杂散电流监测系统（含排流柜）、单向导通装置技术规格书（一）杂散电流监测系统（含排流柜）1. 适用范围本技术要求适用于重庆轨道交通一号线朝沙段杂散电流监测系统，并作为投标方制定投标技术文件和供货设备的技术依据。
2. 环境条件1）环境温度：-5︒C～+44.5︒C2）污秽等级：重污区3）相对湿度：日平均：95%月平均：90%有凝露发生4）海拔高度：≤1000m5）雷电日：60D/年6）地震烈度：7度3. 供货规格型号4. 采用标准（但不限于此）地铁杂散电流自动监测系统有关设备所涉及的产品标准、规范；工程标准、规范；验收标准、规范等完全满足所有中华人民共和国的条例及规范，包括：《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》CJJ49-92《低压电器外壳防护等级》GB4942.2-85《电工电子产品基本环境试验规程》GB2423-81《电磁兼容试验和测量技术》GB/T 17626《煤矿通信、检验、控制用电工电子产品基本试验方法》MT 210《交流电气装置的接地》DL/T621-1997《地铁设计规范》GB50157-2003《地铁直流牵引供电系统》GB10411-895. 系统构成本工程杂散电流监测系统采用车站（变电所）监测和控制中心集中监测二级监测系统。
杂散电流监测装置通过变电所内通信网络与电力监控系统接口，并将处理和统计后的数据传至监控中心。
杂散电流监测系统由参比电极、整体道床测防端子、地下结构测防端子、测量线、传感器、通信电缆、信号转接器、监测装置组成。
6. 系统功能杂散电流监测装置的输入端与从沿线各传感器引入的通信电缆连接，通过各监测点传感器实时采集监测分区内的结构钢筋的极化电位，参比电极自然本体电位，并对数据进行A/D转换，计算、存贮、统计并通过变电所内通信网络，将统计结果传送到变电所自动化系统，本监测系统具备以下几种功能：6.1 通信功能每个供电区间内的监测装置定期向传感器发出数据采集命令，数据按指定的格式上传到监测装置。
监测装置与SCADA通信每天上传的数据是：(1)监测点参比电极本体电位值。
(2)监测点极化电位实时值、正向偏移电位平均值。
(3)监测点30分钟极化电位正向偏移超标值、接触电压平均值。
6.2 测量功能(1)实时监测道床结构钢筋的极化电位。
(2)实时监测隧道结构钢筋的极化电位。
(3)机车停止运行时，参比电极的自然本体电位。
6.3 计算功能。
根据计算极化电位的数学模型计算出30分钟监测点的极化电位正向偏移平均值。
6.4 显示功能(1)就地显示道床结构钢筋的极化电位。
(2)就地显示隧洞结构钢筋的极化电位。
(3)机车停止运行时显示参比电极的自然本体电位。
6.5 报警功能设备故障报警。
6.6 分析功能：(1)结构钢极化电位瞬时变化(2)结构钢极化电位小时平均值变化(3)参比电极本体电位变化趋势(4)趋势分析图：年、月、日(5)分析报表6.7 其他功能：(1)上位机的查询功能(2)上位机的帮助系统(3)上位机的打印功能(4)上位机的设备配置管理(5)上位机的操作人员权限管理(6)上位机的系统信息7. 系统监测内容地铁杂散电流自动防护系统实时测量和计算以下2类参数：结构钢的极化电压瞬时值与30分钟平均值、参比电极的本体电位。
7.1 结构钢筋极化电压正向偏移平均值对于钢筋混凝土地铁主体结构的钢筋，极化电压30分钟内的正向偏移平均值超过500毫伏，进行报警。
7.2 参比电极的本体电位参比电极用于测量结构钢的极化电位。
8. 系统各部分技术指标8.1 排流柜(1)采用标准《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》LJJ49—92◆《地铁设计规范》GB50157—2003◆《低压电气标准》IEC947—3◆《低压直流成套开关设备标准》JB／T-8456◆《低压电器外壳防护等级》GB4942．2—85◆《电气保护继电器》IEC60255◆《电工电子产品基本环境试验规程》GB2423—81◆《交流电气装置的接地》DL／T621-1997◆《普通整流管》GB4939—85◆《整流二极管测试方法》GB4023—83◆《半导体变流器基本要求的规定》GB3859.1-93◆《半导体变流器》IEC60146◆《普通整流管》GB/T4939-1985◆《电磁兼容》GB9245-1998(2)主要技术指标排流柜主要技术指标如下：◆规格：-2/200◆回路数量：2路◆额定工作电压：DC1500V◆最高工作电压：DC1800V◆二极管支路工作电流：200A◆总母排允许通过的最小连续电流：800A◆主回路：5KV 1分钟◆辅助回路：2KV 1分钟◆内部保护：快速熔断器；压敏电阻和RC回路。
◆进线方式：下进线方式◆出线方式：下出线方式(3)排流柜应用原理和工作原理1)应用原理采用极性排流的原理，即只有当埋地结构钢相对于钢轨的电位为正时，才有电流通过，从而减少杂散电流的腐蚀。
主回路的主体为一硅二极管，另配以保护和检测电路，排流柜由排流柜控制装置（单片机控制系统）来控制。
排流柜可以采集工作电压和工作电流以及主回路的故障状态，可以远程投切排流支路，可以通过RS485接口以MODBUS 协议远传到变电所综合自动化系统的上位机中，可以在面板上操作各排流支路的启停，可以在面板上显示工作电压、电流、回路状态。
2)工作原理排流柜的一路排流工作原理图如图所示：结构钢cz负母线排流柜控制器直流接触器-Cz用于将控制排流支路的投切，R、C 回路用于抑制主回路通断时产生的尖峰脉冲。
利用硅二极管的单向导通性能阻止从负母线到排流网的逆向排流，快速熔断器Fu用于在出现短路过载时对排流柜及柜内元器件的保护。
电流传感器M用于检测排流回路中的电流，当实际电流高于或低于排流柜设定的额定电流时，通过排流控制器控制IGBT的导通角，以达到额定排流的目的。
电阻R1、R2和IGBT构成了排流支路的电阻调节电路，他保证了设备既处于可靠的安全的工作状态，又能够根据设备的排流能力，尽可能的将更多的杂散电流通过负母线回收。
(4)结构要求排流柜为户内安装的独立式金属柜，板材连接采用自固螺栓，便于维修。
电缆为下进下出方式。
排流柜防护等级为IP20。
柜体采用厚度不小于2mm优质钢板，表面静电喷涂。
在柜体的前后下部开有进气孔，上下部开通。
开门方式：前后开门。
排流柜内需考虑杂散电流监测装置的安装位置。
排流柜内设有照明灯，同时配备柜门连动开关，当柜门打开时，照明灯亮；柜门闭合，照明灯自动熄灭。
排流柜的面板装设有显示装置，可显示排流电压，排流电流，排流网的极化电位。
排流柜体尺寸(L×W×H)：800mm×600mm×2200mm，重量不超过900kg；柜体颜色待变电所设备柜颜色确定后再确认。
(5)试验1)型式试验项目：耐压试验、动稳定试验、过电压保护的检验、保护和信号显示试验、外壳防护等级试验、外观检查。
所有型式试验项目都应符合有关标准，投标时需提供相应报告，报告的出示单位应具备国家规定的出具报告的资格。
2)工厂试验项目：耐压试验、过电压保护的检验、保护和信号显示试验、外观检查。
(6)铭牌及标识铭牌采用不锈钢材料制成，通过电喷处理，来进行防腐和保持永久清晰。
其内容包括：制造厂名称、型号和产品出厂编号、额定电压、额定电流、防护等级、标准号、出厂日期。
(7)辅助回路供电智能排流柜系统控制及照明所需供电电源：AC 220V±10%,700W。
8.2 参比电极参比电极安装（埋设）在整体道床、地下结构侧墙，用于测试杂散电流引起隧道、整体道床内结构钢筋电位，从而反应结构钢筋的腐蚀情况。
◆参比电极类型Mo/MoO3参比电极◆电位稳定性≤±20mV◆电极极化性在极化电流密度＜5uA/cm2下电位波动＜30mV◆电极使用年限不小于10年◆电极外壳陶瓷外壳，抗压强度≥10Mpa◆电极参考尺寸Φ54×156mm8.3 传感器传感器主要完成参比电极与道床及隧道侧壁结构钢筋电压信号的监测，每1秒钟对两个信号进行采样256次，30分钟作为一个时间单元，传感器进行以下工作：结构钢极化电压的测量，要进行30分钟的平均值计算，每采样的参比电极与结构钢的电位差，减去参比电极的本体电位，按相应的数学模型，进行30分钟的平均值计算，最终结果为结构钢的极化电压值。
完成模拟信号数字化后进行远程运输隔30分钟，把信号电压，送入信号转接器内。
当接触轨停电后，传感器能自动接收监测装置发出的参比电极本体电位的校正信号，进行参比电极本体电位的自动校正。
该传感器能自动识别参比电极的好坏，当参比电极发生故障时，能自动发出参比电极故障信息。
传感器安装后不影响行车安全。
(1)技术指标如下：1)供电电压：AC 220V±10% ，功率<20W2)模拟输入信号：A.参比电极——道床结构钢筋-2V——+2V.DCB.参比电极——隧道侧壁结构钢筋-2V——+2V.DCC.钢轨—结构钢：-100 +100V3)测量精度：≤±0.5%4)信号通信方式：CAN总线5)传输速率：5000bit／S6)最大传输距离：2km7)环境温度：-20℃——+65℃8)相对湿度：≤90%9)具有很好的防潮防尘功能，防护等级为IP54。
(2)功能特点1)测量精度高；采用高性能低漂移芯片、双极性高分辨率A/D转换器设计变换电路，整体测量精度达到0.5%。
2)测量速度快；为适应列车运行时被监测信号快速变化的特点，采用高速转换器件，最小测量间隔可达到微秒级。
3)抗干扰能力强；硬件电路设置电源、输入信号、输出等多级抗干扰环节，并采用超大规模集成电路芯片，软硬件结合提高装置抗干扰能力。
4)工业级现场总线网络；通信速率高，可达到5kbps以上，通信误码率不大于10-6，采用分级组网通信方式，通信距离远。
5)安装维护方便；采用快速接线，设有整定开关。
6)故障自诊断；设置有指示灯，可根据点亮或闪烁情况对传感器本身及通信状况进行判别，便于查找故障。
8.4 监测装置(1)主要用途监测装置内置于排流柜内部，输入端与信号转接器通信电缆连接，输出端与SCADA 进行通信。
每个监测装置和本供电区间的信号转接器、传感器组成监测网络，收集传感器的监测数据，并完成相应参数的计算。
并可向上位计算机上传数据，并可以保存一个月的历史数据。
装置设计有键盘整定功能，可实现全面的人机对话功能。
主要显示信息包括：1)结构钢的极化电压瞬时值；2)结构钢的极化电压30分钟最大值；3)结构钢对参比电极的自然本体电位；(2)主要特点1)采用液晶显示，与键盘配合可方便显示和整定、查看。
2)硬件电路采用经过特殊设计的高性能、高抗扰直流电源，设置有监视定时器，增强抗干扰功能；CPU采用高性能单片机，并选用FLASH器件，以减少器件数量，提高装置可靠性。