单向导通装置和排流柜的使用机理

单向导通装置是用来减少被保护区段的钢轨电流，从而减少被保护区段杂散电流对结构及金属管线的电腐蚀，同时能降低停车库和检修库的钢轨电位，保持检修人员的安全。该装置并联在钢轨绝缘结节处，除保证列车正常轨道回流电流外，还应保证短路电流通过。由于该装置正向导通反向截止，因此，必须保证列车在任何情况下，在轨道绝缘结处产生的电弧不烧损钢轨。单向导通装置用于连接绝缘结两端钢轨，使钢轨中电流仅能一个方向流通，其内设有隔离开关，和放电间隙装置，隔离开关用于特殊运营方式下，绝缘结两端钢轨的电气连接。设置在出入段线上的单向导通装置内还设有自动消弧装置，放电间隙自动消弧装置装置用于限制机车再生制动导致单向导通装置附近钢轨电位升高，以保证钢轨附近工作人员的安全。 主回路接线：单向导通装置二极管主回路设置5个并联二极管支路，每个支路设置1个二极管，并联支路间的均流系数不小于85%。二极管采用平板式高结温高可靠性器件，反向重复峰值电压不小于3000V,正向平均电流不小于4000A。当一个并联二极管支路损坏造成断路后，单向导通装置应能正常运行。短路保护 短路保护采用两种方式：熔断器保护和反向电流保护 装置中每个支路均由数个二极管并联组成，在每个二极管前设有一个快速熔断器，当出现接触网与钢轨短路时，单向导通装置流过短路电流，此时要保证二极管不受损坏。当短路电流过大，超过单向导通装置承受能力时，熔断器动作并发出信号。另外，在每个二极管另一端设有分流器，当二极管击穿而快速熔断器未熔断时，依靠逆向电流通过分流器而测得的数据可知二极管的故障，此保护与熔断器保护形成了可靠的保护系统，以确保在二极管发生故障时能可靠地发出信号。断路保护 装置中每个支路均应选用特性相同的二极管，即在正常情况下，每个二极管流过的电流都是相同的。如果某个二极管损坏造成断路时，支路中无电流流过，通过分流器来找出故障，并发出信号。自动消弧装置 车辆段出入段线上设置的单向导通装置内应带有自动消弧装置。自动消弧装置应保证列车在任何工作情况下产生的电弧不烧损钢轨。列车有无通过绝缘结由光电传感器检测。消弧装置由可控硅、电压传感器和消弧控制装置组成。可控硅并联在绝缘结的两端，当光电传感器检测到有列车通过时，或者当电压传感器检测到绝缘结两端的电压达到起弧电压时，消弧控制装置发出可控硅导通信号，触发可控硅导通，短接绝缘结，消除绝缘结两端电压，达到消灭电弧的目的。当列车通过绝缘结后，消弧装置应迅速关闭，以保证单向导通装置正常工作。带有可控硅片的晶闸管并联在轨道绝缘结两端。自动消弧装置通过测距传感器检测列车是否通过，当检测到列车通过时，无条件触发可控硅导通晶闸管，短接绝缘结；当检测到列车通过绝缘结后，消弧装置应迅速关闭，以保证单向导通装置正常工作。自动消弧控制装置能够进行数据采集、智能消弧控制及远程通信，装置可以检测和显示每个支路二极管的故障信息以及快熔的通断信息，同时是自动消弧装置的控制核心。当列车通过绝缘结后，检测轨道绝缘结的反向电压，当反向电压达到起弧电压时，触发可控硅使之反向导通，熄灭电弧，保证钢轨不被电弧烧伤。排流柜排流柜是杂散电流腐蚀防护系统中的重要设备，工作原理如下图，主要是由硅二极管D1、可调节电阻R1、固定限流电阻R2、自动排流部分、显示部分和保护部分组成。排流柜主回路的核心元件为硅二极管D1，利用硅二极管的正向导通反向截止的特性，实现杂散电流的极性排流。直流接触器CZ用于控制排流支路是否投入使用，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电性可以阻止从负母线到收集网的逆向排流，快速熔断器Fu用于出现短路负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排流电流量的大小，并通过排流柜控制器控制IGBT通断的占空比，以实现对排流电流大小的控制。当IGBT关断时，排流回路串联了电阻R1和R2，电阻较大，排流电流较小。当IGBT导通时，仅串入阻值较小的R2，排流较大。R2用于限制排流的瞬时电流，以保护IGBT。电阻R1和IGBT构成了排流支路的电阻调节电路，保证了设备既处于可靠安全的工作状态，又能够根据设备的排流能力，尽可能地将更多的杂散电流通过负母线回收。排流柜控制器与杂散电流监测系统之间可通过通信电缆联系，以实现与杂散电流监测系统的信息互换。杂散电流监测系统对结构钢筋进行电位检测，当检测被保护的金属结构的极化电位处于安全状态时，杂散电流监测系统向排流装置发出停止排流的命令。当需要排流时，监测系统确定排流量，并把排流量