城市轨道交通电工电子基础课件：城市轨道交通供电系统概述

城市轨道交通供电系统概述电工电子基础任务1城市轨道交通供电系统01任务2城市轨道交通车辆电气系统02任务3安全用电03任务1城市轨道交通供电系统

城市轨道交通供电系统是城市轨道交通的动力来源，为轨道交通运营提供所需电能，在为线路上运行的车辆提供所需要的牵引动力的同时，也为车站、区间、车辆段、控制中心等建筑物的机电设备，包括通风、空调、照明、通信、信号、给排水、防灾报警、电梯等提供所需要的动力照明电能。在城市轨道交通的运营中，供电一旦中断，不仅会造成城市轨道交通运输系统的瘫痪，还会危及乘客生命与财产安全。因此，

城市轨道交通供电系统安全可靠的运行是城市轨道交通正常运营的重要保证和前提。一、城市轨道交通供电系概述城市轨道交通供电系统外部供电系统牵引供电系统动力照明供电系统电力监控系统牵引变电站牵引网降压变电站动力照明配电系统二、城市轨道交通供电系统的组成1.外部供电系统1.外部供电系统

外部（一次）供电系统是从发电厂经升压、高压输电网、区域变电站至主降压变电站的部分。

发电厂生产电能，但一般与用户距离较远，必须将输电电压升高，以减少线路的电压损失和能量损耗，因此在发电厂的输出端连接升压变压器以提高输电电压。目前我国用得最普遍的输电电压等级为110~220kV。通常高压输电线到了各城市或工业区以后通过区域变电站将电能转配或降低一个等级向附近各用电中心送电。

城市轨道交通外部供电系统的供电方式有集中式供电、分散式供电和混合式供电三种。（1）集中式供电集中式供电，就是在城市轨道交通沿线，根据用电容量和线路长短，建设专用的主变电站，主变电站进线电压一般为110kV，经降压后变成35kV或10kV，给牵引变电站与降压变电站供电。主变电站设有两路独立的进线电源。集中式供电，有利于城市轨道交通供电形成独立体系，便于管理和运营。上海、广州、南京、香港、德黑兰地铁等采用集中式供电方案。1.外部供电系统三级电压制集中式供电结构示意图（2）分散式供电分散式供电，就是在地铁沿线直接由城市电网引入多路电源构成供电系统，一般为10kV电压级。分散式供电要保证每座牵引变电所和降压变电所均获得双路电源，要求城市轨道交通沿线有足够的电源引入点及备用容量。1.外部供电系统（3）混合式供电

混合式供电就是将前两种供电方式结合起来，一般以集中式供电为主，个别地段引入城市电网电源作为集中式供电的补充，使供电系统更加完善和可靠。北京地铁一线和环线、青岛地铁南北线等采用混合式供电方案。1.外部供电系统城市轨道交通牵引供电系统主要包括：主变电站、牵引变电站、馈电线、接触网、走行轨及回流线。城市电网的三相高压交流电110kV~220kV经主变电站降低为10~35kV，此电压即为牵引变电站的进线电压。牵引变电站再将10~35kV的三相高压交流电变成适合电动车辆应用的低压直流电。馈电线将牵引变电站的直流电输送到接触网系统上。接触网系统负责将牵引变电站馈出的电能输送到列车上，一般有架空接触网和接触轨两种形式。

电动车辆通过其受流器与接触网（或接触轨）直接接触而获得电能。走行轨构成牵引供电回路的一个部分，回流线将轨道回流返回牵引变电所。2.牵引供电系统

动力照明供电系统主要由降压变电站、动力照明配电系统（包括：配电室、配电线路）组成。其作用是为除城市轨道交通列车以外的其他所有城市轨道交通用电负荷提供电能，包括车站和区间各类照明、扶梯、风机、水泵等动力机械设备，以及通信、信号、事故照明和计算机系统等许多一级负荷。3.动力照明供电系统降压变电站降压变电站

又称电力SCADA系统或者远动系统，电力监控系统是贯穿整个供电系统的监视控制部分，是控制技术在电力系统中的应用。电力监控系统由控制中心、通信通道和被控站系统组成，对全线变电所及沿线供电设备实行集中监视、控制和测量。典型的电力监控系统由以下四部分组成：位于控制中心的电力调度中心主站系统（即中央监控系统）、位于变电所的远程终端（RTU，即变电所综合自动化系统）、通信网络、位于供电维修基地的供电复示系统。4.电力监控系统任务2城市轨道交通车辆电气控制系统一、城市轨道交通车辆电气控制系统组成城市轨道交通车辆电气控制系统牵引传动系统辅助供电系统牵引/制动控制系统车门控制系统二、城市轨道交通车辆电气部件

城市轨道交通车辆电气控制系统中的各种电气部件包括：服务于乘客的车体内固定附属装置，如客室照明、通风、空调等；服务于车辆运行的设备，如蓄电池箱、继电器箱、主控制箱、电动空气压缩机组等；保障列车安全、正常、舒适运行的其他系统，如列车诊断系统、列车自动控制系统（ATC）等。二、城市轨道交通车辆电气部件庞巴迪公司与长春客车厂生产的地铁车辆的主要电气设备配置拖车(TC)动车（Mp）动车（M）任务3安全用电一、基本概念（一）“地”和对地电压大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体，拥有吸收无限电荷的能力，而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变，并趋于零。因此，“地”通常作为电气系统中的参考电位体，零电位的地方就称为电气上的“地”。对地电压是指电气装置的接地部分与零电位“地”之间的电位差。（二）接地将电气设备的某些部分与土壤间作良好的电气连接，称为接地。直接与土壤接触的金属导体称为接地体或接地极。连接于电气设备接地部分与接地体间的金属导线称为接地线。在电力系统中，应用较多的接地方式有工作接地、保护接地和保护接零。（1）工作接地电力系统根据运行要求，将中性点接地的方式称为工作接地，如图所示。当某一相出现接地故障时，相当于单相短路，接地电流较大，保护装置迅速动作，立即切断故障设备。工作接地时，触电电压接近相电压（220V），有人身危险。电力系统根据运行要求，将中性点接地的方式称为工作接地。工作接地将电气设备的金属外壳与接地装置进行电气连接的方式称为保护接地。保护接地将电气设备的金属外壳与电力系统的中性点直接进行电气连接的方式称为保护接零。保护接零（三）接地电流和接地电阻当由于某种原因有电流流入接地体时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，这一电流称为接地电流（或流散电流），接地电流流散的范围称为散流场。当系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电流叫作接地短路电流。接地装置的对地电压与接地电流之比为接地电阻。（四）接地装置接地装置由接地体和接地线组成。二、触电方式与急救措施（一）电流对人体的伤害当人体接触带电体时，电流流过人体，称为触电。发生触电时，电流会对人体产生不同程度的损伤，这种损伤包括电击和电伤两种。1.电击电击是电流通过人体，使人的内部机体组织受到损伤。电击致伤的部位主要在人体内部，而在人体外部不会留下明显痕迹。2.电伤电伤是电流对人体外部造成的局部损伤，一般造成电伤的电流都比较大。电伤在机体表面留下明显的伤痕的同时，其伤害作用可能深入体内。3．电流对人体危害的因素（1）通过人体电流的大小

感知电流是指人体能够感觉到的最小电流，成年男子平均感知电流约为1.1mA，成年女子约为0.7mA。感知阈值定为0.5mA，并与时间因素无关。

摆脱电流是指人触电后能自行摆脱电源的最大电流，从安全角度考虑，规定成年男子的允许摆脱阈值电流为9mA，成年女子为6mA。

致命电流是指在较短的时间内危及生命的电流，致命电流为50mA。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般可按30mA考虑。（2）电流通过人体的持续时间电击时间越长，电流对人体引起的热伤害、化学伤害及生理伤害就愈严重。（二）触电方式人体的触电一般有单相触电、两相触电、跨步电压触电、接触电压触电等几种类型。1.单相触电在人体与大地之间互不绝缘情况下，人体的某一部位触及到三相电源线中的任意一根导线，电流从带电导线经过人体流入大地而造成的触电伤害。单相触电又可分为中性线接地和中性线不接地两种情况。（1）中性点接地电网的单相触电（2）中性点不接地电网的单相触电人体所触及的电压是相电压，在低压动力和照明线路中为220V。电流经相线、人体、大地和中性点接地装置而形成通路。中性点接地电网的单相触电当站立在地面的人手触及某相导线时，由于相线与大地间存在电容，所以另外两相有对地的电容电流流入大地，并全部经人体流入到人手触及的相线。中性点不接地电网的单相触电2.两相触电

两相触电，也叫相间触电，这是指在人体与大地绝缘的情况下，同时接触到两根不同的相线，或者人体同时触及到电气设备的两个不同相的带电部位时，电流由一根相线经过人体到另一根相线，形成闭合回路，如图所示。两相触电比单相触电更危险，因为此时加在人体上的是线电压。3.跨步电压触电当电气设备的绝缘损坏或线路的一相断线落地时，落地点的电位就是导线的电位，电流就会从落地点（或绝缘损坏处）流入地中。如果有人走近导线落地点附近，由于人的两脚电位不同，则在两脚之间出现电位差，这个电位差叫做跨步电压。跨步电压触电情况，如图所示。4．接触电压触电

电气设备的金属外壳，本不应该带电，但由于设备使用时间过长，内部绝缘老化，造成击穿；或由于安装不良，造成设备的带电部分碰壳；或其他原因使电气设备的金属外壳带电时，人若碰到带电外壳，人就要触电。这种触电称之为接触电压触电。2.现场急