海缆埋深检测技术在运行维护中的运用

1、海缆埋深检测技术在运行维护中的运用作者：郭强蒋道宇胡军陈涛来源：科技创新导报2012年第19期郭强1蒋道宇1胡军2陈涛2(1中国南方电网超高压输电公司广州局海口分局 海南海口 570105; 2.法利科瑞成(天 津)安全技术有限公司)摘 要:海底电缆是联系岛屿与大陆或岛屿间能源的主要通道，由于海底电缆埋设于海床，埋 深保护程度因水文、气象灾害、地质运动等发生变化或直接受到损伤。因此海底电缆运行维护 中需要及时了解埋深情况，若发生埋深变浅、裸露、悬空等危险现象对应变化及时进行修理或维 护，保证海底电缆的正常运行。本文综合交流磁场、地磁磁场、声波三类检测技术进行系统的比 较，并结合每类检测方式的优

2、缺点进行分析，寻求一种适合在海南联网工程运行维护汇总中运用 的技术，建立一套完整的海缆埋深检测体系。关键词:海底电缆 埋深 检测 交流磁场中图分类号:TN818文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(a)-0131-01海南500kV联网工程是我国第一个超高压、长距离及较大容量的跨海联网工程。海底电缆 路由南起海南的林诗岛，北至广东的南岭村，海底电缆跨越琼州海峡。海底电缆路由较为复杂，穿 越2条较大的冲蚀沟和多条小型冲蚀沟；每年的5月至11月是台风期，海床地势随着强风、增水 等气象灾害发生变化，原本埋深的海缆会暴露于海床或悬空，如何确保海底电缆的安全运行是摆 在电缆运维单

3、位面前的一大难题。为了定期精确了解海底电缆的保护程度及着床姿态等参数分局联合多家科研单位设立专项 科研课题，本文针对几种海缆埋深检测的方法进行介绍，并着重介绍电学检测方法。1电学法电学海缆路由探测的原理为导体通过交变电流,其周围产生电磁场,并向空中传播。用专门 的接收器把此信号接收下来，根据接收信号的强弱，可以判断出电缆的位置。潜水测深仪工作原理潜水测深仪包括三个线圈探头，三路电子测量与信号处理单元。通过一系列运算，最终在终 端上显示三路信号的大小以及探头与海缆的距离等相关信息。测量线圈L1与海缆之间距离时,三棒探头以竖直设置。如图1中探头所处位置P2所示。此 时,轴心线穿过海缆线，L2的截面

4、与它所处位置的磁感应强度方向垂直,那么理论上感应线圈L2 将没有感应电动势(实际上将会有非常小的电信号出现)。而L1,L3皆是以水平朝向放置，与磁场 强度方向相同。囹I门调七啪岐由H器耳奸iflL1,L3表达式:其中山与L3之间贤酒刘，为旌定值 计真伸：即为三棒探头到海缆的距离。只需要在同一时刻分别测得L1,L3的感应电信号的幅值大小, 然后应用上述公式,可得到探头离海缆的距离。此种测量方法需要被测海缆加信号，对于无信号海缆则无法进行测量，所以也称之为“有源 测量”。在电磁信号较为复杂的状态也易受到干扰。2磁场法海洋磁力测量广泛使用质子旋进磁力仪，它是利用氢质子磁矩在地磁场中自由旋进的原理来

5、测量地磁场总向量的绝对值。煤油、水、酒精等都含有不停“自旋”的氢质子，并产生一个“自 旋”磁矩，称质子磁矩。这些质子在没有外磁场作用时，其指向毫无规则，宏观磁矩为零。当含氢 液体处在地磁场中，经过一段时间，磁矩的方向就趋于地磁场的方向。如果加一个垂直于地磁场 T的强人工磁场H0（大于100奥斯特），则迫使质子磁矩趋于H0的方向。当人工磁场突然消失，质 子磁矩受地磁场的作用，将逐渐回到T的方向上去。因为每个质子具有“自旋”磁矩，同时受地 磁场T的作用，就产生了质子磁矩绕地磁场T的旋进现象，即所谓质子旋进。旋进的圆频率3与 地磁场总强度T的绝对值T成正比，即旋进的频率越高地磁场越强。3=vpT此类

6、测量方法主要是使用磁力仪，在甄别磁力物体与地球磁场的变化从而达到检测海缆埋深 的目的。磁物体的位置是通过测量磁场的梯度（磁场瞬间的改变率）定位。磁力仪在调查完成后 通过软件处理和计算得出磁场瞬间改变的系数配合水深仪从而计算出海缆的埋深情况。磁力仪多用来找寻海床磁力物体（金属）在其无任何信号的状态下，通过磁场变化值标画出物 体位置。此类方法多需要其他仪器与之配合才能达到。同时，在检测过程中海床存在的其他金属 物体会干扰检测结果造成误差。3声纳法浅地层剖面仪利用声波在水中和水下沉积物内传播和反射的特性来探测水底地层的设备。 是在回声测深技术的基础上发展起来的。剖面仪的换能器装在调查船或拖曳体中。在

7、走航过程 中，发射器垂直向水底重复发射大功率低频脉冲声波，声波遇到水底及其下面的地层界面时产生 反射回波。由于反射界面的深度不同，回波信号到达接收器的时间也不同；而地层介质均匀性的 差别大小则决定了回波信号的强弱。接收到的信号经过放大、滤波等处理后送入记录器，在移动 的干式记录纸上显现出不同灰度的黑点组成的线条，描绘出地层剖面结构。利用这个原理同理可 以分析出海床埋设的海缆,从而计算出海缆埋深的深度系数。多波束与浅地层剖面仪相结合,多波束测量出海缆路由地形，浅剖仪通过超声波分析出海床 地质情况，通过软件计算出海底电缆距离地表地层的厚度，再结合多波束测量出的地形参数进行 综合分析，最终得出海缆埋深参数。综上所述三种检测方法中现实中应用最广泛的为：电学法、声学法，磁力仪检测存在误差较 大，不适应于海南联网工程中的测量。在实际运用中尝试将电学与声学法检测的方法相结合，相 互补充增加检测数据的精度，同时也为后期三维立体海