačný kábel
Káblová televízia
Power (50Hz)
Rádio (20,1kHz)
CPS (100Hz)
☺
☺
☺
x
x
☺
x
x
☺
☺
☺
☺
x
x
Katodicky chránený ☺
Katodicky chránený ☺
x
x
4.2. Využitie indukcie vysielača
V tomto prípade je vhodné mať pomocníka, ktorý prenáša vysielač veľmi pomaly v rovnakej línií s prijímačom.
Aj v tomto prípade platí, že by sa mala oblasť zmapovať v oboch vzájomne kolmých smeroch.
Obr.17 Mapovanie neznámeho priestoru pomocou indukcie vysielača
7
4.3. Režim maxima
Pri režime maxima sú v činnosti horizontálne cievky prijímača, ktoré sú v tele lokátora dve. Cievka je vždy
najviac vybudená v momente, keď ňou prechádza elektromagnetické pole pozdĺžne (obr.18). Vďaka tomu má lokátor
najväčšiu odozvu priamo nad vedením.
V tomto režime je rovnako možné pomocou otáčania lokátora o 90º oboma smermi určovať smer vedenia
(obr.19). Tým, že otočíme horizontálne cievky v lokátore o 90º tak, že nimi bude elektromagnetické pole prechádzať
kolmo, klesne výchylka citlivosti lokátora na minimum z dôvodu nulového vybudenia týchto cievok.
Obr.18 Princíp režimu maxima
Obr.19 Určenie smeru vedenia
4.4. Režim minima
Pri režime minima je v činnosti vertikálna cievka prijímače, ktorá je v lokátore iba jedna. Vďaka efektu
popísanému vyššie nie je cievka priamo nad vedením vôbec vybudená a preto v tomto mieste nemá lokátor žiadnu
odozvu. So zväčšujúcou sa vzdialenosťou od vedenia sa naopak odozva lokátora zväčšuje (obr.20). Pri tomto režime
nie je možné určiť smer vedenia.
Obr.20 Princíp režimu minima
8
5. SPRÁVNA PRÁCA S REŽIMAMI MAXIMA A MINIMA
Pri určovaní správnej polohy vedenia by sa malo vždy využívať tak režimu maxima ako aj minima! V bežnej
praxi sa často stáva, že pri trasovaní vedenia neukazuje maximum a minimum na rovnaké miesto (obr.21). Dochádza
k tomu pri tesných súbežných s vedeniach, v ktorých je naindukovaný signál. Toto následne vedie k narušení
kruhového elektromagnetického poľa okolo trasovaného vedenia.
Pri tomto javu platí nasledujúce pravidlo: Vzdialenosť medzi polohou maxima a minima sa rozdelí na polovicu
a tato polovica sa posunie o rovnakú hodnotu za maximum. Z toho vyplýva, že režim maxima je vždy bližšie
správnej polohe vedenia.
Obr.21 Určenie správnej polohy vedenia pri rozdielnej indikácií režimov maxima a minima
6. INFORMACE, KTERÉ JE MOŽNÉ POMOCÍ LOKÁTORU ODEČÍTAT ZE ZEMĚ
6.1. Sila odozvy vedenia
Aby bolo trasovanie (obr.22) a meranie všetkých veličín lokátorom čo najpresnejšie je nutné, aby bol stĺpcový
graf, ktorý reaguje na signál z podzemí, udržovaný aspoň na 50% hodnote. So zvyšujúcou sa vzdialenosťou od
vysielača dochádza k postupnej strate signálu kvôli znižujúcej sa hodnote prúdu vo vedení. Preto je nutné vždy po
určitej vzdialenosti cievky viac vybudiť tak, aby sa výchylka udržovala aspoň na požadovanej 50% hodnote. K stratám
signálu dochádza tak tiež v miestach, kde vedenie vstupuje do väčšej hĺbky (obr.23).
Obr. 22 Veľkosť odozvy vedenia zobrazená na display lokátora
9
Obr. 23 Veľkosť odozvy lokátora pri zvýšení hĺbky vedenia
6.2. Meranie hĺbky
Lokátor meria hĺbku s toleranciou ±5% na stred vedenia do hĺbky 3m a ±10% do hĺbky 5m (obr.24). Aby bolo
možné sa na tuto toleranciu spoľahnúť je nutné, aby meranie hĺbky prebiehalo v miestach, kde nie je signál
ovplyvnený súbehom s inými sieťami. To znamená, že meranie hĺbky bude najpresnejšie v miestach, kde ukazuje
režim maxima i minima do rovnakého miesta. Ďalej by meranie hĺbky malo prebiehať výhradne na rovných úsekoch
vedenia, pretože v ostrých zlomoch dochádza k zhusťovaniu siločiar magnetického pole a tím pádom k skresleniu
nameraných hodnôt.
Obr. 24 Meranie hĺbky
6.3. Meranie prúdu
Tu platia rovnaké tolerancie rovnaké pravidla ako pre meranie hĺbky. Hodnota veľkosti prúdu je významnou
veličinou pri oddeľovaní nežiaducich indukcií na susedné vedenie (obr.25). Tu platí nasledujúce pravidlo. Vo vedení,
na ktorom je napojený vysielač je vždy najvyššia hodnota prúdu. Veľkosť prúdu je tiež orientačná veličina pri hľadaní
nízko-ohmových porúch na kábloch. Po napojení vysielača dochádza vo vedení k takmer lineárnemu úbytku prúdu
(obr.26), pričom k najväčšiemu úbytku dochádza hneď za miestom napojenia vysielača. V mieste poruchy dôjde ale
k výraznému skokovému úbytku, ktorý signalizuje miesto poruchy (obr.27). Ďalšími miestami, v ktorých dochádza
k väčším úbytkom prúdu môžu byť napríklad odbočky alebo prípojky (obr.28).
10
Obr. 25 Rozlíšenie súbehu meraním prúdu
Obr. 26 Úbytok prúdu
Obr. 27 Pokles prúdu za poruchou
Obr. 28 Rozdelenie prúdu v odbočke
6.4. Meranie smeru prúdu
Ide o patentovanou funkciu firmy Radiodetection Ltd. pre odlíšenie indukcie na susedných vedeniach. Tato
funkcia pracuje s tzv. CD frekvenciami, ktorá je veľmi nízka. Tato frekvencia je vždy použiteľná pri galvanickom
napojení vysielača. V prípade požiadaviek na využitie tejto funkcie na káble, ktoré sú pod napätím, je nutné použiť
pre napojenie vysielača špeciálne CD kliešte. Princíp tejto funkcie využíva skutočnosti, že iba vo vedení na ktorom je
napojený vysielač, tečie prúd smerom od vysielača. Vo všetkých ostatných naindukovaných vedeniach tečie prúd
opačným smerom. Vzhľadom k tomu, že sa pri trasovaní používa striedavý prúd je prijímač lokátora vybavený
funkciou tzv. „nulovaním“. Obsluha sa potom jednoducho postaví chrbtom k vysielaču nad požadované vedenie a
lokátor „vynuluje“. To spôsobí, že prijímač lokátora začne snímať iba smer spomenutého striedavého prúdu. Šípka na
displeji prijímača začne ukazovať smerom dopredu od vysielača. V prípade, že obsluha následne prejde na nesprávne
naindukované vedenie, otočí sa šípka na prijímači opačným smerom.
Obr. 29 Smery prúdu pri indukciach na susedné vedenia
11
7.
TRASOVÁNÍ SONDY
Sondy sa používajú pre trasovanie nemetalických potrubí. Metalické potrubie spôsobuje štít, ktorý signál zo
sondy nie je schopný prekročiť. Sonda funguje ako malý vysielač, ktorý pracuje s jednou danou frekvenciou, ktorá je
následne snímaná prijímačom nad terénom. Spôsob trasovania sondy je opačný, ako pri trasovaní káblov a potrubí
tzn., že lokátor sa drží v pozdĺžnom smere nad priebehom vedenia (obr.30). Postup pri dohľadávaní sondy je potom
znázornený na (obr.30a,b,c).
Obr. 30 Spôsob trasovania sondy
Obr. 30a
8.
Obr. 30b
Obr. 30c
MARKERY
Slúžia k označovaniu dôležitých miest pre správcu jednotlivých inžinierskych sietí. Sú to plastové gule, ktoré
majú v sebe zabudované LC obvody. Markery sa lokalizujú pomocou prijímača, ktorý má zabudovanú špeciálnu
prídavnú anténu (obr.31). Tato anténa vysiela signál, ktorý následne vybudí obvod v markry. Pri vyklopením prídavnej
antény sa prijímač prepne automaticky do režimu lokalizácie markerov. V tomto režimu sa dajú lokalizovať iba
markery. Ako náhle sa prijímač priblíži k markeru, dôjde k vybudeniu stĺpcového grafu režimu maxima. Prijímač je
však schopený pracovať aj v tzv. duálnom režime. Po prepnutí do režimu minima reaguje opäť stĺpcový graf na
markery ako v režimu maxima a smerové šípky režimu minima navigujú obsluhu priamo na trasované vedenie, na
ktorom sú umiestnené markery. Markery sa líšia nielen rôznou frekvenciou LC obvodov, ale tiež farbou (viď. Tab. 2).
Obr. 31 Prijímač s prídavnou anténou pre lokalizáciu markerov
12
Tabuľka 2 Typy markerov
POUŽITIE
FARBA
FREKVENCIE
Energetika
červená
169.8
Voda
modrá
145.7
oranžová
101.4
žltá
83.0
oranžová/čierna
77.0
Telefón
Plyn
Káblová TV
9.
VYHLEDÁVÁNÍ PLÁŠŤOVÝCH PORUCH NA KABELECH
Plášťovou poruchou sa rozumie taký prípad, keď sú žily káblov skratované so zemou. Tieto poruchy sa hľadajú
špeciálnou frekvenciou pomocou krokového napätia. Podmienkou pre úspešné nájdenie poruchy je galvanické
napojenie vysielača. To znamená, že vedenie musí byť bez napätia. Plášťové poruchy sa vyhľadávajú veľmi úspešne
s presností na 1cm pomocou zariadenia, ktoré tvorí príslušenstvo k lokátoru. Existujú dva druhy týchto zariadení.
9.1. A-rám
Tento rám je citlivý za normálnych poveternostných podmienok do veľkosti poruchy 100kΩ (obr.33). Rám je
pripojený pomocou káblov priamo s prijímačom lokátora. Pri lokalizácii poruchy sa následne postupuje tak, že sa rám
zapichuje do zeme v pozdĺžnom smere s vedením. Toto zapichovanie je v prípade zle prístupného terénu možno
prevádzať bez problémov i 3m vedľa vedenia v miestach, kde je lepší terén. Šípky na displeji prijímača potom ukazujú
smerom k poruche.
Obr. 33 A-rám
13
Poznámky:
14
Poznámky:
15
16
Download

Základy trasovania