盾构电气控制系统简介
盾构电气控制系统
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பைடு நூலகம்
400V/24VDC
主要完成参数设定、监控、管理功能
采用组态软件，西门子WinCC，施耐德的Factrylink 现场工控机与办公室的管理计算机组成局域网，将 洞内盾构机的信息传输到地面办公室，并储存起来。
操作画面
设定界面：设定盾构对象和控制参数 测量界面：显示盾构中各类检测仪器的测量值 掘进界面：施工时主画面，掘进参数、设备状态 历史曲线画面：以曲线形式显示历史施工数据，可按环号查询 报警画面：及时显示盾构设备运转情况和故障报警 报表 动态曲线 铰接画面：用于铰接操作和控制，并显示盾构姿态
盾构PLC控制系统组成（西门子）
主操作室（主站）
盾构机PLC控制系统配置
PC PC PC
电/光 光/电
控制系统配置示意图
TCP/IP
PC670 VMT
DP
盾构电气控制系统课件
地铁ห้องสมุดไป่ตู้构隧道施工
地铁盾构隧道施工是盾构电气控制系统应用的重要领域之一 。通过盾构电气控制系统，可以实现盾构机的自动化控制， 提高施工效率，减少人工操作失误，保证隧道施工的安全和 质量。
在地铁盾构隧道施工中，盾构电气控制系统主要负责控制盾 构机的推进、切削、拼装等动作，同时监测施工环境和设备 状态，保证盾构机在最佳状态下运行。
城市管廊盾构施工
城市管廊盾构施工是盾构电气控制系统在城市基础设施建设中的又一应用。管廊 是城市地下管道的综合走廊，包括电力、通信、燃气、供热等管道。
在管廊盾构施工中，盾构电气控制系统主要负责控制盾构机的切削、拼装等动作 ，保证管廊的施工质量。此外，该系统还可以实时监测管廊内部的环境参数，保 证管道的正常运行和安全性。
盾构电气控制系统课件
contents
目录
• 盾构电气控制系统概述 • 盾构电气控制系统的硬件组成 • 盾构电气控制系统的软件功能 • 盾构电气控制系统的应用案例 • 盾构电气控制系统的未来发展
01
盾构电气控制系统概述
盾构电气控制系统的定义与组成
电源系统
为盾构电气控制系统提供电力，包括发电机 、变压器、配电柜等。
05
盾构电气控制系统的未来发展
智能化与自动化
智能化控制
通过引入人工智能和机器学习技术，实现对盾构电气系统的智能控制，提高系统的自适应性、稳定性和可靠性。
自动化操作
利用自动化技术，实现盾构电气系统的自动化操作，减少人工干预，提高工作效率和安全性。
远程监控与云平台技术
远程监控
通过建立远程监控系统，实现对盾构电气系统的实时监测和远程控制，提高系统的可维护性和可管理 性。
中国中铁盾构电气控制系统介绍
2、PLC及数据采集系统
2.7、数据采集系统-返回界面（2）
3、主控室介绍
3.1、总体概述
主控室分为操作间和 电气控制间，操作间为盾构 司机操作盾构运行的控制间， 内部包含了主控制台、数据 采集计算机、导向系统及监 视系统等；电气控制间内部 包含了主可编程控制器（主 PLC）及拖车1（含设备桥） 的控制电气元器件等；
1、动力供配电系统介绍
1.3、高压系统组成照片—液驱盾构
1、动力供配电系统介绍
1.3、高压系统组成照片—变频盾构之电缆卷筒
1、动力供配电系统介绍
1.3、高压系统组成照片—变频盾构之箱式变压器
1、动力供配电系统介绍
1.2、低压系统的组成
组成：低压系统由变频器驱动系统（TC3）、泵站驱动系统 （TC2）、主控室系统（TC1）、盾体左系统(DTL)、盾体右 系统(DTR)、内循环水及皮带机系统(TC5)和线前系统(TC3) 组成。
2、PLC及数据采集系统
2.1、盾构采用PLC的意义
PLC可编程控制器系统具有系统功能强、可靠性高、抗震性 能好、编程容易、修改方便、扩充维修容易等一系列优点。
采用PLC可编控制系统的特点是盾构机所有传感器和控制信 号都输入到PLC，所有输出信号都由PLC发出的。方便建立各 种连锁关系。因此PLC可编控制器是掘进机的控制中枢。是掘 进机的大脑和心脏。
1、动力供配电系统介绍
1.2、低压系统的组成 变频驱动系统(TC3）布置在TC3的右侧，其功能只为 刀盘驱动系统服务。
1、动力供配电系统介绍
1.2、低压系统的组成 泵站驱动系统 （TC2）布置在 TC2的右侧，紧靠 液压泵站系统，为 液压系统提供动力 及控制（螺旋输送 机、推进、管片安 装、过滤循环、控 制、辅助、注浆） ， 同时为TC3及TC2 左侧的流体系统提 供动力及控制（膨 润土、盾壳膨润土、 泡沫、加水）。
盾构电气控制原理培训
盾构电气控制原理培训一、概述盾构机是一种用于地下隧道施工的工程设备，其电气控制系统是保障盾构机正常运行的关键部分。
盾构机电气控制原理培训是为了使操作人员能够正确理解和掌握盾构机的电气控制原理，从而能够对盾构机进行正确的操作和维护。
二、盾构机电气控制系统组成1.电气控制柜：包括盾构机的主控制柜及其附属设备，用于控制盾构机的运行状态和各种功能。
2.线束系统：负责传输电气控制信号和供电。
3.仪表系统：用于显示和监测盾构机的运行状态。
4.传感器和执行机构：用于感知和控制盾构机的各种运动和功能。
三、盾构机电气控制原理1.盾构机电气控制系统的运行原理：盾构机电气控制系统通过接收和处理各种信号，控制盾构机的运行状态和功能。
其中，信号的传输主要通过线束系统实现，而电气控制柜则负责信号的处理和控制。
2.盾构机电气控制系统的主要功能：（1）启动和停止盾构机的运行；（2）控制盾构机各个部件的运动，如控制推进器的启停和推进速度；（3）控制盾构机的工作环境，如控制喷射混凝土的喷射速度和压力；（4）监测和显示盾构机的运行状态，如显示推进器的推进力和速度。
3.盾构机电气控制系统的关键技术：（1）PLC编程：PLC是电气控制系统的核心部分，通过编写PLC程序，实现对盾构机各个部件的控制和监测。
（2）变频调速技术：盾构机的推进器通常采用电动机驱动，通过变频器对电动机进行调速，可以实现对盾构机推进速度的精确控制。
（3）传感器技术：传感器主要用于感知和监测盾构机的各种运动和环境参数，如推进力、推进速度、温度等。
四、盾构机电气控制原理培训内容1.盾构机电气控制系统的构成和工作原理；2.盾构机电气控制系统的功能和特点；3.盾构机电气控制系统的关键技术和设备；4.盾构机电气控制系统的操作和维护。
五、盾构机电气控制原理培训的目标通过盾构机电气控制原理培训，参训人员应该能够：1.理解盾构机电气控制系统的组成和工作原理；2.掌握盾构机电气控制系统的功能和特点；3.了解盾构机电气控制系统的关键技术和设备；4.能够独立操作和维护盾构机的电气控制系统。
盾构机控制系统原理(海瑞克)
盾构机控制系统原理(海瑞克)简介本文档介绍了盾构机控制系统的原理，重点关注了海瑞克（Heraeus）控制系统。
盾构机控制系统概述盾构机控制系统是指用于控制盾构机运行和操作的一系列电子设备和软件。
其中，海瑞克控制系统是一种先进的控制系统，具有高度自动化和智能化的特点。
海瑞克控制系统特点海瑞克控制系统采用先进的传感器技术和自动化控制算法，具有以下特点：1. 高精度：海瑞克控制系统能够实时监测和控制盾构机的运行状态，以保证施工精度和安全性。
2. 自动化：海瑞克控制系统能够自动调节盾构机的行进速度、转向角度和推进力等参数，提高施工效率和质量。
3. 智能化：海瑞克控制系统通过分析大量数据和运行经验，能够自主研究和优化控制策略，不断提升盾构机的自动化水平。
盾构机控制系统原理海瑞克控制系统的工作原理如下：1. 数据采集：海瑞克控制系统通过各类传感器实时采集盾构机的运行数据，包括推进力、转向角度、地层变化等。
2. 数据处理：海瑞克控制系统将采集的数据传输至控制单元，并进行数据处理和分析，生成对应的控制指令。
3. 控制指令传输：海瑞克控制系统将生成的控制指令传输至盾构机相关设备，包括电机、阀门等，实现对盾构机的精确控制。
4. 运行监测：海瑞克控制系统持续监测盾构机的运行状态，及时调整控制策略以应对不同的地质条件和施工要求。
海瑞克控制系统的应用海瑞克控制系统广泛应用于盾构机的控制和管理中。
它被用于地铁、隧道和地下工程等领域，提高了盾构机的施工效率和质量。
结论盾构机控制系统的核心原理是通过数据采集、处理和控制指令传输实现对盾构机的精确控制。
海瑞克控制系统作为一种先进的控制系统，具备高精度、自动化和智能化的特点，在地铁和隧道建设中发挥着重要作用。
海瑞克盾构机电气系统概述
海瑞克盾构机电气系统概述————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：海瑞克盾构机电气控制系统概述李剑祥（中铁六局集团有限公司深圳地铁2号线项目部广东深圳 518056）摘要：对海瑞克土压平衡盾构机电气控制系统进行概述，并分别对其配电系统、可编程控制系统和计算机控制及数据采集分析系统三个部分的设计进行总结，以加深对其整个电气控制系统原理的理解。
关键词：电气系统配电系统可编程控制系统计算机控制及数据采集分析系统0 海瑞克盾构机电气系统简介盾构机是一种集机械、液压、电气和自动化控制于一体、专用于地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备，其技术先进、结构庞大。
如果把机械部分比喻成人的四肢，那么液压系统比喻成人的血液系统，则电气控制系统就是人的神经系统。
当前盾构机电气控制系统均采用世界上最先进、可靠的技术以保证系统稳定可靠地运行。
海瑞克盾构机电气控制系统分为配电系统、可编程控制系统和计算机控制及数据采集分析系统三个部分。
下面对该三个部分进行介绍。
1 配电系统盾构施工是参考工厂式的流程化作业施工，盾构机的配电系统设计原则也是参照工厂供配电原理设计的。
配电系统分为高压系统和低压系统，其用电设备列表如下：序号用电设备设备容量备注1 刀盘驱动945kW2 超挖刀7.5kW3 推进系统75kW4 管片安装机45kW5 螺旋输送机250kW6 皮带输送机22kW7 注浆泵30kW8 砂浆储存罐的搅拌器7.5kW9 液压油过滤泵11kW10 主轴承润滑4kW11 管片吊机2x2kW12 排水泵12kW13 冷却水系统7.5kW14 二次通风机11kW15 空压机110kW16 泡沫系统18kW17 补油泵55 kW18 其他设备75kW总功率1682kW1.1高压系统经过负荷计算，Sj1≈2000kVA，则选择的电压器容量为2000kVA，选择的高压电缆进线为UGP-3×50+1×25，选用的高压环网柜电压等级为12KV，容量为200A，变压器带温度和密封性故障报警。
浅谈盾构电气组成系统及常见故障的解决
浅谈盾构电气组成系统及常见故障的解决摘要：盾构电气系统是盾构机的核心组成部分,在盾构施工中有着重要的作用，电气系统一旦出现故障，就会影响施工的质量与进度，因此必须及时解决。
本文介绍了盾构电气组成系统，并探讨了盾构电气组成系统常见故障的解决措施和预防措施。
关键词：盾构；电气组成系统；常见故障；解决一、盾构电气组成系统盾构机以电力为动力源，通过PLC、控制按钮、计算机、变频器、气动、液压来实现隧道掘进中各个环节的自动化。
盾构施工中包括推进，注浆，导向，泥水循环，箱涵和管片的运送，管片拼装等环节，这些过程都是通过传感器检测与监控，用PLC，计算机与一些主控按钮来实现人机对话的，这也体现了盾构施工的高自动化。
（一）高压供电高压电柜一般由电源进线柜、计量柜、避雷柜和出线柜组成。
电源从所在地的10kV配电柜引来，高压电柜放置于地面上，通过高压电缆与盾构机上面的开闭站相连，开闭站又通过机器上的变压器降压后供机器使用。
（二）低压配电低压系统一般由主频器驱动系统、泵站驱动系统、主控制室系统、盾体左系统、盾体右系统、内循环水及皮带机系统和前系统组成。
（三）变压器盾构机常用的变压器有波纹密封油浸式和干式变压器两种。
油浸式变压器具有体积小、价格低等优点，但其维护不便；而干式变压器维护方便，过载能力强，但体积大、价格贵。
因此目前一般常见的是盾构机采用的是全密封油浸式变压器，它使变压器内部与大气隔离，防止油的劣化和绝缘受潮，增强了运行的可靠性。
（四）主要动力设备盾构机上面的主要动力设备有盾构推进油缸、刀盘、拼装机、螺旋机、皮带机、砂浆搅拌机、超挖刀、盾尾密封、润滑设备、冷却设备、管片吊装设备等。
（六）电气控制器件盾构机上面的电气控制器件主要有隔离开关、断路器、接触器、PLC主控模块、PLC输入输出模块比例放大模块、模拟输出模块等。
PLC可偏程控制系统具有系统功能强、可靠性高、抗震性能好、编程容易、修改方便、扩充维修容易等一系列优点。
盾构机的供配电和电控系统方案
防护等级
根据盾构机工作环境，选 择适当的配电柜防护等级 ，以防止灰尘、水汽等外 部因素对配电柜的影响。
断路器、接触器等元件配置
断路器选择
01
根据盾构机各回路的电力需求，选择适当的断路器，确保在发
生过载或短路时能够及时切断电源。
接触器配置
02
根据盾构机控制需求，合理配置接触器，实现对电机的启停、
正反转等控制功能。
选用高性能电气元 件
采用质量可靠、技术成熟的电气 元件，提高盾构机供配电和电控 系统的整体性能。
02
合理设计电路布局
03
采用先进控制策略
优化电路布局，减少电路中的干 扰和故障点，提高系统的稳定性 和可靠性。
引入先进的控制策略，如模糊控 制、神经网络控制等，提高盾构 机对复杂地质条件的适应性。
加强设备巡检，及时发现隐患
常见问题
电气设备故障、控制系统失灵、保护 装置误动作、参数设置不当等。
解决方法
检查设备及元件状态、排查线路故障 、调整参数设置、优化控制逻辑、更 新软件版本等。
运行维护保养计划制定和执行
制定计划
根据设备运行情况、使用环境、维护周期等因素，制定维护保养计划。
执行措施
按照计划进行定期检查、紧固、清洁、润滑等保养工作，并记录相关数据。
破坏。
定期检查与维护
定期对盾构机供电系统进行检 查和维护，确保系统的正常运
行和安全使用。
01
盾构机配电方案设 计
配电柜选型及布局规划
配电柜类型选择
根据盾构机电力需求，选 择适合的配电柜类型，如 低压配电柜、中压配电柜 等。
布局规划
根据盾构机工作环境和电 力需求，合理规划配电柜 的布局，确保电力供应的 稳定性和安全性。
土压平衡盾构机电气系统概述及电气故障处理方法与心得
土压平衡盾构机电气系统概述及电气故障处理方法与心得土压平衡盾构机电气系统概述及电气故障处理方法与心得一、土压平衡盾构机电气系统概述土压平衡盾构机是一种新型的隧道掘进机，它采用一种特殊的“土压平衡”原理，它将土体形成一个密封的壳体，以减少掘进过程中土体流失。
因此，土压平衡盾构机被认为是一种较安全、节能、高效的建筑机械，由于它的优势，已被广泛应用于隧道掘进、管道掘进等各种工程中。
土压平衡盾构机的电气系统是其运行的核心部分，它主要包括电源系统、控制系统、供电系统、动力系统及时间定时系统等。
其中，电源系统是提供电力的主要部分，它主要包括发电机、变压器、调压器、电力母线等部件；控制系统是控制盾构机运行的重要部分，它主要包括控制台、控制器、传感器、开关、按钮等部件；供电系统是将电源系统提供的电力转换为盾构机所需电能的部分，它主要包括接触器、继电器、变频器等部件；动力系统是将电能转换为机械能的部分，它主要包括电机、风扇、泵等部件；时间定时系统是让盾构机在指定时间内运行的部分，它主要包括智能定时器和编程控制器。
二、电气故障处理方法 1. 首先要做的是检查系统电路，检查是否有断路、短路等情况，如果有，要及时处理，以免影响系统正常运行。
2. 其次，要检查各个电气部件的连接，确保每个部件的连接良好，以免出现电气短路等故障。
3. 再次，要检查电气元件的状态，如发电机、调压器、接触器、继电器等，如果有故障，要及时进行维修和更换。
4. 最后，要定期对电源、控制、供电、动力及时间定时系统进行检查和维护，确保系统的可靠性和安全性。
三、心得随着社会建设需求的不断增加，土压平衡盾构机已经成为现代建筑行业不可或缺的重要设备，它拥有安全、高效、节能等优势，受到广大建筑行业用户的青睐和欢迎。
然而，由于它的复杂性，其电气系统也显得尤为重要，为了保证其正常运行，必须对电气系统进行定期的检查和维护，以确保系统的可靠性和安全性。
在遇到电气故障时，要及时进行检查和处理，以免影响系统的正常运行。
盾构机电气控制系统
盾构机电气控制系统1、盾构机配电系统由高压配电系统和低压配电系统组成2、油浸式变压器有液位、温度及密封的检测装置，当达到临界值时会发出报警信号，一旦达到极限值可切断高压开关，保护变压器。
3、功率较大的电动机直接启动时有较大的冲击电流，为了避免启动电流对电网的冲击，对大功率的电动机采用软启动器启动，中小功率的电机采用星三角启动或直接采用启动方式4、中铁装备盾构机低压系统系统的组成。
主要由主配电柜（TC3）、主控室(TC1)、拖车2配电柜（TC2）、盾体左侧配电柜（DTL）、盾体右侧配电柜（DTR）等组成。
实现对盾构机各个系统的供电5、PLC是一种工业控制装置；是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。
6、下列可编程控制器的特点错误的是（ 2 ）（1）无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强（2）通用性不强，控制程序不可变，使用不方便（3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强（4）编程简单，容易掌握（5）系统的设计、安装、调试工作量少（6）维修工作量小，维护方便（7）体积小，能耗低.7、中铁装备盾构机通讯系统说法不正确的是（3）（1）含人舱的三部防爆电话、三部声能电话及主控室一部普通电话，合计七部电话；必要时，可在适当位置增设电话。
（2）人舱三部防爆电话和主控室电话采用分机拨号方式；可以通过隧道光纤与隧道外项目部电话等实现通话功能。
（3）人舱三部声能电话在停电的情况下不，也能实现通话的功能。
8、中铁装备盾构机照明系统不正确的是（ 3 ）（1）由于隧道环境相对比较恶劣，粉尘多、湿度高，在淤泥质地层有可燃气体的可能；基于以上原因，照明灯采用三防灯具（防尘、防水、防爆）。
（2）考虑到隧道延伸需要更换高压电缆或紧急停电，部分灯具含有应急照明，当断电时，自动切换到应急照明功能（3）照明系统采用380V的电压9、高压电缆的防护（电缆沟、穿管、穿墙、弯曲、悬挂、标识）10、高压电缆的防护是安全用电的关键一环，下列说法错误（2）（1）在穿越的路面必须有电缆沟或穿管，（2）允许有露天地面敷设，（3）穿墙、弯曲、悬挂电缆都不允许有扭曲，强弯等应力集中。
第11章 盾构电气控制系统
第11章电气控制系统11.1电气控制系统组成供电系统主要包括：高压电缆、电缆卷筒、高压开关柜、变压器、配电柜以及主机控制系统等。
11.2高压电缆维护1) 检查高压电缆有无破损，如有破损要及时处理。
2) 检查高压电缆铺设范围内有无可能对电缆造成损坏的因素，如果有要及时采取防范措施。
3) 定期对高压电缆进行绝缘检查和耐压试验。
（做电缆延伸时进行试验）11.3电缆卷筒维护1) 检查电缆卷筒变速箱齿轮油油位，及时加注齿轮油。
2) 检查电缆卷筒链轮的链条，注意加注润滑脂。
3) 定期检查电缆卷筒滑环和电刷的磨损情况，注意清洁滑环和电刷。
4) 检查电刷的弹力以及电刷与滑环的接触情况，必要时进行修理或更换。
5) 检查电缆接头的紧固情况，必要时紧固接头。
6) 检查绝缘支座和滑环的绝缘情况，必要时进行清洁处理。
11.4高压开关柜维护1) 定期进行高压开关柜的分断、闭合动作试验。
检查其动作的可靠性。
2) 检查六氟化硫气体压力是否正常。
（压力表指针在绿色区域为正常）3) 检查高压接头的紧固情况。
11.5变压器维护1) 变压器应有专人维护保养，并定期进行维护、检修。
2) 检查变压器散热情况和变压器的温升情况。
3) 定期对变压器进行除尘工作。
4) 监视变压器是否运行于额定状况，电压、电流是否显示正常。
5) 注意监听变压器的运行声音是否正常。
6) 观察变压器的油标，油面不得低于最低油位。
7) 检查油温是否超标，油色有无变化。
8) 检查是否有油液的渗漏现象。
9) 检查接地线是否正常。
11.6配电柜维护1) 检查配电柜电压和电流指示是否正常。
2) 检查电容补偿控制器工作是否正常。
3) 检查补偿电容工作时的温升情况，温度是否在允许的正常范围内。
4) 检查补偿电容有无炸裂现象，如有需要更换。
5) 检查补偿电容控制接触器的放电线圈有无烧熔现象，如有要尽快更换。
6) 检查配电柜内的温度是否正常，检查配电柜制冷机是否正常工作，检查制冷机的冷却水流量是否正常。
盾构机电气控制系统
盾构机电气控制系统【内容提要】介绍了海瑞克盾构机开发工作中电气部分、供配电系统、可编程控制系统和计算机控制及数据采集分析系统三个部分的设计。
【关键词】电气控制系统1 概述盾构机是集掘进,出渣,衬砌（管片安装）于一体的大型现代化隧道施工机械, 它将传统的隧道和地下工程施工变成工厂化作业。
随着我国经济的快速发展,对盾构机的需求越来越大。
我集团为了开拓成都地铁市场，从德国海瑞克采购了两台土压平衡盾构机，现已在成都地铁项目部投入使用，本文就其中的电气系统部分的设计做一简要概述。
2 盾构机电气系统设计盾构机电气系统主要分为三部分:供配电系统、可编程控制系统、计算机控制及数据采集分析系统。
2.1 供配电系统主要包括10kV 高压电缆、高压电缆卷筒、高压开关柜、变压器、低压开关柜、低压断路器、软启动器、变频器等。
供配电系统的主要功能是为盾构机提供动力和电气保护, 控制电机运转。
2.1.1 供配电系统设计2.1.1.1 负荷统计(表1)2.1.1.2 负荷计算一般地, 电力负荷的计算可以采用三种方法:a. 需要系数法;b. 二项式法;c. 利用系数法。
其中利用系数法的计算结果比较接近实际负荷。
利用系数法的计算公式是:P j =kmax∑Pp（1）Q j =kmax∑Qp（2）（3）表1 盾构掘进机用电负荷统计表1 盾构掘进机用电负荷统计其中, Kmax 为最大系数, 是指最大负荷班内的半小时最大平均有效功率（Pj）与总平均负荷（∑P p）之比, 可以根据有效台数和平均利用率查表求得; P p=k L·P e, Q p= P p·tgφ,k L为在最大负荷班内的利用系数,P e为设备组容量之和。
在设计计算时,考虑到盾构机工作的一些特点,对上述计算方法进行简化。
盾构机工作时有以下特点:a. 连续工作时间长,经常连续工作数小时乃至昼夜;b. 主要用电设备（如液压站马达）基本上同时在运转;c. 日光灯等设备容量大于额定功率（1.2 倍）的设备容量;d. 系统中采用了功率因数自动补偿设备, 可使功率因数保持较高水平（0.9）。
盾构电气控制系统简介
盾构现场临时施工用电管理
• 安全用电 • 2、高压电缆的防护（电缆沟、穿管、穿墙、弯曲、 悬挂、标识） 高压电缆的防护是安全用电的关键一环，在穿越 的路面必须有电缆沟或穿管，不允许有露天地面 敷设，穿墙、弯曲、悬挂电缆都不允许有扭曲， 强弯等应力集中。在入地点、穿墙出悬挂等地方 必须有标识（“高压危险”“xx高压电缆”等）
理
• 简单的电机起动控制电路 采用PLC控制:其外部接线 及内部等效电路如图所示。 可将PLC分成3部分：输入 部分、内部控制电路和输 出部分。
3. PLC的工作方式
• PLC是采用顺序扫描、不断循环的方式进行工作 的。PLC的扫描工作过程可分为输入采样、程序 执行和输出刷新3个阶段，并进行周期性循环。
• 选择最佳供电容量
• 前期投入用电，后期不用或减少的（施工 降水）。前期用电较少后期增加的设备 （通风机） • 对地质情况分析盾构用电量减少的部分。 • 南北方气候差异，变压器允许过载的部分。
盾构现场临时施工用电管理
• 安全用电 • 1、供电最大电流设置、短路电流设置，零序电流 设置，过载设置。一般由供电部门按照供电方案 设置。 最大电流一般按照变压器容量设置，考虑变压器 的过载能力，一般增加20％。
• 二、盾构现场临时施 工用电管理
1、盾构施工供电分类 2、集约用电 3、安全用电 4、节约用电
盾构电气控制系统组成
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1、高压供电 2、低压配电 3、PLC自动控制系统 4、计算机数据采集系统 5、机械、液压系统和辅助设备控制，包括：
刀盘驱动系统 推进系统 管片拼装机和管片输送系统 铰接缸系统 螺旋输送机、皮带输送机系统 泡沫和膨润土系统 盾尾密封系统 同步注浆系统 集中自动润滑系统 冷却系统 仿形刀系统
简介盾构电气设备
简介盾构电气设备盾构机电气设备包括电缆卷筒、主供电电缆、变压器、配电柜、动力电缆、控制电缆、控制系统、操作控制台、现场控制台、螺旋输送机后部出土口监视器、电机、插座、照明、接地等。
电器系统最小保护等级为IP5．5。
主供电电缆安装在电缆卷筒上，10kV的高压电由地面通过高压电缆沿隧道输送到与之连接的主供电电缆上，接着通过变压器转变成400v，50Hz的低压电进人配电柜，再通过供电电缆和控制电缆供盾构机使用。
西门子S7-PLC是控制系统的关键部件，控制系统用于控制盾构机掘进、拼装时的各主要功能。
例如盾构机要掘进时，盾构机司机按下操作控制台上的掘进按钮，一个电信号就被传到PLC 控制系统，控制系统首先分析推进的条件是否具备(如推进油缸液压油泵是否打开，润滑脂系统是否工作正常等，．如果推进的条件不具备，就不能推进，如果条件具备，控制系统就会使推进按钮指示灯变亮，同时控制系统也会给推进油缸控制阀的电磁阀供电，电磁阀通电打开推进油缸控制阀，盾构机开始向前推进。
PLC安装于控制室，在配电柜里装有远程接口，PLC系统也与操作控制台的控制电脑及VMT公司的SLS-T隧道激光导向系统电脑相连。
盾构机操作室内的操作控制台和盾构机某些可移动装置旁边的现场控制台(如管片拼装机、管片吊车、管片运送小车等)用来操作盾构机，实现各种功能。
操作控制台上有控制系统电脑显示器、实现各种功能的按钮、调整压力和速度的旋钮、显示压力或油缸伸长长度的显示模块及各种钥匙开关等。
螺旋输送机后部出土口监视器用来监视螺旋输送机的出土情况。
电机为所有液压油泵、皮带机、泡沫剂泵、合成泡沫用水水泵、膨润土泵等提供动力。
当电机的功率在30kW以下时，采用直接起动的方式，当电机的功率大于30kW时，为了降低起动电流，采用星形—三角形起动的方式。
中铁装备48#盾构机电气控制系统概述
中铁装备48#盾构机电气控制系统概述发布时间：2021-08-13T10:49:56.490Z 来源：《科学与技术》2021年4月第10期作者：贾鹏[导读] 对中铁装备48#土压平衡盾构机电气控制系统进行概贾鹏中国中铁四局集团城市轨道交通工程分公司安徽省合肥市230000摘要：对中铁装备48#土压平衡盾构机电气控制系统进行概述，并分别对其配电系统、可编程控制系统和计算机控制及数据采集分析系统三个部分的设计进行总结，以加深对其整个电气控制系统原理的理解。
关键词：电气系统配电系统可编程控制系统计算机控制及数据采集分析系统0中铁装备48#盾构机电气系统简介盾构机是一种集机械、液压、电气和自动化控制于一体、专用于地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备，其技术先进、结构庞大。
如果把机械部分比喻成人的四肢，那么液压系统比喻成人的血液系统，则电气控制系统就是人的神经系统。
当前盾构机电气控制系统均采用世界上最先进、可靠的技术以保证系统稳定可靠地运行。
中铁装备盾构机电气控制系统分为配电系统、可编程控制系统和计算机控制及数据采集分析系统三个部分。
下面对该三个部分进行介绍同时在日常工作中盾构机电气系统的应用和故障排除方法示例和思路进行简单的介绍。
1 配电系统盾构施工是参考工厂式的流程化作业施工，盾构机的配电系统设计原则也是参照工厂供配电原理设计的。
配电系统分为高压系统和低压系统，其用电设备列表如下：序号用电设备设备容量备注1 刀盘驱动 660kW 6组电机2 螺旋输送机 200kW 轴式3 推进系统 75kW 最大推力3400t4 管片安装机 55kW 中心回转式5 注浆泵 30kW 双活塞6 辅助泵 22kW7 液压油箱过滤泵 11kW8 控制油泵 5.5kW9 空压机1 37kW10 空压机2 37kW11 膨润土泵 18.5kW12 泡沫混合液泵 8.8kW13 增压水泵电机 7.5kW14 内循环水泵 5.5kW15 污水泵 15kW16 砂浆搅拌 5.5kW17 混合液搅拌 4.4kW18 盾壳膨润土 7.5kW19 齿轮油泵 4kW20 风筒吊机 2.2kW21 进水水管卷筒电机 1.5kW22 出水水管卷筒电机 1.5kW23 泡沫泵 0.55kW24 皮带输送机 37kW25 二次风机 15kW26 管片吊机 11kW27 超挖刀泵 5.5kW28 照明及工控 5kW总功率 1288.45kW1.1高压系统由于盾构机整机负荷较大(1000KV A以上)，如果直接采用低压供电，电缆将承受巨大的供电电流且压降过大造成设备无法正常工作，故盾构机通常采用高压10KV供电。
盾构机的供配电及电控系统课件
盾构机供配电系统的重要性
保障盾构机稳定运行
降低施工成本
供配电系统为盾构机提供稳定、可靠 的电力供应，确保施工顺利进行。
供配电系统的优化可有效降低能耗和 维护成本，提高经济效益。
提高施工效率
供配电系统的性能直接影响盾构机的 掘进速度和施工质量，进而影响整体 施工效率。
盾构机供配电系统的设计
电源配置
盾构机通常需要配置多 个电源，以确保稳定供 电。常用配置包括市电 电源、柴油发电机组和 UPS电源。
配电系统设计
根据盾构机的负载需求 ，设计合理的配电系统 ，包括变压器、断路器 、电缆等设备的选择和 配置。
过载保护
为防止设备过载，配电 系统应具备过载保护功 能，当负载超过安全阈 值时，能够自动切断电 源或降低负载。
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盾构机供配电及电控系统 的应用与案例分析
盾构机供配电及电控系统的应用
盾构机供配电系统
盾构机供配电系统是确保盾构机 正常运行的关键部分，负责提供 稳定、可靠的电力供应，满足盾 构机各部分的工作需求。
盾构机电控系统
电控系统是盾构机的“大脑”， 通过控制系统各部分的工作状态 ，实现盾构机的自动化、智能化 作业。
定期清理电控柜
保持柜内清洁，防止灰尘和杂物影响 设备正常运行。
定期测试安全保护装置
确保安全保护装置在紧急情况下能够 正常工作。
定期检查电缆和插头
确保电缆无破损、插头无松动，防止 设备故障。
盾构机供配电及电控系统常见故障与排除
供配电系统故障
电控系统故障
如线路短路、断路、漏电等，需要检查线 路和设备，修复或更换故障部分。
如电机不启动、阀门不动作等，需要检查 电控设备和电缆，修复或更换故障部分。
盾构机配电系统简介
四、盾构机的构造及工作原理
下图是天地重工生产的土压平衡盾构机，请大家结合刚才的动画，了解一下土压平衡式盾构机与 泥水平衡盾构机的异同。而我接着会为大家介绍盾构机的最重要的组成部分，盾体。 前盾 中盾 后盾
盾尾刷和同步注浆系统 管片拼装机
推进油缸
人行闸
排土系统
刀盘
四、盾构机的构造及工作原理 • 盾构机的控制系统大体上可分为主控和辅控，目前我司已经可以独立承接盾 构机上所有辅控系统的生产和调试工作，但对尚未介入主控系统，目前正在 积极努力中。上文提及的刀盘驱动系统、推进系统、排土系统以及管片拼装 系统全部属于盾构机的主控系统，而同步注浆系统则属于盾构机的辅控系统 。下面会向大家介绍盾构机还有哪些重要的辅控系统及设备。 • 润滑油脂系统 ：盾构机掘进时，润滑油脂系统将润滑油脂送到主驱动齿轮箱 、螺旋输送机齿轮箱及刀盘回转接头中。这些油脂起到两个作用，一个作用 是被注入到上述三个组件中唇形密封件之间的空间起到润滑唇形密封件工作 区域及帮助阻止赃物进入被密封区域内部的作用，对于螺旋输送机齿轮箱还 有另外一个作用，就是润滑齿轮箱的球面轴承。 • 通风系统：新鲜的空气是由一条空气管来输送。抽风管从拖车一直延伸到整 个后配套系统。它将盾体及液压系统中的废气撤出，此管路中含有消音通风 机。通风机及管路保证了隧道中有持续的新鲜空气提供。空气通过压缩后还 用来驱动盾尾油脂泵和润滑油脂泵，用来给人行闸、开挖室加压，用来操作 膨润土、盾尾油脂的气动开关，用来与泡沫剂、水混合形成改良土壤的泡沫 等。
三、盾构机概述 • 正面封闭舱中加压，刀盘切削土体的，称局部气压盾构。 • 正面密封舱中设泥浆或泥浆加气压平衡装置的称泥水平衡盾构、泥水加压式 平衡盾构。泥水加压式盾构适用于冲积形成砂砾、砂、粉砂、粘土层、弱固 结的互层地基以及含水率高开挖面不稳定的地层；洪积形成的砂砾、砂、粉 砂、粘土层以及含水很高固结松散易于发生涌水破坏的地层，是一种适用于 多种土质条件的盾构型式。但是对于难以维持开挖面稳定性的高透水性地基 、砾石地基，有时也要考虑采用辅助施工方法。 • 正面密封舱中设土压或土压加泥水式平衡装置的，称土压平衡盾构或加泥式 土压平衡盾构。土压平衡盾构适用于含水量和粒度组成比较适中的粉土、粘 土、砂质粉土、砂质粘土、夹砂粉粘土等土砂可以直接从掘削面流入土舱及 螺旋排土器的土质。但对含砂粒量过多的不具备流动性的土质，不宜选用。 • 地层渗透系数对于盾构机的选型是一个很重要的因素。当地层的透水系数小 于10-7m/s时，可以选用土压平衡盾构；当地层的渗水系数在10-7m/s和104m/s之间时，既可以选用土压平衡盾构也可以选用泥水式盾构；当地层的透 水系数大于10-4m/s时，宜选用泥水盾构。现在还有土压与泥水结合的双模式 盾构，能够适应更大范围的地质条件。
盾构电气控制原理培训(盾构机修必备)
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(5)采用何种配电方式要根据用电设备的情况具体而定。一般盾构机中大容 量的油泵电机、空气压缩机电机、刀盘驱动电机、螺旋输送机的驱动电 机及注浆泵电机都等采用放射式供电。而其他的负荷多数采用树干式配 电方式或链式配电方式。
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➢盾构机配电保护形式 （1）盾构机变压器低压侧出线总开关应设长延时脱扣保护（15S） 短延时脱扣保护（0.2~0.5S）、欠压保护和接地保护。 （2）盾构机中用电设备的配电线路应设短路保护、过负载保护和漏 电保护。 （3）对于操作人员直接接触的用电设备，所选断路器应具有0.03A 的剩余电流动作保护功能, 确保在故障情况下可靠切断电源，保护人 身安全。 （4）盾构机中用电设备配电线路采用的上下级保护电器，其动作应 具有选择性；各级之间应能协调配合。但对于非重要负荷的保护电器， 可采用无选择性切断。
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1、工业计算机控制系统 工业计算机—IPC是采用PC架构并采取多种有效技术措施以适应工业 现场恶劣环境的计算机系统，因此，以工业计算机IPC为核心构建的 控制系统具有系统开发方便，可以充分利用PC机的强大软件资源的 优点，具有强大的数据运算和处理能力，功能强大、性能优异。可以 比较容易的开发较复杂的控制程序，具有强大的数据处理与图形显示 功能，所以比较适用于控制算法比较复杂的过程控制系统。
➢ 盾构机的高压供电系统 ➢ 盾构机400/230V低压配电系统 ➢ 电动机和电磁阀等执行机构的控制
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1.盾构机的高压供电系统
盾构机属于三级用电负荷，采用一路10kV高压供电电源
器构成。 端子箱：盾构机10kV高压供电的接口； 高压开关柜：对变压器进行短路和温升保护； 变压器：实现10kV到400V的变换。
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盾构现场临时施工用电管理
• 安全用电
• 3、电缆的耐压检测（尤其是再次重复使用电缆） 高压电缆在投入使用时，必须进行耐压检测实验，直流耐压 实验电压应为额定电压的3～5倍，相间泄漏电流均衡，三 相对地泄漏电流均衡，数值由电缆的长度有所不同。不同 电缆按厂家的试验要求做耐压试验。软电缆按2.5倍耐压 试验。 通常交联聚氯乙烯高压电缆按以下要求： 新电缆按照3倍耐压检验，泄漏电流在80uA以下 旧电缆按照2.5倍耐压检验，泄漏电流在80uA以下
• • • • 处理故障的原则： 先简后繁，由外而内。 先检查电源，在检查外部线路。 绝大多数故障是线路故障，断线、短路、 接地和接触不良等。 • PLC程序一般不会出问题。 • 对于电气故障要先从简单的地方查起，开 始不要考虑的太复杂。
盾构现场临时施工用电管理
• 盾构施工供电分类
• • • • • • 按照施工设备分类 1、盾构供电 2、配套设备供电 按照电压等级分类 1、高压供电 2、低压供电
TJB高压快速插头
盾构机常用传感器
• 电感感应式接近开关。（有常闭和常开两 种接线方式） • 压力传感器、压力开关。（压力开关也有 常闭和常开两种接线方式） • 电容式流量传感器、流量开关。 • 温度传感器、温度开关。 • 位移传感器（拉线式、磁滞式） • 倾角传感器 • 旋转编码器
盾构机常用传感器
4、盾构常用PLC品牌
• 目前我们单位盾构常用的PLC有西门 子、施耐德、三菱。
• 海瑞克盾构全部用的是西门子 • 维尔特和NFM用的全是施耐德 • 日本小松全是三菱系列
计算机控制及数据采集系统
• 主要完成参数设定、监控、管理功能
–采用组态软件，现场工控机与办公室的管理计算机组 成局域网，将洞内盾构机的信息传输到地面办公室， 并储存起来。
• 编码器
• • • • • • • • • • 它采用PROFI-BUS总线方式与PLC直接通讯；现场无 需调节。在PLC处可以显示全部角度， 它是绝对值型编码器，精度很高。 PLC自动检查通讯线路，线路正常OK、内部有故障PLC 也要显示， 更换编码器要点： 1)安装编码器（对准斜槽直接插入），按图接线。 2)设置地址开关DIP SWITCH、因为 PLC需要找地址。 3)连接PROFI-BUS总线。 4)激活终端电阻（因为只有一个编码器，也是终端） 5)复位（Reset） 6)将管片机转到最下方，设置0位，而后设置左右最大 转角限位，然后转动管片机观测限位是否合适，可随时 修改。
盾构供配电系统
– 高压供配电：由于盾构机整机负荷较大，因此盾构机采用高压10KV供电。 为保证盾构机连续掘进，采用400m(200m)高压软电缆槽和高压电缆卷筒 实现连续不间断供电。 – 变压器：盾构机常用的变压器有波纹密封油浸式和干式变压器两种。油 浸式变压器具有体积小、价格低等优点，但其维护不便；而干式变压器 维护方便，过载能力强，但体积大、价格贵。因此目前一般常见的是盾 构机采用的是全密封油浸式变压器，它使变压器内部与大气隔离，防止 油的劣化和绝缘受潮，增强了运行的可靠性。 – 软启动器：功率较大的电动机直接启动时有较大的冲击电流，为了避免 启动电流对电网的冲击，对大功率的电动机采用软启动器启动，中小功 率的电机采用星三角启动或直接采用启动方式。 – 无功功率补偿：采用补偿电容器在低压端集中补偿的方法，利用无功功 率自动补偿控制器对无功功率进行自动补偿，它实时监测系统的功率因 数，通过控制接触器切换电容组达到动态补偿功率因数的目的。补偿后 的功率因数不低于0.9。
变频器在盾构机上的应用
• 常用的主驱动有液压 驱动和电驱动、变频 驱动模式.目前我们盾 构机上主驱动系统就 采用变频驱动。图为 设备变频柜。
变频器在盾构机上的应用
• 此屏幕为变频柜上简 单调节变频柜的操作 界面。
安全保护电路在盾构的应用
• 安全继电器保护回路，采用紧急按钮、紧 急继电器双接点保护 • 安全保护设计：接近保护开关常闭回路设 计。断线监视功能。 • 绝缘检测 • 高压保护，短路、过流、速断，单相接地 • 接地连续性监测保护，高压快速插头
操作画面
– – – – – – – – 设定界面：设定盾构对象和控制参数 测量界面：显示盾构中各类检测仪器的测量值 掘进界面：施工时主画面，掘进参数、设备状态 历史曲线画面：以曲线形式显示历史施工数据，可按环号查询 报警画面：及时显示盾构设备运转情况和故障报警 报表 动态曲线 铰接画面：用于铰接操作和控制，并显示盾构姿态
盾构现场临时施工用电管理
• 安全用电
• 4、接地系统一定可靠。 接地系统是安全保证的前提。对于接地的 电阻要经常复测，防止由于冬季干旱等原 因造成接地失效。
盾构现场临时施工用电管理
• 节约用电
• 选择合理工况 对于盾构机这样比较大型的设备，针对不 同的地质情况，合适的刀盘转速，螺旋输 送机转速，盾构机推力，在同样的掘进距 离时，能节约较多的电量。 例如：通风机选用变频或双速风机，根据隧 道通风距离选择频率、风量，可以节约大 量电力。
盾构现场临时施工用电管理
• 节约用电 • 及时停机，减少损耗 对于循环式作业的机械设备，在完成某一工序时， 及时的停机，也可以节约大量电力。例如： 泥水盾构机的泥水处理场，在盾构掘进完成后如 果泥水处理效果达到要求，及时的和盾构司机联 络，停机可以节约大量电力。 例如：在掘进结束后，及时停止推进泵、补油泵等 也可以节约大量的电力。
盾构现场临时施工用电管理
• 节约用电
• 安装补偿装置，减少无功损耗。 无功补偿不仅仅是减少功率因数低下供电 局的罚款。也是减少我们自身电力损耗的 良方。
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盾构供配电系统
盾构供配电系统关键点
• 高压断路器的保护整定值 • 低压断路器的保护整定值 • 电机保护热继电器整定一定不要超过电机 额定电流 • 星-三角启动要注意接线正确，防止电源短 路。 • 洞外的高压开关柜在过流、速断的基础上， 建议增加零序电流保护。
盾构机控制系统示意图
盾构主机控制系统
盾构现场临时施工用电管理
• • • • 盾构施工临时用电的几个重要方面 集约用电 安全用电 • • • • • •
• 集约用电的意义 1、最佳的供电容量 （满足盾构施工所需的最小总供电容量） 2、最佳的供电分配 （盾构用电和配套用电负荷中心、箱变容量选择） 3、最少的供电投入 （供电报装费用最节省）
1. PLC的结构
2. PLC的工作原理
• 简单的电机起动控制电路 采用PLC控制:其外部接线 及内部等效电路如图所示。 可将PLC分成3部分：输入 部分、内部控制电路和输 出部分。
3. PLC的工作方式
• PLC是采用顺序扫描、不断循环的方式进行工作 的。PLC的扫描工作过程可分为输入采样、程序 执行和输出刷新3个阶段，并进行周期性循环。
盾构现场临时施工用电管理
• 选择最佳供电容量
• • • • • • • 根据盾构实际生产的过程考虑容量， 1、不能进行简单累加的方法。 2、对不同的设备采用利用系数的方法并不是唯一 的依据。 3、结合外部供电条件、盾构施工时设备同时用电 的情况、小型机具实际的使用情况都是必须考 虑的。
盾构现场临时施工用电管理
– 盾构主机控制系统采用PLC可偏程控制器的特 点
– 盾构是一个机、电、液一体化的工厂化隧道开挖施工机械，是 大型化、自动化、流程化的大型连动机。由于其控制环节多，工 序复杂，并且相互关联，相互影响，任何一个环节出现故障都将 影响正常掘进甚至停机修理，因为了保障盾构机工作的高度可靠 性安全性和易维护性，其控制系统采用了PLC可偏程控制系统。 – PLC可偏程控制系统具有系统功能强、可靠性高、抗震性能好、 编程容易、修改方便、扩充维修容易等一系列优点。 – 采用PLC可编控制系统的特点是盾构机上所有传感器和控制信 号都输入到PLC，所有输出信号都由PLC发出的。方便建立各种 连锁关系。因此PLC可编控制器是掘进机的控制中枢。是掘进机 的大脑和心脏。
• 选择最佳供电容量
• 前期投入用电，后期不用或减少的（施工 降水）。前期用电较少后期增加的设备 （通风机） • 对地质情况分析盾构用电量减少的部分。 • 南北方气候差异，变压器允许过载的部分。
盾构现场临时施工用电管理
• 安全用电 • 1、供电最大电流设置、短路电流设置，零序电流 设置，过载设置。一般由供电部门按照供电方案 设置。 最大电流一般按照变压器容量设置，考虑变压器 的过载能力，一般增加20％。
盾构电气控制系统简介
中铁十二局第二工程有限公司盾构一项目部 赵玮栋
盾构电气控制原理简介
主要内容
• 一、盾构电气控制系 统原理
1、 盾构电气控制系统的组成 2、 PLC控制系统在盾构上的 应用 3、变频器在盾构上的应用 4、常用安全保护电路在盾构 机上的应用 5、常用传感器在盾构机上的 应用 6、盾构机电气系统维修保养
• 二、盾构现场临时施 工用电管理
1、盾构施工供电分类 2、集约用电 3、安全用电 4、节约用电
盾构电气控制系统组成
• • • • • • • • • • •
1、高压供电 2、低压配电 3、PLC自动控制系统 4、计算机数据采集系统 5、机械、液压系统和辅助设备控制，包括：
刀盘驱动系统 推进系统 管片拼装机和管片输送系统 铰接缸系统 螺旋输送机、皮带输送机系统 泡沫和膨润土系统 盾尾密封系统 同步注浆系统 集中自动润滑系统 冷却系统 仿形刀系统
盾构现场临时施工用电管理
• 安全用电 • 2、高压电缆的防护（电缆沟、穿管、穿墙、弯曲、 悬挂、标识） 高压电缆的防护是安全用电的关键一环，在穿越 的路面必须有电缆沟或穿管，不允许有露天地面 敷设，穿墙、弯曲、悬挂电缆都不允许有扭曲， 强弯等应力集中。在入地点、穿墙出悬挂等地方 必须有标识（“高压危险”“xx高压电缆”等）