城市轨道交通车辆电器绪论和用电安全

1、 城市轨道交通车辆电器 电子教案 教学时间分配单元一 2.5学时单元二 5.5学时单元三 6学时单元四 4 学时单元五 4学时单元六 12学时单元七 8 学时 单元八 14学时单元九 22学时合计 64学时绪论 城市轨道交通及其发展(5T)四、城轨电器的工作条件及基本要求二、电器的定义三、牵引电器及分类五、发展概况及趋势一、城市轨道交通概述1城市轨道交通及其发展一、城市轨道交通的概念和特点（一）城市轨道交通的概念 城市轨道交通是指在城市公共客运交通系统中以电能为动力、具有固定轨道线路、配备运输车辆及服务设施的快速大运量公共交通设施和方式。（二）城市轨道交通的特点 1运量大2准时3快捷4舒适5安

2、全 6占地少，不破坏地面景观 7低污染8投资大，技术复杂，建设周期长什么是城市轨道交通？1城市轨道交通及其发展二、城市轨道交通的类型1有轨电车 大连老式有轨电车 上海老式有轨电车 大连现代化有轨电车上海现代化有轨电车1城市轨道交通及其发展二、城市轨道交通的类型2地下铁道 序号项目技术参数序号项目技术参数1高峰小时单向运送能力30000-70000人8安全性和可靠性较好2列车编组4-8节，最多11节9最小曲线半径300m3列车容量3000人10最小竖曲线半径3000m4车辆构造速度89-100km/h11舒适性较好5平均运行速度30-40km/h12城市景观无大影响6车站平均间距600-2000

3、 km/h13空气污染，噪声污染小7最大通过能力30对/h14站台高度一般为高站台，乘降方便 地铁主要技术参数1城市轨道交通及其发展二、城市轨道交通的类型3轻轨 地面轻轨 高架轻轨1城市轨道交通及其发展二、城市轨道交通的类型4.独轨 跨坐式独轨 悬挂式独轨1城市轨道交通及其发展二、城市轨道交通的类型5.磁悬浮 常导吸型磁悬浮列车 常导吸型磁悬浮列车悬浮原理示意图 超导斥型磁悬浮列车 超导斥型磁悬浮列车悬浮原理示意图1项目一城市轨道交通及其发展二、城市轨道交通的类型6.新交通系统 日本自动导向交通系统 美国新交通系统1城市轨道交通及其发展三、城市轨道交通系统组成（一）设备保障类1城市轨道交通及其

4、发展三、城市轨道交通系统组成（二）运营管理类1城市轨道交通及其发展一、城市轨道交通的发展（一）城市轨道交通萌芽阶段（19世纪初19世纪末） （二）城市轨道交通初步发展阶段（19世纪末20世纪20年代）（三）城市轨道交通的停滞萎缩阶段（20世纪20年代至40年代末）（四）城市轨道交通复苏阶段（20世纪50年代至60年代）（五）城市轨道交通高速发展阶段（20世纪70年代至今）1城市轨道交通及其发展二、城市轨道交通运营网络化（一）运营网络构成条件和效率（二）网络运营对客运服务的要求（三）网络运营对票务清算的要求（四）网络运营对运营安全的要求1城市轨道交通及其发展城市轨道交通的发展与运营网络化二、城市

5、轨道交通运营网络化（一）运营网络构成条件和效率（二）网络运营对客运服务的要求（三）网络运营对票务清算的要求（四）网络运营对运营安全的要求 绪 论 1、电器的定义： 电器的产生：来源于电能的应用，产生工程实践中。 电器的定义：自动或手动接通和断开电路，对电路或非电路对象起控制、调整、保护及检测作用的电工设备，称为电器。2、电器的分类： （1）按接入的电路分:主控电器,辅助电器,控制电器. (2) 按用途分:控制电器,保护电器,检测电器. (3)按电流种类分: 交流,直流电器. (4)按电压种类分: 低压和高压电器. 3,城市轨道交通电器的工作条件和基本要求.(1),振动问题.垂直；纵向；横向方面

6、的震动。(2),工作环境问题.(3),操作频率问题.(4),空间安装位置问题问题. 4,城市轨道交通电器的发展 随着我国电气化铁路及电力机车技术的迅速发展，城市轨道电器在产品的结构、形式、质量方面都有了很大的改进和提高。在国产电力机车中，不断地采用了性能较好、运行可靠及免维护的接触器及继电器，真空断路器在电力机车上得到应用，无触点电器在机车上也得到越来越多的应用。城市轨道电器发展的一般趋势概括起来有以下几个特点： (1)从有触点电器逐步过渡到无触点电器，且使两者互相结合，取长补短。 随着电子技术的迅速发展，使用电子元件的无触点电器得到了广泛的应用。无触点电器有很多优点，主要是：不怕振动、工作可

7、靠、操作频率高、寿命长、体积小、质量小、维修方便，适用于防火、防爆场合，有利于实现系统的自动化且动作可靠、灵敏。但也有不足之处，主要缺点是：导通时有较大的管压降，阻断时有较大的残余电流，不能完全切断电路；功率损耗大；承受过载和过电压的能力差。基于此，在机车电器的发展中，有触点电器与无触点电器联合使用，各自发挥其优点，从而推动机车电器的发展。 (2)从单个电器过渡到成套电器或成套装置。 所谓成套装置，不是指将一般结构的电器简单地、机械地连在一起，而是将所有电器、组件和小体积的零件按照一定的要求，有机地组装在一起。目前，电力机车同一电路中的电器安装在同一屏柜上，这样既便于安装又便于检修。 (3)趋

8、向于标准化、系列化、通用化、小型化。 总之，城市轨道电器是向着提高工作可靠性、电气寿命，提高分断能力及减小体积、简化拆装线路、降低费用的基本方向发展。随着我国电力机车更新换代速度的加快，将有更多性能及质量上乘的电器产品应用在电力机车上。 上 篇 电器基本理论 单元 1 电器安全1 安全用电原则 1.1电力系统及供电质量 1)电力系统 电力系统 是由发电机发出的电压经升压变电所升压后，由高压输电网输送到城镇或工业集中区；再经降压变电所降压，然后，经过杆上变压器或车间变电所一般将电压变成380220 V，再分配给低压用电设备使用。 电力系统的组成 包括发电设备、电力输送设备和用电设备等三大部分组成

9、。如图8.1所示为电力系统组成的一个实体示意图。由图1-1可见，输电系统完成电能的发生、传输和高压用户的供电。配电系统完成配电和用户使用。从发电厂到用户，由变压器完成升压、传输、降压过程，其目的是利用高压传输可以有效减少电能损失。图1-1电力系统的构成 2) 供电质量 供电质量包括供电的可靠性、电压质量、频率质量及电压波形质量四个方面。（1）供电的可靠性 可靠性是用事故停电到恢复供电所需时间的长短来反映的。用电负荷可分成一类负荷、二类负荷、三类负荷。各类负荷对电源的质量要求不同，因而采用的供电方式也不同。 一类负荷：突然停电将造成人身伤亡，或造成重大的政治影响，或使重大设备损坏且难以修复，或造

10、成爆炸、火灾、中毒、混乱等。如医院、重要大型企业、交通枢纽、从事国防活动的公共场所等。一类负荷对供电电源的要求是应有两个独立电源供电。 二类负荷：突然停电将在经济上造成较大损失。如引起设备损坏、大量产品报废，造成重大减产，大量人员集中的公共场所秩序混乱。如某些化工厂、炼钢厂、大型影剧院等。二类负荷对电源的要求也是采用两个独立电源供电，但在投入的快速性上略低于一类负荷的要求。 三类负荷：较长时间中断供电造成的损失不很严重的负荷。如有些机械行业工厂停电只造成减产。三类负荷对电源的要求只需单（2）电压质量 国家规定，35kV及以上供电电压允许偏差为+10%-10%；10kV及以下的供电电压允许偏差为

11、+7%-7%；220V单相供电电压允许偏差+5%-10%。若变化幅度超过规定供电电压偏差标准，会使用户设备不能正常工作。例如三相异步电动机，电压降低过多会使转矩减小，温升增高，而导致产生事故。（3）频率质量 我国交流电力设备的额定频率为50Hz。频率偏差一般不超过+0.5Hz-0.5Hz。若电力系统容量达3000MW或以上时，频率偏差不得超过+0.2Hz-0.2Hz。若频率偏差超过规定标准，影响用户设备正常工作。（4）电压波形质量 由于大型可控硅整流装置、一些新元件的使用，导致供电系统中电流，电压波形发生变化，使其它用电设备损耗增大、寿命缩短。过大的畸变还会影响一些电气设备正常工作。 1.2

12、安全用电常识 安全用电包括供电系统安全、用电设备安全及人身安全三个方面，它们是密切相关的。供电系统的故障可能导致设备的破坏和人身伤亡等重大事故，而用电事故也可能导致电力系统局部或大范围停电，甚至造成严重的社会灾难。随着电气化的发展，人类接触电的机会增多，发生触电的事故也日趋增多。为此，必须掌握一定的安全用电知识，采取各种安全保护措施，防止可能发生的用电事故，确保安全。 1.2.1 人体触电 人体因触及带电体或人体与带电体之间产生闪击放电，使人体受到电的伤害，称为触电。触电对人体的伤害可分为电伤和电击两类。电伤是电流对人体外部的伤害，如电弧溅伤、电烙伤等。电击是有电流通过人体内部，使人体内部器官

13、受伤，如呼吸中枢麻痹、肌肉痉挛、心室颤动等，严重时将危及生命安全。电击造成的危害程度与电流通过人体的大小、频率、时间、途径及人体健康状况有关。当通过人体的工频电流超过50mA，且通过时间超过1s 时，可能造成生命危险。 一般人体电阻在800 至几万欧不等，而皮肤潮湿，有损伤都会使阻值下降。因此对人体而言，我国规定36V以下为全电压。人体常见的触电方式有以下三种。 图1-2 触电方式 1）单相触电 人体触及三相电源中任一根相线，而又同时和大地接触，称为单相触电，如图1-2（a）所示。设电源相电压为220V，接地电阻Re为4、人体电阻取800，则通过人体的电流为 可见，这个电流是非常危险的。（2）

14、两相触电 人体同时触及三相电源中两根相线，称为两相触电，如图8-2（b）所示。与单相触电比较，电压高倍，而且电流流经心脏，比单相触电更加危险。（3）跨步电压触电 高压电线及电气设备发生接地事故时，电流在接地点周围产生电压降，当人体在接地点周围行走时，两脚之间有一定的电压，称为跨步电压。离接地点越近，跨步电压越大。这种触电方式称为跨步电压触电，如图1-2（c）所示。 1.2.2 使用电气设备时防止触电的保护措施由于电气设备的绝缘损坏或安装不合理等原因出现金属外壳带电的故障称为漏电。设备漏电时，会使接触设备的人体发生触电，甚至还会导致设备的烧毁、电源短路等事故，必须采取一定的防范措施以确保安全。1

15、保护接地 在电源中性点不接地的供电系统中，将电气设备的金属外壳与接地体（埋入地下并直接与大地接触的金属导体）可靠连接。这种方法称为保护接地。通常接地体为钢管或角铁，接地电阻不允许超过4。如图1-3为保护接地原理图。当设备漏电，人体触及漏电设备时，相当于人体（电阻为Rb）与接地体（电阻为Re）并联。由于人体电阻远远大于接地体电阻（Rb Re），所以漏电电流将经过接地体电阻Re和线路漏电阻R1形成回路，导致通过人体的电流非常微小。接地体电阻愈小，人体承受的电压也愈小，愈安全。 2保护接零 在电源中性点已接地的三相四线制供电系统中，将电气设备的金属外壳与电源零线相连，这种方法称为保护接零。如图1-4

16、为保护接零的原理图。图1-3保护接地图1-4保护接零 1.2.3 触电急救 凡遇到有人触电，必须用最快的方法使触电者脱离电源。若救护人员离电源的开关较近，则立即切断电源，否则应用木棒或竹竿等绝缘物使触电者脱离电源。不能赤手空拳去拉触电者。触电者脱离电源后，应立即进行现场紧急救护，不可盲目给触电者注射强心针。当触电者出现心脏停跳、无呼吸等假死现象时，主要采用以下救护方法。1人口呼吸法 适用于有心跳但无呼吸的触电者。救护方法的口诀是：病人仰卧平地上，鼻孔朝天颈后仰，首先清理口鼻腔，然后松扣解衣裳。捏鼻吹气要适量，排气应让口鼻畅。吹二秒来停三秒，五秒一次最恰当。2胸外挤压法 适用于有呼吸但无心跳的触

17、电者。救护方法的口诀是：病人仰卧硬地上，松开领扣解衣裳。当胸放掌不鲁莽，中指应该对凹膛。掌根用力向下按，压下一寸至半寸。压力轻重要适当，过分用力会压伤。慢慢压下突然放，一秒一次最恰当。当触电者既无呼吸又无心跳时，可以采用人口呼吸法和胸外挤压法进行急救。应先口对口（鼻）吹气两次（约5秒内完成），再作胸外挤压15次（约10s内完成），以后交替进行。1.3 电气火灾的防范及扑救常识 电气设备引起火灾的原因很多，其主要原因是：设备或线路过载运行；供电线路绝缘老化，受损引起漏电、短路；设备过热，温升太高引起绝缘纸、绝缘油等燃烧；电气设备运行中产生明火（如电刷火花、电弧、电炉等）引燃易燃物；静电火花引燃等

18、。 为了防范电气火灾的发生，在制造和安装电气设备、电气线路时，应减小易燃物，选用一定阻燃能力的材料减小电气火源。一定要按防火要求设计和选用电气产品，严格按照额定值规定条件使用电气产品，按防火的要求提高电气安装和维修水平，主要从减小明火、降低温度、减小易燃物三个方面入手。另外还要配备灭火器具。 电气火灾一旦发生，首先要切断电源，进行扑救。带电灭火时，切忌用水和泡沫灭火剂。应使用不导电的灭火剂。如二氧化碳灭火器、干粉灭火器、四氯化碳灭火器、卤代烷灭火器、1211（二氟一氯一溴甲烷）灭火器等。 1.4 节 约 用 电 1.4.1 计划用电 实行计划用电是促进我国国民经济全面发展的一项长期方针。根据保

19、证重点、择优供应、统筹兼顾的原则来编制电力分配方案，具体方法为： （1）用电单位应按与地方电网达成的用电协议进行用电。地方电网可对用电单位采取必要的限电措施,定出奖惩制度。 （2）对用电单位要建立用户档案,定期检查供用电设备的安装容量、用电性质、用电规律、用电负荷大小以及用电的时间等，还要了解用电单位目前单位产品的电耗、浪费电力情况及不合理用电情况。 （3）根据用电管理部门向用电单位下达的用电指标来核实其单位产品的电耗（kWh/台）；总用电量（kWh/年或kWh/月）；负荷最大需要量及高峰、低谷的用电负荷（kW）；周休日、生产班次、上下班时间；让峰填谷设备的用电时间等。 供电部门希望用电单位能

20、配合电网系统及时调整负荷，使电网全日负荷尽可能均衡及尽可能减少高峰期用电，鼓励低谷期用电，以保证电力系统安全、稳定、合理、高效运行。 1.4.2 节约用电 搞好电能的节约工作，必须落实在技术改造和科学管理两个方面。1更新淘汰现有低效率的供用电设备 用高效率的电器设备取代低效率的电气设备，节电的经济效益会十分显著。如新型号Y系列电动机与老型号的JO2系列电动机相比，效率有了明显的提高；再如涂覆稀土元素荧光粉的节能荧光灯，其9W的照度相当于60W的普通白炽灯的照度，而使用寿命又比普通白炽灯长2倍以上。 2改造现有耗能大的供用电设备 对耗能大的电气设备进行改造是节能的一项有效措施。例如一台1000k

21、VA的电力变压器，原采用热轧硅钢片铁心，空载损耗为6.5kW，后改用冷扎硅钢片铁心，测定空载损耗为2.5kW，一年约节约电能3.5104kWh。3合理使用变压器、电动机、电焊机 一般中小型变压器在60%85%额定容量时效率最高，使用时应尽量避免在空载或轻载下运行。如果长时间轻载，则应考虑更换小容量变压器。对电动机等用电设备，轻载运行是很不经济的，应重新选配合适的电动机。电焊机操作过程中，空载间隙时间较长，浪费电力，可加装空载自动节电装置。4采用无功补偿设备，提高功率因数 工厂用电负荷主要是感性负荷（如变压器、电动机等），功率因数较低，为了减少无功损耗，应加装无功补偿装置，如电力电容等，这样可提

22、高功率因数。 1.5 安全用电1.5.1安全用电原则 (1)不靠近高压带电体(室外、高压线、变压器旁)，不接触低压带电体。 (2)不用湿手扳开关，插入或拔出插头。 (3)安装、检修电器应穿绝缘鞋，站在绝缘体上，且要切断电源。 (4)禁止用铜丝代替熔断丝，禁止用橡皮胶代替电工绝缘胶布。 (5)在电路中安装漏电保护器，并定期检验其灵敏度。 (6)功率大的用电器一定要接地。 (7)不能用身体连通火线和地线。 (8)使用的用电器总功率不能过高，否则引起电流过大而引发火灾。 (9)任何电器线路、设备未经本人验电以前一律视为有电，不准触及。需接触操作时，应切断该处电源，并经验电(对电容性设施还应放电)确认

23、，方能接触作业。对与供、配电网络相联系部分，除进行断电、放电、验电外，还应挂接临时接地线，开关上锁，防止停电后突然来电。 (10)动力配电盘上的闸刀开关，禁止带负荷拉、合闸，必须先将用电设备开关断开方能操作。手工合(拉)闸刀开关时，应一次推(拉)到位。处理事故需拉开带负荷的动力配电盘上闸刀开关时，应戴绝缘手套和防护眼镜，或采取其他防止电弧烧伤和触电的措施。 1.5.2电工安全操作规程（P8）(11)维修电器线路时，应采取必要的措施，在开关手把上或线路上悬挂“有人工作、禁止合闸”的警告牌，防止他人中途送电。 (12)使用测电笔时，要注意测试电压范围，禁止超范围使用，电工人员一般使用的测电笔，只许在500V以下电压使用。 (13)工作中所有拆除的电线要处理好，带电线头应包好，以防发生触电。 (14)所用导线及熔断丝，其容量大小必须合乎规定标准，选择开关时，必须大于所控制设备的总容量。 (1