单向导通装置使用安装说明.docx
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单向导通装置使用安装说明
深圳地铁
单向导通装置
使用、安装、维护说明
目 录
1.
概述
在地铁（轻轨）轨道系统中，车场、车辆段、隧道、高架桥等特殊地段的轨道上需要设置绝缘接头，其目的是为了尽量减小杂散电流并缩小杂散电流影响的范围，从而减小杂散电流对结构钢筋的腐蚀。
而在采用绝缘接头的钢轨部位，有机车运行时，为保证回流电流的正常流动，必须采用单向导通装置，并接于地铁轨道设置的绝缘结处，用于连接绝缘接头两端的钢轨，使钢轨中电流只流向一个方向，而在另一个方向截止。
装置内设置有隔离开关，用于在单向导通装置出现故障时连接绝缘结两端钢轨，使列车能够正常运行。
柜内设置的数据采集控制及远程通信系统可实时检测主回路的运行状态，并具有远端通信接口，可连接到控制信号盘的通讯网络上，在监测系统的主控机上实时观测单向导通装置的运行情况，以便在发生故障时及时处理。
2.使用环境条件
安装型式：
户外安装，有防雨及接地措施
环境温度：
-15℃～+40℃，24小时平均温度不超过35℃。
相对湿度：
日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（25℃）；有凝露发生。
海拔高度：
≤1000m
地震烈度：
7度
振动：
f＜10Hz时，振幅为0.3mm；10Hz＜f＜150Hz时，加速度为0.1m/s2。
雷暴日：
＞90日/年
3.主要规格和技术参数
3.1系统电压：
1500V
3.2系统最高工作电压：
1800V
3.3额定电流：
3150A
3.4二极管均流系数：
≥0.85
3.5额定短路电流：
100kA（200ms）
3.6主回路工频耐压：
5kV（1分钟）
3.7辅助回路工频耐压：
2kV（1分钟）
3.8防护等级：
IP55
3.9冷却方式：
自然冷却
3.10接线端子：
进线电缆为铜芯12×1×150mm2、
出线电缆为12×1×150mm2
3.11重量：
330kg
3.12外形尺寸1400mm×1000mm×2000mm
其中：
柜体（宽×深×高）：
1200mm×800mm×1950mm
防雨帽（宽×深×高）：
1400mm×1000mm×70mm
3.13隔离开关技术要求
额定电流：
3150A
冲击耐受电压：
30kV
短时耐受电流：
9000A（2s）
冲击耐受电流：
100kA（200ms）
开关可靠分合闸次数：
不小于3000次
开关机械寿命：
不小于10000次
开关镀银触头温升：
65K
爬电距离：
≥250mm
操作机构：
电动隔离开关的操动机构采用手动操动机构,操动机构辅助触点为：
8常开8常闭。
4.结构简介和工作原理
4.1结构简介
4.1.1装置为户外安装的独立式金属柜，为考虑热辐射和雨水的浸渍及便于装置的散热，柜顶装有防止雨水的顶盖，前后均有门开启便于检修，侧面封板，各部件与柜体绝缘。
进出线方式均为电缆下进线。
4.1.2单向导通装置由整流二极管、保护装置、隔离开关、及辅助检测单元等组成。
其中主电路由5个二极管并联组成，在每个支路均串有一个带辅助接点的快速熔断器和一个电流传感器，以组成信号采集、分析和输出系统。
4.1.3保护回路分为短路保护、逆流保护及过电压保护，由快速熔断器、电流传感器、压敏电阻和RC回路组成。
4.1.4二极管整流元件、隔离开关、过压、过流保护装置等装配在单向导通装置正面，在布置上考虑通风流畅、接线方便。
同时方便维护、维修。
柜下端有孔，为对外接电缆用。
4.1.5每个装置柜内有两个40W/220V的照明灯，安装于柜子顶部两侧，当柜门打开或关闭时，照明灯会随之点亮或熄灭。
4.1.6柜体防护等级为IP55，可防止直径大于1mm的固体异物或虫害进入以及可避免四面方向的水喷淋危害。
4.1.7装置外壳由钢板组成，柜体边缘光滑，所有钢板经电镀锌处理。
板材连接采用自固螺栓，不采用焊接方式。
柜体上有铭牌，铭牌采用螺丝固定。
4.1.8单向导通装置中的检测保护装置加有屏蔽措施。
4.1.9散热体为挤压铝型材，外表面经发黑处理以增加其辐射散热能力。
4.1.10单向导通装置柜体内设有接地用端子，与设备安装基础接地极相连。
4.1.11接线端子用热塑套管作为防护。
4.2工作原理
（1）成都地铁牵引供电系统是直流1500V架空接触网供电方式，以钢轨作为牵引回流的通道。
钢轨直接安装在整体道床上，通过防震绝缘垫和道床结构钢筋隔离。
在地铁运营过程中，由于污水、灰尘、金属粉末、道渣等吸附在防震绝缘垫上，减小了钢轨和整体道床之间的泄漏阻抗，钢轨中的回流通过这些污染物流入到整体道床中，产生杂散电流。
杂散电流以地铁整体道床、隧道、高架桥内的结构钢筋为通路。
杂散电流在离开金属通路时会对金属造成腐蚀。
如果杂散电流腐蚀防护措施做的不好，将对地铁的结构钢筋造成腐蚀。
（2）杂散电流的防护措施有多种。
内部钢轨隔离措施作为有效的防护手段被地铁所采用，其方法是在地上与地下钢轨之间加绝缘结、过江隧道处加绝缘结、车辆段钢轨与正线隔离等。
一般地铁正线地面道床与地下道床采用了不同的形式，地面采用了碎石道床，地下采用了整体道床。
为了防止地下段内钢轨电流通过相对薄弱的地面钢轨泄漏至隧道外的地面，所以在地下、地上钢轨之间加绝缘结，并在绝缘结并联了单向导通装置。
单向导通装置的安装方式有两种：
（a）在一般隧道线路上，单向导通装置的正极接车辆段地上钢轨，负极接地下正线钢轨，当列车在地下正线运行时，不允许列车电流回流至车辆段或列车库内。
当列车早上出库时，列车电流可通过单向导通装置回流至牵引所。
下图为地面钢轨与地下钢轨隔离示意图。
（b）在江河之下的隧道沉管区段，单向导通装置的正极接隧道沉管区段地下钢轨，负极接沉管区段以外钢轨，当列车在隧道沉管区段运行时，列车电流通过单向导通装置回流至牵引所，而当列车在隧道沉管以外区段运行时，列车电流通过与钢轨平行的回流电缆回流至牵引所。
从而使沉管区段钢轨泄漏的杂散电流减少，对该段的钢轨与隧道钢筋防腐蚀有利。
下图为水下隧道钢轨隔离防护措施。
（3）单向导通装置由整流二极管、保护装置、隔离开关、及辅助检测单元等组成。
其中主电路由5个二极管并联组成，在每个支路均串有一个带辅助接点的快速熔断器和一个电流传感器，以组成信号采集、分析和输出系统。
（4）在正常情况下，隔离开关处于分闸位置，由于二极管的作用，电流只能在规定的方向流通，这时信号检测装置采集到的是正常信号。
当二极管发生反向击穿或流过电流超过系统额定电流使快速熔断器熔断时，检测系统检测到故障后，向主监测系统发出报警信号，以便及时检修。
（5）当多个快速熔断器或二极管损坏时，合上高压隔离开关使绝缘结两端钢轨短接，不影响列车的正常运行。
5.安装与使用
5.1设备的安装
5.1.1安装场地要求
（1）安装基础上的安装地脚螺栓，不能与基础结构钢筋相连。
（2）设备安装基础应保证平整，周围无积水。
（3）设备安装基础周围介质中不含有破坏绝缘的腐蚀性气体。
（4）设备安装基础处于无剧烈振动和冲击的场合。
5.1.2接地要求
（1）接地包括工作接地、安全接地和电磁兼容接地，其采用相同的接地方法。
（2）接地方法采用截面积为16mm2的多股导线将柜体内接地端子与设备安装基础接地极相连。
5.1.3安装位置检查
（1）为便于检修，柜的前后应有适当维修地位。
（2）安装位置地脚螺钉是否与柜体相符。
5.1.4安装运输工具
Ø吊车、铲车各1台。
Ø套筒扳手、力矩扳手、螺丝刀各1套。
5.1.5拆箱后检查设备外观是否完整，铭牌数据与订货是否相符。
设备外形尺寸图见附图3。
5.1.6运输落位、安装
（1）运输落位应注意防止柜体损伤。
（2）将设备放在砼基础上，用铅垂线找正。
（3）用专用钥匙打开柜门，用地角螺栓将设备紧固在基础上。
门锁打开方法如下图所示，设备安装尺寸图见附图5。
（4）确认柜体内直流母线、保护电路接口与外部的连接位置距离正确无误。
（5）柜体底部垫好绝缘垫块，放置绝缘地脚螺栓。
（6）检查确认柜体与地绝缘隔离后，用扳手拧紧地脚螺栓。
（7）防雨帽的安装
（a）卸掉单向导通装置柜顶上的吊环；
（b）将防雨帽从包装箱中取出，注意防雨帽上丝印所注型号与柜体铭牌上型号一致，用螺栓将防雨帽与柜体紧固在一起。
5.1.7接线
（1）先用2500V兆欧表测量主电路对机壳的绝缘电阻，电阻值要求10MΩ以上，用500V兆欧表测量辅助电路对机壳的绝缘电阻，电阻值要求10MΩ以上。
耐压试验后再一次测量绝缘电阻。
测量前，将主电路直流母线短接,辅助回路插头拔下。
（2）主电路与机壳之间施加工频交流电压5kV/1min，应无击穿和闪络现象。
（3）辅助电路与机壳之间施加工频交流电压2kV/1min，应无击穿和闪络现象。
（4）一次回路接线
一次接线安装时，电缆线从底部进线孔穿入柜中，按需要分别接于二母排上，电缆线的截面积为150mm2，每根母排上最多可接12根电缆线，颜色标记兰色的为并联二极管的正极，标记棕色的为负极。
一次接线铜排见下图所示。
（5）二次回路接线
二次接线安装时，将AC220V电源线和检测信号输出线分别接于二次接线端子排XT1上的相应端子上，二次接线导线应不小于1.5mm2。
端子排的布置见下图。
（6）为了保证装置的可靠接地，必须用多股导线，其截面积不小于16mm2。
接地位置见下图。
5.1.8通电前的检查
（1）外观检查：
按图纸检查主电路和辅助电路接线是否正确；检查所有紧固件是否紧固、弹簧垫圈是否压平；清扫绝缘子、二极管、熔断器、电容器表面的灰尘。
（2）保护显示装置功能试验
a）接入电源，检查控制电源是否工作，DC-DC开关电源是否工作。
b）人工短接一个熔断器的辅助触点，检查端子排有无报警信号输出。
熔断器的辅助触点样式见下图。
c）拔出电流传感器二次端子，施加不大于-2.7V的直流电压，检查端子排有无信号输出。
电流传感器的输出端子见下图。
d）打开柜门，检查照明灯是否亮。
5.1.9各项试验和检查完成后，各电路恢复原状，并关上前后门。
5.2设备的使用
5.2.1单向导通装置在长途运输或久置未经使用情况下，在正式投入运行前应详细检查所有导线连接处、紧固件、整流二极管与散热器的连接处是否松动；所有电气焊点是否有脱焊、断裂现象；导线绝缘受潮以及裸露部分是否碰触机壳、接地或短路等现象。
如有上述现象应立即进行整修或烘干，清除柜内灰尘并经检查无误后方可使用。
5.2.2隔离开关的使用
（a）扳动隔离开关的操作手柄即可打开或闭合隔离开关，在闭合时注意一定要到位，即手柄处于垂直位置时表示隔离开关闭合完好。
如下图隔离开关所示。
（b）当快速熔断器熔断或二极管损坏时，合上隔离开关使绝缘结两端钢轨短接，这样可以不影响列车的正常运行。
（c）注意事项
Ø隔离开关不允许带负荷操作，应在晚上机车停止运行时，方再合上，开关的闭合一定要到位。
Ø设备在运行时禁止打开柜门，以防触电。
6.维护保养及故障排除
6.1维护保养
6.1.1产品在正常运行情况下，根据实际情况应定期检修。
6.1.2装置应保持清洁，定期清除灰尘、水汽、锈迹，隔离开关的传动部分应定期加润滑油，经常检查接线端子接触是否良好，并定期进行维修。
6.1.3检查紧固件有无松动、裂纹，目测弹簧垫圈是否压平。
6.1.4检查母线有无过热、氧化发黑等痕迹；过压吸收阻容有无过热烧损现象。
6.1.5检查熔断指示器有无跳出。
6.1.6用毛刷或吸尘器清扫柜上部散热孔的灰尘，清扫电阻、电容、二极管、熔断器、传感器等表面的灰尘。
6.1.7隔离开关的维修、保养
6.1.7.1开关投入运行后应定期进行一般检修，并按下述过程进行检查或调整隔离开关结构示意图如下图所示。
（1）松开与拉杆相联的调节接架和锁紧螺母，抽出把它们连接起来的φ10插销，即可调节断口距离（≥15mm）。
（2）调整转动侧与开端侧压紧磁锁板的螺栓，即可调节接触压力、最大操作力矩并使触头触刀间保证较小的合理间隙，从而使合分过程中有一定的清擦力，一般只需调整到开关将要开始第二步锁紧时，使磁锁板与顶端部距离为0.2－0.3mm（可用塞尺测量），则上述三者均能同时处于较佳范围。
6.1.7.2清扫尘垢，尤其是绝缘零件上的尘垢。
6.1.7.3检查接触部分是否有过热、熔焊现象，如有上述现象，则应检查接触压力。
可按6.1.7.1:
（2）内容调整。
6.1.7.4检查连接、紧固零件是否松动。
6.1.7.5该隔离开关运动部分的润滑剂为ZG-1润滑脂，接触部分辅助防蚀剂为SYB1607-59工业凡士林。
6.2故障排除
6.2.1元器件检查
（a）用万用表检查各二极管的正反向电阻值有无异常。
（b）用万用表或阻容电表检查保护用电阻、电容的参数有无异常，是否接入电路中。
6.2.2动作检查
（a）辅助电路接入电源，检查控制电路是否工作，扳动柜内照明灯开关，检查照明灯是否正常。
（b）撬出一个熔断器的辅助触点，检查端子排有无报警信号输出。
（c）拔出电流传感器二次端子，施加一不大于-2.7V的直流电压，检查端子排有无信号输出。
故障信号指示灯布置见下图。
（d）检查加热装置是否能正常工作。
（e）扳动手动隔离开关操作手柄，检查隔离开关是否闭合到位，行程过程有无阻碍。
（f）操作柜内电动隔离开关电源开关，检查隔离开关是否闭合到位，行程过程有无阻碍。
6.2.3更换元器件
6.2.3.1工具
力矩扳手一付、M16套筒扳手一付、M16～18扳手二件、导电脂一盒、分析用纯酒精、药用纱布若干。
6.2.3.2二极管备品
当元器件损坏时，需换上厂方提供的配件备品。
从单向导通装置出厂履历本找出损坏二极管的峰值电压VFM。
并从备品中找出与其相同等级的二极管，要求换上的配件备品与被换元器件的峰值电压VFM相等或相差不大于0.02V。
6.2.3.3更换步骤
a）拆下装在块状散热器前的快速熔断器和与之联接的母排。
b）松开与损坏二极管套件所联接的全部螺栓，将二极管套件轻轻取下，以免磕碰划伤绝缘件及其它组件。
c）将二极管套件紧固螺栓松开拆下，取出损坏二极管。
d）用药用纱布蘸取少许“分析用纯酒精”将备用二极管两面及散热器与二极管的接触表面擦拭干净。
e）按下图顺序组装散热器、二极管及其附件，用力矩扳手紧固，紧固力矩为70N·m。
f）在组装好的二极管套件上与铜母线接触的地方涂抺导电膏，按照原来顺序将二极管套件安装到位，紧固螺栓。
g）将快速熔断器、母排装上恢复原位。
6.2.4常见故障处理见下表：
状态
可能的原因
处理方法
信号盘接到故障信号
快速熔断器熔断
更换快速熔断器
二极管反向击穿
更换整流二极管
柜内照明灯不亮
灯炮未加电
打开照明灯开关，检查端子排XT1上2和4上是否有电，若无则系统220V电源故障，检查系统电源
灯炮损坏
更换灯炮
电加热器不加热
电加热器未加电
打开电加热器开关，检查端子排XT1上2和4上是否有电，若无则系统220V电源故障，检查系统电源
电加热器损坏
更换电加热器
信号盘未接到故障信号
二次接线未连接好
检查端子排XT1上输出线
柜内检测系统损坏
更换检测板
6.2.5主要配件明细表
序号
设备名称
规格型号
原产地/供应商
1
整流二极管
ZP4400-30
中国北车集团
永济电机厂
2
可控硅
KP3000-30
3
电流传感器
BLFK1500-S3
北京LEM公司
4
快速熔断器
RSG-A31200A/2000V-APK
库柏（西安）熔断器厂
5
吸收电容
1μF-3kV-DC
河南鹤壁794厂
6
压敏电阻
MY31-2000V/50kA
咸阳亚华公司
7
吸收电阻
RX20-75W/20
咸阳亚华公司
8
手动隔离开关
GN22-10/3150-50
长沙开关有限公司
9
柜体
西安佳宇机电设备公司
7.包装运输及保存
7.1产品用塑料包装后装入包装箱内。
7.2设备本体、附件及随机文件（产品合格证和安装使用说明书）均包装入一个箱内。
7.3吊装单向导通装置时，必须同时吊钩柜体上部的四个吊环，谨慎小心，轻起轻落，以防损坏。
7.4产品运输用吊车或叉车，用吊车运输时须用钢丝兜住设备底部，以保证运输安全。
7.5装置运输过程中，不允许有强烈振动，不得倒置，应防雨、雪、尘。
7.6产品启封后如果不立即安装，须存放在安全的场所，如果长期存放应定期检查。
8.易耗件清单
序号
名称
规格
厂家
1
快速熔断器
RSG-A32000V/1200-APK
库柏（西安）熔断器厂
2
电流传感器
BLFK1500-S3
北京LEM公司
3
整流二极管
ZP4400-30
中国北车集团永济电机厂
4
压敏电阻
MY312000V/20kA
咸阳亚华公司
附图1：
单向导通装置原理图
附图2：
故障检测单元布线图
附图3：
单向导通装置外形图
附图4：
单向导通装置底座图
附图5：
单向导通装置二极管压装图
1、螺栓 2、平垫圈 3、碟簧 4、下压板 5、绝缘板 6、阳极散热体 7、绝缘套管
8、定位销 9、二极管 10、阴极散热体 11、绝缘垫块 12、钢垫 13、上压块 14、螺母
二极管压装示意图
附图6：
单向导通装置一次铜排接口图
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