地铁杂散电流系统培训教程

杂散电流基本理论 1一、杂散电流的产生 1二、地铁杂散电流腐蚀的危害及影响 2三、地铁金属结构杂散电流腐蚀基本原理 3四、地铁金属结构电腐蚀危险性指标及判定依据 4五、地铁杂散电流腐蚀监测原理 5六、地铁杂散电流监测系统构成 7单向导通装置 9一、概述 9二、单向导通装置的组成及功能介绍 9三、单向导通装置工作原理介绍 1.技术指标 2.带消弧功能的单向导通装置触发方案 3.使用和维护 4.常见事故及处理措施 四、单向导通装置主要结构图说明 1.设备外形结构示意图 2.底座固定尺寸图 3.二次开关装置及接线示意图 4.带消弧设施的单向导通装置测距装置说明 5.二极管和快熔故障面板指示说明 错误！未定义书签。五、安装说明 1.设备安装 2.接线 六、调试 杂散电流监测系统 20一、参比电极材料及其构造、特性 201.参比电极的结构 202.主要技术参数 203.安装方法 204、注意事项 215.电极检查 21二、DZC-1型普通传感器 21 212.工作原理 223.安装与调试 224.使用注意事项 245.维修保养及故障排除 24三、DZCG-1型智能传感器 24 242.工作原理 253.安装与调试 264.使用注意事项 305.维修保养及故障排除 30四、智能信号转接器 30 302.工作原理 303.安装与调试 304.使用注意事项 325.维修保养及故障排除 32五、智能监测装置 32 322.操作说明 323.操作步骤 334.安装说明 355.维修保养及故障排除 37六、智能便携式测试仪 39 392.功能特征 393.操作说明 39七、微机管理系统 431.系统组成 432.系统运行环境 443.系统运行及退出 444.启动窗体操作说明 445.杂散电流监测操作说明 446.过渡电阻测试操作说明 47徐州中矿大传动与自动化有限公司1城市轨道交通的杂散电流或迷流是怎样产生的呢?采用走行轨回流的直流牵走行轨排流网主体结构钢筋土壤埋地金属管线图1杂散电流分布示意图徐州中矿大传动与自动化有限公司2腐蚀在隧道内及道岔等部位尤为显著，在有些地方2～3年就要更换轨道。道钉也有杂散电流腐蚀现象，而且多发生在钉入部位，从地上难以发现。堆积会以机械作用排挤混凝土而使之开裂；如果结构物中的钢筋与钢轨有电接蚀钢筋而发生破坏的混凝土结构进行维修和更度地存在杂散电流腐蚀问题，有些铁管数年内甚地铁轨道回路泄漏的杂散电流对地铁金属结构和埋地管线造成了严重的腐徐州中矿大传动与自动化有限公司3出时，该部位的金属Fe便与其周围电解质发生阳极过程的电解作用，此处的金Fe周围的介质是酸性电解质，即pH＜7时，发生的氧化还原反应是析氢腐蚀；当金属铁Fe周围的介质是碱性电解质,即pH≥7时,发生的氧化还原反阳极：2Fe2Fe2++4e-；徐州中矿大传动与自动化有限公司4表1为杂散电流腐蚀和自然腐蚀的差异项目杂散电流腐蚀钢铁外观孔蚀倾向较小，有黄色或黑色的质地较疏松的锈层，创面边缘不整齐，清除腐蚀产物后创面较粗糙孔蚀倾向大，创面光滑，有时是金属光泽，边缘较整齐，腐蚀产物似碳黑色细粉状，有水分存在时，可明显观察到电解迹象环境几乎在土壤中均可发生一般土壤电阻率大于10000Ω•cm环境下，腐蚀较困难铅外观腐蚀均匀，有空洞时亦表现浅皿状，腐蚀物为不透明的粉状物空洞内面粗糙，创面呈壕状，长行分布不匀或沿电缆呈一直线分布，腐蚀物为透明的或白色的结晶物环境水的PH值一般6.8—8.5范围之外，氯化物浓度大地下水为中性，普遍会有氯化物，碳酸盐，硫酸盐表2地铁结构允许泄漏电流的密度允许泄漏电流密度（mA/dm2）生铁混凝土结构中的钢筋0.750.600.15由于地铁结构中泄漏电流很难直接测量,所以腐蚀危险性指标只能采用间接构电压偏离其自然电位的数值来表示的。对于钢筋混凝土质的地铁主体结构钢徐州中矿大传动与自动化有限公司5表3电缆金属外铠装危险电压危险电压值（V）铁接地电极硫酸铜测量参比电极0-0.55-0.45-0.35-0.15＜100100～500500～1000>1000图3管地电位的标准测量方法属结构管/地电位，尽可能减少土壤电阻压降成分，将参比电极尽量靠近被测金属表面。此法的测量要点是把参比电极（通常用长效铜/硫酸铜电极）尽量靠近徐州中矿大传动与自动化有限公司6位分布呈现一稳定值，此稳定电位我们称之为自然本体电位U0，当存在杂散电流扰动的情况下，测量电位出现偏离自然本体电位U0的情况，所测电位为U1，结构呈现阴极，此部位的电位会向负向偏离U0，如图4的Θ区域，金属该部位情况，所以应该测量计算在一定时间内偏移自然本体电位U0的正向平均值，规/n-U0（1）式中所有正极性电压瞬时值和绝对值小于U0值的负极性电p：所有正极性电压瞬时值读取次数及绝对值小于U0值的负极性U0徐州中矿大传动与自动化有限公司7自然本体电位U0是一个非常重要的测量参数，而我们探讨的测量方法最终要实现自动在线测量，所以测量装置本身应该能够测量U0，地铁的运营特点一小时后，可以进行自然本体电位U0的自动测量。远程监测及维护上位机系统上位机系统......监测装置n监测装置1监测装置1转接器1...转接器1.........转接器6转接器1转接器6传感器1传感器1传感器16......转接器1转接器6传感器1传感器1传感器16.........传感器16图5地铁杂散电流构成原理图徐州中矿大传动与自动化有限公司8接单向导通装置，保证轨道电流不断流。对于DXHO型带消弧设施单向导通装出线端入线端接远程控制器单向导通装置的系统组成框图如图6和图7所示：出线端入线端接远程控制器隔离开关二极管主回路及保护电路单向导通装置智能控制器远端通讯接口图6单向导通装置的系统组成框图入线端消弧回路消弧回路隔离开关二极管主回路及保护回路控制和远程通信系统RS485通RS485通信故障输出端口......出线端图7带消弧功能的单向导通装置的系统组成框图单向导通装置的主回路由5～6个硅二极管并联组成，保护回路由每管两端并联的压敏电阻和RC回路以及每个二极管支路串有一个快速熔断器共赶到现场，合上隔离开关，保证列车暂时正常运行，待消弧装置二极管回路隔离开关轨道图8单向导通装置工作原理图（1）额定电流：2000A。（5）工频耐压：主回路5kv／1min。辅助回路2kv／1min。况下，触头的电压和电流小于极限发弧点的电图9列车通过安装有单向导通装置绝缘结示意图轮与绝缘接头A点发生瞬间断电或电流突然变小，此时会在AB两点产生过电终监测绝缘结两端电压UAB，同时监测列车是否通过绝缘结，当列车通过绝缘的单向导通装置的智能检测控制装置通过判断是否接收到一定频率的电脉冲信位高于B点时，列车通过绝缘结时形成了电流断路，所以形成了电弧。因此具端的电压UAB，当检测到UAB≥U（2）无论是否检测到列车到位信号，只要智能控制系统检测检测绝缘结电8）操作隔离开关QF1应在机车停运轨道不通过电流时操作。表4事故处理措施序号具体事故处理措施1数据采集及远程通信系统完全不工作，没有电源指示和工作状态指示灯检查该装置保险是否烧坏，如损坏更换保险，否则更换控制器2某一回路的快熔坏，在数据采集及远程通信系统的故障指示灯指示。按安装维护的要求更换快熔3某一回路的二极管或可控硅坏，在数据采集及远程通信系统的故障指示按安装维护的要求更换二极管或可控硅灯指示。后门前门钥匙孔柜体图11外形结构示意图进线孔2图12底座固定尺寸图图13消弧单向导通装置二次端子图123456789隔离开隔离开关MN LPEX-2:10L1N1L2N2AC220V输入MN LPEX-2:10L1N1L2N2AC220V输入态信号态信号X-1X-2图14普通单向导通装置二次端子图2芯通讯电缆如图所示，带消弧设施单向导通装置需要在绝缘接头处增加智能测距传感2芯通讯电缆DXHO_I型智能单向导通装置传感器箱体结构示意图260-图15带消弧设施单向导通装置系统连接示意图传感器箱体结构示意图260-信号采集线喇叭口通讯线喇叭口测试口可拆卸活动挂架运行指示灯测试口图16智能测距传感器外观示意图112341234123图17智能测距传感器接线端子示意图123测距传感器安装在轨道绝缘接头旁边，条件许可可以直接固定在隧道侧壁信号线的连接，二次线进入柜体后，直接压接在二次接线端子排上。2芯的测电极底座酸性电解糊参比电极电极底座酸性电解糊参比电极 参比电极预留孔图19氧化钼参比电极外形及安装打孔图参比电极是地铁杂散电流腐蚀监控系统中的重要组成部分之一，它的作用是用孔洞或方槽底部，用适当的工具将砂浆涂抹在7）在电极埋置处上方，用砂浆抹平并与周围1）电极安装完或使用一段时间之后，为了解电极是否工作正常，可用手提式3）如果电极安装24小时之后，或者电极正常使用在停电无杂散电流干扰情况普通传感器主要完成对参考电极与结构纲以及轨道与结个轨道与结构纲的电压信号，取得最大值送入指定内存单元保存起来。杂散电流电压的测量，要进行半小时平均值运算，每2秒种采样的参考电极与结构纲的电压，应减去本体电位的影响，按相应的数学模型计算公式，半小时进行平均值运算，最终结果为杂散电流电压。每半小时把两个信号电压送入智能通信转接器，完成模拟信号数字化后进行远程传输。当电网架线停电后，普通传感器能自动接收智能监测装置发出的本体电位的校正信号，进行本体电位的自动校正。当系统意外停电时，所测的本体电位等重要参数不丢失，具有良好的为满足杂散电流监测遥测的需要，需要把参考电极与结构钢、轨道与结构钢的模拟信号转换为一定编码的数字信号进行远程传输，传感器主要完成这项工作。传感器是由单片机为核心的智能数据采集系统，通过A化送入单片机，每两秒钟采样一次，按相应的数学模型计算公式，半小时进行平均值运算，最终结果为杂散电流极化电压。计算得到的数字信号采用总线式485标准通讯，通过智能信号转接器传送到监测系统，最终送入计算机系统，完成杂散电流2）从包装纸箱内拿出传感器后把吊挂架用螺丝固4）本传感器备有五个进线喇叭口，下面右边喇入线端，下面左边两个喇叭口为电源线（2芯）的入线端，左侧两个喇叭口为串行信号线（4芯）输入输出的进线端。在传感器下端有一个航空插头插座，用于与便感器模拟量输入，共四个端子，接线使用三个图20传感器线路板接线端子示意图左侧有两组接线端子排，每组各有四个端子，用于连接串行总线的接线，一端S1和S2用于完成智能传感器与智能转接器之间数据通讯，S3和S4用于完成智能转接器与智能监测装置之间的数据通讯，各个传感器NXXYYN表示左右线，N=1左线，N=2右线；XX表示转接器号、YY表示表5拨码逻辑图拨码传感器号1234110002010031100400105101060110711108000191001010111010011101101111111通传感器的基本功能的基础上，为了在线测量轨道对地过渡电阻和轨道纵向电阻，增加了智能测距变送器、智能电压测量变送器和智能电流测量变送器的功能。该传感器正常情况下完成普通智能传感器的工作，在接收到测量轨道对地过渡电阻和轨道纵向电阻命令时，根据需要分别完成测距L时，智能测距离变送器可以检测出来，并通过485串行通讯启动智能电压测量变检测结束后，通讯要回测量数据，最后把各个参数智能电压测量变送器主要完成测量点轨道与结构纲电压以及测量点轨道电流的该装置与智能测距变送器通过RS485总号后，把测量的轨道电压和轨道电流通过原先杂散电流监测系统的智能转接器传送到智能监测装置，送入上位机，根据过渡电阻和轨道纵向电阻的回归公式，轨道电压和轨道电流是计算过程中的两个重要参数，而此智能电压测量变送器可以用来完智能电流测量变送器主要完成回流电流的测量。系统上电后不断循环对回流电流信号进行采样，采样值送入相应的内存存储起来。该装置与智能测RS485总线连接，当接收到测距变送器的位置到位信号后，把测量的回流电流通过原先杂散电流监测系统的智能转接器传送到智能监测装置，送入上位机。根据过渡电阻和轨道纵向电阻的回归公式，回流电流是计算过程中的一个重要参数，而此智为满足杂散电流监测遥测的需要，需要把参考电极与结构钢、轨道与结构钢的模拟信号转换为一定编码的数字信号进行远程传输，传感器主要完成这项工作。传感器是由单片机为核心的智能数据采集系统，通过A化送入单片机，每两秒钟采样一次，按相应的数学模型计算公式，半小时进行平均通过智能信号转接器传送到监测系统，最终送入计算机系统，完成杂散电流的远程置的钢轨旁，此安装位置距离变电所的距离为已知数L。为提高检测系统的抗干扰能力，红外线发送装置发送一定频率的红外光脉冲，当没有列车通过测量点时，没有列车反射红外光线，红外光接收装置接收不到一定频率的电脉冲信号；当有列车单片机通过判断是否接收到一定频率的电脉冲信号，来确定机车是否进入了距离监为满足轨道过渡电阻和纵向电阻在线测量的要求，需要把测量点轨道对结构钢电压和轨道电流的模拟信号转换为一定编码的数字信号进行远程传输，智能电压测量变送器主要完成这项工作。智能电压测量变送器是由单片机为核心的智能数据采集系统，通过A/D转换器把两路模拟信号数字化送量，电流的测量是通过测量一米轨道电压除以一米轨道电阻得到，装置上电后，循环采样两个信号，把测量得到的电压电流信号送入相应内存存储起来，测量点测量的数字信号采用总线式485标准通讯，通过智能信号转接器传送到监测系统，最终送入计算机系统，完成轨道过渡电阻和纵向电为满足轨道过渡电阻和纵向电阻在线测量的要求，需要把回流电流的模拟信号智能电流测量变送器是由单片机为核心的智能数路模拟信号数字化送入单片机，电流的测量是通过测量一米轨道电压除以一米轨道电阻得到，装置上电后，循环采样一米轨道电压信号，在单片机内计算得到回流电流，并把得到的电流信号送入相应内存存储起来，测量点测量的数字信号采用总线式485标准通讯，通过智能信号转接器传送到监测系统，最终送入计算机系统，完2）从包装纸箱内拿出传感器后把吊挂架用螺丝固4）本传感器备有三个进线喇叭口，下面右边喇输入输出的进线端。在传感器下端有一个航空插头插座，用于与便携式智能测试仪如下：三种功能的智能传感器除了信号线的接线要求不一样，通讯线、电源线的接智能传感器内部线路板有三个位置的接线端子用于接线，如图2所示，各个接图21线路板接线端子位置排列图图22外部接线引出端图23外部接线引出端图24外部接线引出端S1和S2用于完成智能传感器与智能转接器之间数据通讯，S3和S4用于完成智能转接器与智能监测装置之间的数据通讯，各个传感器XX--YYXX表示转接器号、YY表表7拨码逻辑图拨码传感器号1234110002010031100400105101060110711108000191001010111010011101101111111智能通信转接器主要用于完成传感器与智能监测装置间信号传输转换，保证信号远距离正常传输。每个转接器可以连接8个传感器，连每半小时分别向8个传感器要数据，所要数据送入存储器存储，并可以把各个传感器信息送入智能监测装置，保证系统的实时测量。智能监测装置可通过该通信转接整个杂散电流监测系统所配传感器比较多，为保证每个传感器的信息全部准确可靠地进入微机系统，几个传感器必须通过信号转接器中间转换传递，才能可靠与监测装置交换信息。每个转接器可以连接8接器是以单片机为核心的智能数据管理及通讯系统，系统由单片机、数据存储器以及信号变换线路组成。该信号转接器每半小时分别向8个传感器要数据，所要数据送入存储器存储，并可以把各个传感器信息送入智能监测装置，保证系统的实时测量。智能监测装置可通过该通信转接器向所连传感器发布校正本体电位命令。系统本身具有自诊断及断电保护功能，当系统意外掉电2）从包装纸箱内拿出传感器后把吊挂架用螺丝固入线端，左侧喇叭口各为串行信号（4芯）输入输出的进线端。在信号转接器下端有一个航空插头插座，用于与便携式智能测试仪连5）打开外壳上盖，信号转接器线路板有二个位置的接线端子用于接线，下端图25线路板接线端子位置排列图左侧有两组接线端子排，每组各有四个端子，用于连接串行总线的接线，一端NXXN表示与该转接器相连的监测装置号；XX表示转接器号统。本装置配有数码管显示器以及小键盘输入装置，可以分时显示每个传感器的检图26监测装置的前面板结构示意图表示仪器工作正常。此时监测装置向各个转接器要测量数据，数据通讯完毕后，传常运行状态，每隔半小时通过信号转接器向所带传感器器要数据。按∧键可快速改设置命令主要用于设置时间和每个信号转接器的配置状态以及监测装置号的设置。在监视状态下，按下“设置”键，系统进入时间设置状年，电极-结构位置显示月、日，轨道-结构位键系统进入月设置，设置过程如同年设置，按“选择”键系统进程如同年设置，依此类推可设置完当前时间。当分设置完后，继续按“系统进入信号转接器的配置状态，传感器号位置显示表示信号转接器号数，电极-结构显示位置显示OFF或on，OFF表示显示号数的信号转接器未配置，on表示显示状态。在运行状态下，按下“查询”键，系统进入时间查询状系统进入信号转接器的配置状态，传感器号位置显示表示信号转接器号数，轨道-结构显示位置显示OFF或on，OFF表示显示号数的信号转接器未配置，on表示显示号数的信号转接器已配置，再按“选择”键，传感器显示号位置on,电极-01，继续按“选择”键，系统进入测试通讯状态，此时首示通讯正常，ERR表示通讯错误，时钟显示位置显示CEH，表示系统进入测试状态。半分钟后继续按“选择”键，系统进入要转接器与传感器第三排显示位置显示测试结果，GOOD表示测试正常感器号，当选择到需要测试的传感器号时，按“查询”键，系统进入时电位的查询，此时传感器器号位置显示传感器号，时钟显示位置显示转接器号，电极—结构显示位置显示电极—结构钢的瞬时电压，轨道—结构位置显示轨道—结法是，按照单个传感器查询查询的方法选择好测距传感器所在位置的转接器号，传感器号，按下设置键，时钟所在的小数码管位置显示cdj，此时按下查询键，如果。每个监测装置有一个编号，本系统共采用4个图27智能监测装置柜体组合图与结构钢的电压，两个电压信号可显示正负号，同时可显示当前时钟。传感器号共二极管分别显示电源，通讯状态以及故障状态。8个键盘用于设置和查询必要的数据。正常工作时，监测装置循环显示每个传感器所测的杂散电流极化电压和轨道与结构钢半小时最大电压，通过键盘可对每个传感器进行参数的设置和查询，所有参监测装置1电源插座1234567监测装置2电源插座1234567监测装置3电源插座1234567监测装置4电源插座1234567图28监测装置的后面板结构示意图电源插座与柜体下方的电源插座通过电源线相连，供给监测装置工作所需要的QFQFl234578l234578图29智能监测装置柜下端接线端子图正常；如果不亮可用万用表量其电源线输入两端是否有电，如果有电，说明是指示表示仪器工作正常。此时监测装置向各个转接器要测量数据，数据通讯完毕后，传常运行状态，每隔半小时通过信号转接器向所带传感器器要数据。按∧键可快速改变传感器号，进入下一个传感器的信息查询。如果不能按前面所述正常运行工作，将电路小板取下，拆下坏的发光二极管，焊上新的发光二极管，再将其固定在监测监测装置外壳上板打开，将原来电路板上各个端子上的接插头拨下，然后用螺丝刀将固定电路板的四个螺丝钉松开，这样就可将原电路板取下，然后用螺丝将新电路板固定在传感器箱体上，固定好电路板后，将插接头一一插接在相应的位置。电缆。安装孔O安装孔电源接插头电源接插头显示板接插头指示灯、键盘接插头通讯接插头安装孔O安装孔O便携式智能测试仪是调试和维护智能传感器和智能通信转接器的必备设备。由于传感器和转接器布局结构复杂，输出信息必须通过监测装置或计算机才能显示，所以给系统安装调试和维护服务带来困难，便携式智能测试仪可以对现场的每个传感器和通讯转接器进行测试，实时显示测试数据，用以4）测试信号转接器的性能，循环显示每台传感器能否测试仪的前面板结构示意图如图30所示：该测试仪有一个液晶显示屏，可以显示参考电极与结构钢的电压以及轨道与结构钢的电压，两个电压信号可显示正负号，也可显示通讯状态以及故障状态以及测试仪是用于测试传感器还是测试信号转接器。6个键盘用于设置、选择和查询等操作。正常测试传感器工作时，测试仪显示被测传感器所测的电极与测防端子之间的电压和轨道与结构钢电压的2秒瞬时值，并可查询被测传感器存储的本体电位，正常测试信号转接器时，循环显示转接器与每台传感器的通讯状态。查询测距传感器液晶显示屏DZB液晶显示屏DZB-I型便携式智能测试仪中国矿业大学确确认选选择位设设置图30测试仪前面板结构示意图测试仪的左侧面板如图31所示，有一个插接件口,是通讯信号线和电源线的入图31测试仪左侧面板结构示意图将信号与电源线插接头连接到传感器上，在保证传感器上电的情况下，液晶显/\传感器 V转接器设置校正选择测试确认返回首先选择传感器号，根据传感器上盖铭牌所示传感器号，需把序号设定为所测键可使传感器号在原来号码基础上减1，当数值为所要设定数值时，按下“选择”键，测试仪进入正常传感器测试工作，进入到确认返回“极化电压：U=”后面显示参考电U=”后面显示已测量的轨道与结构钢的半小时最大电压，用电压表测试参考电极与结构钢的瞬间电压，如果数值相符，则证明所测传感器工作正常，如果数值示本体电位或轨道与结构钢的半小时最大电压。传感器测试正常后，继续按下“选将信号与电源线插接头连接到传感器上，在保证传感器上电的情况下，液晶显/传感器 V转接器设置校正选择测试确认返回首先选择转接器号，根据转接器上盖铭牌所示转接器号，需把序号设定为所测键可使转接器号在原来号码基础上减1，当数值为所要设定数值时，按下“选择”确认返回显示屏第一排显示的是转接器号，第二排显示的是通讯与转接器的通讯结果，键可以检测该转接器与其所带的所有传感器的通讯是否正常，显示界面如下。如要设置