城市轨道交通电工电子技术(第2版)课件：城市轨道交通供电及用电知识

城市轨道交通电工电子技术（第2版）

活塞连杆组故障诊断与修复城市轨道交通供电及用电知识

教学目标1.掌握城市轨道交通供电系统的组成；2.掌握城市轨道交通电力牵引的制式；3.掌握触电的形式；4.了解安全用电常识；5.掌握城市轨道交通电气防雷、防火和防爆的措施。

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学时

建议学时

5.1.1城市轨道交通供电系统的组成城市轨道交通供电系统是为轨道交通运营提供所需电能的重要系统。电动车辆的牵引以及为轨道交通运营服务的机电设备，包括通风、空调、照明、通信、信号、给排水、防灾报警、电梯、电动扶梯等都依赖并消耗电能。城市轨道交通供电为一级负荷，高度安全可靠、经济合理的供电系统是城市轨道交通正常运营的重要条件和保证。城市轨道交通供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和轨道交通供电系统实现输送或变换，最后以适当的电压等级、一定的电流形式（直流或交流电）供给用电设备。在城市轨道交通供电系统中，根据用电性质的不同可分为两部分，即由牵引变电站为主的牵引供电系统和以降压（动力）变电站为主的动力供电系统。5.1城市轨道交通供电简述

5.1.1城市轨道交通供电系统的组成5.1.1.1电力牵引供电系统城市轨道交通电力牵引供电系统主要由牵引变电站、接触网（架空线或接触轨）、回流线、馈电线、轨道组成，如图5-1所示。一般将接触网、馈电线、轨道、回流线总称为牵引网。其中牵引变电站和接触网是牵引供电系统的主要组成部分。为保证供电安全，牵引变电站均由两个独立的电源供电。又由于轨道交通线路分布范围较广，通常需要在轨道沿线设置多个牵引变电所，采取安全、可靠的供电形式对牵引变电所供电。5.1城市轨道交通供电简述图5-1城市轨道交通电力牵引供电系统示意图

5.1.1城市轨道交通供电系统的组成5.1.1.2动力供电系统城市轨道交通动力供电系统主要由降压变电站、配电所（室）、配电线路组成，如图5-2所示。5.1城市轨道交通供电简述图5-2城市轨道交通动力照明供电系统示意图

5.1.1城市轨道交通供电系统的组成5.1.1.2动力供电系统在动力供电系统中，降压变电站一般每个车站设置一个，有时也可几个车站合设一个；也可将降压（动力）变压器附设在某个牵引变电站之中，构成牵引与动力混合变电站。城市轨道交通车站及区间照明电源采用380/220V系统配电。正常时，工作照明、事故照明均由交流供电，当交流电源失去时，事故照明自动切换为蓄电池供电，确保事故期间必要的紧急照明。5.1城市轨道交通供电简述

5.1.2城市轨道交通电力牵引的制式电力牵引用于轨道交通系统已有100多年的历史，随着经济和科学技术的不断发展，用于轨道交通电力牵引的方式有许多不同的制式出现。这里所说的制式，是指供电系统向电动车辆或电力机车供电所采用的电流和电压制式，如直流制或交流制、电压等级、交流制中的频率（工频或低频）以及交流制中是单相或三相等。城市轨道交通采用直流供电，因为直流电适合于电气牵引的调速要求，而且直流牵引接触网结构简单，建设投资少，电压质量高。国际电工委员会拟定的电压标准为：直流电压750V、1500V和3000V三种。我国国家标准采用DC750V和DC1500V两种。北京城市轨道交通采用750V直流供电电压，上海、广州、南京、深圳等城市轨道交通采用1500V直流供电电压。5.1城市轨道交通供电简述

随着电能的广泛应用，人们越来越认识到安全用电的重要性。做好用电安全工作，提高用电安全技术理论水平，落实保证用电安全工作的组织措施和技术措施，对防止发生电气设备损坏和人身触电事故具有重要意义。5.2.1电流对人体的伤害在供配电系统运行中，电气事故种类很多，可分为电流伤害事故、电磁场伤害事故、雷电事故、静电事故、电气设备事故和电力系统事故。其中人身触电事故是电气事故中常见的一种形式。触电对人体伤害的程度与电流大小、触电时间长短、电流通过人体的途径、电流的种类和电压的高低以及人体的状况有关。根据触电对人体伤害程度的不同，触电主要有电击和电伤两类。电伤是指电对人体外部造成的局部伤害，如电弧烧伤、熔化的金属微粒渗入皮肤的伤害等。电击是指电流通过人体内部，影响及破坏人体内部组织，如使呼吸困难、神经系统麻痹、心脏功能障碍等。绝大多数触电事故是由电击造成的。但在高压触电事故中，这两类伤害也会同时发生。5.2安全用电

5.2.2触电形式根据触电的方式和电流通过人体的途径，触电一般有三种形式，即单相触电、两相触电、跨步电压触电。5.2.2.1单相触电单相触电是指人体在地面或其他接地体上触及一相带电体的触电。大部分的触电事故属于这种情况。这种触电形式的危险程度与配电系统的中性点运行方式有关。如图5-3a）所示，中性点直接接地的系统中发生单相接地时，因接地短路回路的阻抗很小，电流很大，对人的危险性较大；如图5-3b）所示，在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中发生单相接地时，因接地短路回路阻抗大，电流小，其危险性相对较小；如图5-3c）所示，人体接触漏电的设备外壳，也属于单相触电。5.2安全用电

5.2.2触电形式5.2.2.1单相触电

5.2安全用电图5-3单相触电

5.2.2触电形式5.2.2.2两相触电两相触电是指人体两处同时触及两相带电体的触电，如图5-4所示。因相间电压直接加在人体上，其危险性较大。5.2安全用电图5-4两相触电

5.2.2触电形式5.2.2.3跨步电压触电跨步电压触电是指当电气设备发生接地短路故障时，有很大的接地短路电流在大地中流散，从而在接地点周围的地面上产生一个电位分布。接地点的电位最高，距接地点20m的电位约为零。如果有人在接地点周围行走，将在两脚之间出现电位差，即所谓的“跨步电压”。由此而引起的触电事故，称为跨步电压触电，如图5-5所示。5.2安全用电图5-5跨步电压触电

5.2.3安全用电措施5.2.3.1安全电压不带任何防护设备，对人体各部分组织均不造成伤害的电压值称为安全电压。安全电压决定于人体允许的电流和人体电阻。国际电工委员会（IEC）规定，接触电压（相当于安全电压）的限定值为50V，或无纹波直流120V。在特殊情况下，接触电压上限值为交流25V，或无纹波直流60V。我国根据不同的环境条件，规定安全电压为：在干燥、无导电粉末等危险程度较低的建筑物中为50V；一般情况下是36V；在特别潮湿的环境或金属构架上工作时为24V或12V。5.2安全用电

5.2.3安全用电措施5.2.3.2电气安全用具电气运行人员在运行与操作中应正确使用安全用具，确保人身安全。电气安全用具一般分为两大类，即绝缘安全用具和一般防护用具，如图5-6所示。5.2安全用电图5-6电气安全用具分类

5.2.3安全用电措施5.2.3.3电气设备的接地与接零在供配电系统中，为了保证电气设备的正常运行和安全用电，电气设备必须接地或接零。接地是指将电气设备的某一部分与大地作良好的电气连接。接零是指将电气设备在正常情况下，不带电的金属部分（如外壳）与中性线（或称零线）紧密相连接。按其作用的不同，可分为工作接地、保护接地、保护接零和重复接地等。（1）工作接地。为了保证电气设备在正常或发生事故的情况下能可靠地运行，将电路中的某一点接地，称为工作接地。例如三相变压器三相绕组星形连接时中性点接地和避雷设备（避雷针、避雷器）的接地。5.2安全用电

5.2.3安全用电措施5.2.3.3电气设备的接地与接零（2）保护接地。在中性点不接地的三相电源系统中，为了防止因绝缘损坏而遭受触电的危险，将与电气设备带电部分相绝缘的金属外壳或金属构架与大地可靠连接（接地电阻不得超过4Ω），称为保护接地。例如电动机、变压器的外壳接地，如图5-7所示。5.2安全用电图5-7保护接地

5.2.3安全用电措施5.2.3.3电气设备的接地与接零（3）保护接零。在中性点接地的三相电源系统，例如380/220V三相四线制供电系统中，将电气设备的金属外壳与电源的零线（中性线）直接连接，称为保护接零，如图5-8所示。5.2安全用电图5-8保护接零

5.2.3安全用电措施5.2.3.3电气设备的接地与接零（3）保护接零。对于各种单相用电设备，例如各种家用电器（电冰箱、洗衣机等）常用三孔插座和三脚插头与电源连通。使用时应将用电设备外壳用导线连接到三脚插头中间的插脚上，然后通过插座接到电源的零线，以实现保护接零，如图5-8所示。插座上的这根保护接零线要求连接牢固可靠，不允许装设开关或熔断器。5.2安全用电

5.2.3安全用电措施5.2.3.3电气设备的接地与接零（4）重复接地。在三相四线制供电系统中，为了确保保护接零可靠，除了在电源中性点进行工作接地外，还必须在零线的其他地方，按一定的间距进行多次接地，称为重复接地，如图5-9所示。零线上不得装设熔断器或开关设备，应保证零线的安装质量，定期进行检查。5.2安全用电图5-9重复接地

5.2.4电气防雷、防火和防爆5.2.4.1电气防雷雷电分为直击雷、感应雷、球雷和雷电侵入波。雷电产生的强电流、高电压、高温热会给电力系统、人类造成严重灾害。城市轨道交通供电系统中，各站点与控制中心之间相互连接的各类网络、通信系统的大量应用也使得雷电电磁脉冲对系统安全运行的影响日益突出。目前，常采用避雷针、避雷线、避雷网、避雷带和避雷器等避雷装置进行防雷。考虑电磁脉冲对系统运行可靠性的影响，在做好系统接地保护和等电位连接的基础上，应综合运用分流、屏蔽、端口保护等措施解决系统中可能受雷电电磁脉冲干扰的因素，达到整体解决防雷与防电磁脉冲的目的。5.2安全用电

5.2.4电气防雷、防火和防爆5.2.4.1电气防雷图5-10所示为上海地铁中所使用的避雷器及其检测设备。5.2安全用电图5-10避雷器及其检测设备

5.2.4电气防雷、防火和防爆5.2.4.2电气防火几乎所有的电气故障都可能导致电气着火。如设备材料选择不当，过载、短路或漏电，照明及电热设备故障，熔断器烧断、接触不良以及雷击、静电等，都可能引起高温、高热或者产生电弧、放电火花，从而引发火灾事故。预防电气防火，应按场所的危险等级正确地选择、安装、使用和维护电气设备及电气线路，按规定正确采用各种保护措施。在线路设计上，应充分考虑负载容量及合理的过载能力；在用电上，应禁止过度超载及乱接乱搭电源线；对需在监护下使用的电气设备，应“人去停用”；对易引起火灾的场所，应注意加强防火，配置防火器材。当发生电气火灾时，首先应切断电源，同时拨打火警电话报警。不能用水或普通灭火器（如泡沫灭火器）灭火。应使用干粉二氧化碳或“1211”等灭火器灭火，也可用干燥的黄沙灭火。5.2安全用电

5.2.4电气防雷、防火和防爆5.2.4.3电气防爆由电引起的爆炸主要发生在含有易燃、易爆气体、粉尘的场所。在城市轨道交通地下线（站）中应特别注意电气防爆。电气防爆措施主要有：合理选用防爆电气设备，正确敷设电气线路，保持场所良好通风；保证电气设备的正常运行，防止短路、过载；安装自动断电保护装置，对危险性大的设备应安装在危险区域外；防爆场所一定要选用防爆电动机等防爆设备，使用便携式