《城市轨道交通车站设备》课件-8

地铁供电电源一般不单独设立供电系统，而是取自城市电网，将城市电网的高压电通过输送或变换，以适当的电压等级供给轨道交通设备，以保证轨道车辆电源或地铁车站电源的供应。根据用电性质不同，地铁供电系统分为两部分：以牵引变电所为主组成的牵引供电系统和以降压变电所为主组成的动力照明供电系统。低压配电与照明系统是确保地铁车站正常运行不可缺少的部分，其运行状态直接关系着整个地铁车站的日常运行。项目导读教学目标掌握低压配电系统的构成、负荷分类及供电方式；掌握低压配电系统的控制方式；掌握照明系统的事故照明工作原理；了解低压配电与照明系统日常维护及故障处理。课堂教学或城市轨道交通车站（实训基地）现场。教学环境教学实施多媒体设备或低压配电系统设施设备。任务一低压配电与照明系统概述2013年3月30日晚7时许，深圳地铁3号线龙岗爱联站往双龙方向一列列车驶入塘坑站，到站之后，工作人员进入车厢清客。一些乘客下车后原地等候，站台上很快挤满了人。工作人员告知列车无法继续运行，请乘客改乘公交车。由于当天正下着雨，现场比较混乱。直至晚上10时，该地铁在官方微博发布信息：事故原因初步查明，由于多次持续雷暴及强风天气，造成地铁3号线高架段龙岗爱联站供电电缆故障，3号线调度控制中心及时组织客运调整，运营公司立刻组织抢险，迅速排除故障，全线已恢复正常运行。思考：地铁供电系统的主要作用有哪些？引导案例一、地铁供电系统地铁供电系统将城市电网的高压电通过输送或变换，以适当的电压等级输送到地铁车站，其输送过来的电源包括两部分：送给地铁车辆作为牵引电源；送给地铁车站作为低压配电电源与照明电源。如图6-1所示，虚线2上方为外部供电系统，虚线2下方为地铁供电系统，它由以牵引变电所为主组成的牵引供电系统和以降压变电所为主组成的动力照明供电系统组成。低压配电与照明系统在城市轨道交通中占据一定地位，它的可靠性、安全性决定了AFC、通信信号、环控系统（BAS）、FAS以及消防系统的运行质量，是地铁正常运营必备的重要电力保障。图6-1地铁供电系统与外部电源的供电系统图二、低压配电系统的作用低压配电系统的作用是将低压电力安全、可靠、合理地配置给各个用电负荷，具体要求如下。（1）安全性。能够尽量防止人身触电，保证设备的正常运行，火灾时能保证供电的正常运行。（2）可靠性。保证地铁运营时刻的持续不间断供电，保证运营高峰时期的用电负荷容量（变压器/线缆/开关/继电器），保证良好的配电质量，有良好的过电流和过电压保护，使整个系统能在恶劣的气候条件下可靠地运行。（3）合理性。保证重点负荷的供电，经济运行，节约用电，让整个低压配电系统平稳运行。拓展链接城市轨道交通有两种接触网供电的形式：第三轨式接触网及架空式接触网。城市轨道交通第三轨式接触网一般采用的供电制式为直流750V，架空式接触网一般采用的供电制式为直流1500V。根据不同适用范围，选择不同类型与特点的接触网供电，是非常必要的。从城市发展及安全和经济性分析比较，采用DC1500V供电即架空式接触网形式有一定的优越性。任务二低压配电系统2012年11月18日中午11时55分左右，上海地铁3，4号线宝山路站发生线路故障，导致这两条线路部分区段列车停运，停运区段采用公交短驳。直到下午13时50分，故障才得以排除，整个影响时间近2小时。对此，有乘客提出疑问，到底是什么样的故障，居然导致地铁部分停运了这么长时间？据上海地铁官方发布的信息显示，事发于中午11时55分左右，为宝山路站触网故障，一开始仅3，4号线宝山路往中潭路方向列车限速运行，发车班次间隔延长，预计影响时间10分钟以上。不过，到了11时59分，上海地铁官方微博即宣布，3号线中山公园往虹口足球场区段、4号线外圈宜山路往临平路区段停运，即3号线上海南站至中山公园区段、虹口足球场至江杨北路区段缩线运营，4号线宜山路至临平路区段缩线运营。停运区段采用公交短驳。由于当天是休息天，客流相较工作日少，并且运营调整区段中，大部分车站均有其他线路可达，故对乘客出行影响不是很大。但是，由于故障段修复所需时间较长，对停运段及3，4号线维持运营段的列车运行时间及发车间隔都将有较大影响，运营方建议有急事的乘客不要乘坐3，4号线，尽早通过其他线路或交通方式及时调整出行路径。直到下午13时50分，地铁官方才宣布故障已排除。3，4号线已恢复原先正常交路运行，并取消3，4号线换乘车站客流限制换入措施，全线运营逐步恢复正常。原因分析：本次3，4号线运营受影响是由于宝山路站触网变形。事发后，技术人员第一时间赶往现场抢修，但由于触网变形后的重新调整需要非常谨慎、细致，因而维修的时间较长。引导案例低压配电系统主要用于为车站电气设备（消防设备、AFC设备、通风设备、给排水设备等）提供380V交流三相或220V交流单相电源。低压配电系统与供电系统的专业接口在400V低压开关柜进线开关上口；与末端用电设备系统的专业接口在末端用电设备控制箱进线开关上口。低压配电系统是以降压变电所为基础，将城市电网10kV中压配电降压为380V/220V或660V/380V的低压电，是地铁配电系统的重要部分。引导案例一、低压配电的构成供配电系统由供电系统、输电线路和用电负荷三部分组成。相应地，低压配电系统对应上述三个部分，分别为低压开关柜、低压电缆线路和低压配电箱。变电所内设有低压开关柜，各级设备的负荷电源都从低压开关柜接引，通过低压电缆线路向各个用电设备配电，如图6-2所示。图6-2地铁车站低压配电方式示意图二、低压配电负荷的分类按用途不同，低压配电负荷可分为动力设备和照明两类负荷。1按用途分类1）动力设备负荷动力设备负荷主要包括通信、防灾报警、信号、FAS、AFC设备、屏蔽门、风机、空调器、气体灭火、垂直电梯、污水泵、EMCS；扶梯、检修插座；冷冻机组、空调水泵、冷却塔、清扫插座等。2）照明负荷照明负荷主要指车站和隧道内的各类照明。按动力设备的重要程度不同，低压配电负荷可分为以下三个级别。2按动力设备的重要程度分类1）一级负荷一级负荷包括消防设备、通信、信号、AFC设备、事故风机、排风机、排烟机、废水泵和屏蔽门等。一级负荷设备极为重要，一级负荷设备的停电，将可能引起运营的延误或乘客疏散的困难，导致较大伤亡事故。一级负荷采用两路独立电源供给，并配有UPS电源。2）二级负荷二级负荷包括一般风机、自动扶梯、直升电梯及污水泵等。二级负荷设备较为重要，二级负荷设备的停电，将可能引发运营的延误或乘客疏散的困难，导致一定程度受伤事故发生。二级负荷采用两路独立电源供给。3）三级负荷三级负荷包括空调机、冷水机组、清扫及检修等设备。三级负荷相对重要性较低，三级负荷的停电会导致乘客舒适度下降，但不会导致伤亡事件。三、低压配电设备的供电方式不同负荷、不同供电系统的供电方式各有不同，主要有以下三个级别。1一类负荷供电方式一类负荷设备，如通信系统、信号系统和站控室等，系统由降压变电所低压柜Ⅰ、Ⅱ段母线（即两路引自变电器电源）各引一路电源到设备附近，在设备末端设双电源自动切换箱。相对集中的小容量一级负荷，为节省投资可共用一个双电源自动切换箱就近配电。二类负荷设备，如自动扶梯与污水泵等，系统由降压变电所低压柜Ⅰ或Ⅱ段母线引一路电源，当所在母线故障时母联开关投入，由另一母线供电。当电网只有一路电源时，允许将其从电网中切除（人工切除）。2二类负荷供电方式三类负荷设备，如环控三类负荷、冷水机组及空调机等，系统由降压变电所低压柜三级负荷总开关引来一路单电源，一路总进线电源故障时自动被切除，人工复位。在火灾情况下，FAS系统直接切断三级负荷总电源。3三类负荷供电方式四、低压配电系统的控制为保障低压配电设备的安全使用，系统采用了多种控制设备，分别对各配电设备进行控制，如控制通风机运行、控制电梯运行的各种控制设备，控制方式一般分为就地控制和综合控制两种方式。1就地控制就地控制是指在设备附近便于直接控制的控制方式。例如，自动扶梯一般采用就地控制方式，事故状态下才会采用综控室联动控制方式，以紧急停止扶梯运行。如图6-3所示为自动扶梯的就地控制按钮，其中，红色为紧急停机按钮，紧急情况下按此按钮，可以紧急停机。图6-3自动扶梯的就地控制按钮2综合控制综合控制是指在车站综合控制室由EMCS系统实现对风机、空调、水泵等设备的控制与监视，并将采集的信息送至中央控制室。除了以上两种控制方式外，在环控电控室内可对各环控设备进行控制，以保证环控的整体运行。拓展链接电气线路或设备绝缘损伤后，在一定的环境下，对靠近的物质（穿线金属管、电气装置金属外壳、潮湿木材等）会发生漏电，使局部物质带电。当电气设备发生漏电即碰壳短路时，设备外壳、保护接零线（保护接地线）、零线（大地）将形成闭合回路，漏电电流很大，会使熔断器动作而切断电源。但是由于诸多原因的存在，如熔断器规格可能人为加大数倍或被铜丝代替、接地装置不符合要求造成接地电阻较大、接地线接地端子连接不牢、保护装置失灵或设置不合理等，过流保护装置可能起不到过流保护作用，这样漏电一旦发生，将持续存在，从而导致触电或电气火灾事故。任务三地铁照明系统引导案例如图6-4所示为某地铁车站出入口的照明设计，请分析其出入口照明的问题。图6-4地铁车站出入口的照明设计只有两套下照灯照度不均匀缺乏标志照明缺乏立面照明思考：地铁车站如果没有完善的照明系统将会是何种局面？地铁车站照明系统的设计应遵循什么原则？一、地铁照明系统的功能及设计原则1地铁照明系统的功能地铁车站中的地下光环境较为特殊，主要表现在长期没有自然光，导致车站内外光度差异大。因此，在进行照明设计时，必须对地下照明进行精密的设计，使照明系统具有下列功能。（1）保证站内环境的明亮和乘客的舒适性。（2）保证车站照明能够辅助乘客更好地完成乘降等活动，并能够保证在特殊、危险时刻的疏散活动。（3）地铁日益成为人们文化活动的一个组成场所，车站的照明系统也需具备一定的艺术感染力和文化内涵。2地铁照明系统的设计原则鉴于对地铁车站照明功能的多方面要求，在照明系统设计过程中，需注意以下基本原则。（1）避免使出入地铁的人员感受到过大的亮度差别。（2）保证停留在地铁站内人员的安全性和舒适感。为了提供舒适的环境，地铁中的灯具布置需要具备照度充足均匀、维修方便、安全、灯泡安装容量小、布置整齐美观、与建筑空间相协调、光线射向适当、无眩光、无阴影等特点，如图6-5所示。图6-5地铁照明示意图（3）光源的光色和灯具的安装位置都不能与信号图像相混淆。灯具的颜色一般为正常白色，不能因为美观等设置其他颜色，如红色、绿色等具有特殊指示含义的颜色。（4）照明方式按照视觉工作程度、照度、显色性、配光及布置方法等因素选择。照度标准如表6-1所示。名称平均照度的

平面位置平均照度（lx）应急照明

（lx）低中高车站站厅、自动扶梯地入口通道及公共区楼梯工作长室、车站综合控制室工作面200250300100售票机工作面20025030030进出站闸机工作面20025030030机械风道地面503通信、信号机械室工作面15015办公区走廊地板10010一般办公管理用房工作面1000区间隧道轨顶面203渡线、线岔、折返线轨轨顶面203变电所工作面150100各种机房工作面10010表6-1地铁车站基本位置照度标准表如图6-6所示为车站进出站闸机工作面照明图。图6-6车站进出站闸机工作面照明图（5）安全节能环保。地铁中，为了实现节能，照明系统设置自动开关时间。（6）具备有一定的时代感，反映车站的主题和文化。3地铁照明常用灯具的选择灯具选择要从亮度的要求、颜色以及节能的角度来考虑。例如，地下照明采用荧光灯，事故照明采用白炽灯，区间照明及站点下、折返线查坑、车辆段检查坑内的安全照明采用白炽灯等。目前，LED灯具也日益发挥其节能耐用的特点优势，逐渐被广泛应用。不同位置的照明需要具备其自身的特点，并进行特别的设计。（1）区间闸门灯具应具备防水、防尘和耐腐蚀等特点，灯具应具有一定的遮光性能。光源一般采用60W的白炽灯和节能型荧光灯。（2）车站照明站厅、站台公共区照明以嵌入式格栅灯和筒灯为主。（3）无吊顶房间照明采用管吊式荧光灯和筒灯。（4）有吊顶房间照明采用嵌入式格栅灯、筒灯和吸顶灯。（5）有火灾危险的场所照明采用防爆灯。二、地铁照明系统的分类1按照明位置分类按照明位置不同，地铁照明系统可分为以下四类。（1）站台、站厅公共区的一般照明、节电照明、事故照明、广告照明，如图6-7所示。图6-7地铁站台照明示意图（2）出入口的一般照明、事故照明、广告照明，如图6-8所示。图6-8地铁出入口照明示意图图6-9地铁管理用房照明示意图（3）设备及管理用房的一般照明、事故照明、出入口的疏散诱导指示照明，如图6-9所示。（4）电缆廊道的工作照明及区间隧道的工作照明、应急照明，如图6-10所示。图6-10地铁区间隧道照明示意图2按照明属性分类按照明属性不同，地铁照明系统可分为节能照明、标志照明、出入口照明、站台站厅照明、广告照明、事故照明、疏散指示照明等。3按重要程度分类按重要程度不同，地铁照明系统可分为一级负荷照明、二级负荷照明、三级负荷照明。一级负荷照明事故照明、公共区工作照明、节电照明、疏散诱导指示照明。二级负荷照明设备区一般照明、各类指示牌照明。三级负荷照明广告照明。三、照明系统的配电方式将电网电能安全、可靠且合理地输送到各个用电系统，这个过程称为输配电。照明系统根据属性、用途及重要性的不同，配电方式也不同。如图6-11所示为某地铁车站照明系统的配电原理方框图。图6-11地铁车站照明系统的配电原理方框图1站台站厅等一般照明一般情况下，车站站台、站厅的两端各设置一个照明配电室，室内集中安装各类照明配电控制箱。在站台两端各设置一个事故照明装置室。一般照明、节电照明、设备及管理用房照明的电源，分别在降压所的低压柜两段母线上各馈出一路电源，与照明配电室的两个配电箱连接，以交叉供电方式，向站台、站厅、设备及管理用房供电。2事故照明事故照明作为车站发生突发状况的“救命灯”，保证其正常的供电尤为重要，事故照明的具体配电方式、设置方式如下。1）事故照明的配电方式事故照明正常采用交流双电源互为备用供电，是由低压所的低压柜两段母线上各送出一路电源，经事故照明配电室送出给各事故照明，一路失电另一路接入电路。疏散诱导指示照明由事故配电箱分配给单独回路供电，如此设计可保证事故照明不受到其他照明负荷的干扰，在事故发生时仍然可以正常使用。当两路电源均失电后，事故照明由车站两端设备的事故照明电源装置——蓄电池供电，电源装置由蓄电池组、充电器和逆变器组成。具体原理为：当交流电源失电后，蓄电池提供220V直流电源供电，经过逆变器将直流电逆变为交流电输出，一般可持续1h供电；当电源恢复后，又自动切换回交流380V供电，并利用整流器将交流电转变为直流电给蓄电池充电，保证蓄电池持续带电。如图6-12所示为事故照明供电原理图，如图6-13所示为事故照明电源装置实物图。图6-12事故照明配电方式图图6-13事故照明电源装置实物图2）事故照明的配电设置（1）重要房间设置事故照明，事故照明照度为正常照度的10%左右。（2）站内通道每隔20m设标志灯，距地面小于1m。（3）站台、站厅及出入口为长明灯，不设集中控制。（4）侧墙上诱导标志灯间距10～15m，高度距地面1m。（5）安全（疏散）出口标志灯应安装在出口的顶部或靠近出口上方的墙面上，如图6-14和图6-15所示。（6）标志灯的下边缘距门的上边缘不宜大于0.3m，并与疏散方向垂直。（7）标志灯的方向应指向最近的安全出口。（8）当安全出口或疏散出口位于疏散走道侧面时，应在其前方位置的顶棚下设置疏散标志灯。图6-14安全出口位置示意图图6-14安全出口位置示意图3广告照明广告照明分布于站台、站厅公共区，采用日光灯灯箱的形式，一般由照明配电室配电箱统一分配供给，但在某些地铁车站，三级负荷的广告照明与其他正常照明的供电电源是分开的。4区间隧道照明区间隧道照明均安装在两侧壁，如图6-16所示。其中，一般照明每间隔20m一个，一般为70W的高压钠灯；疏散照明每间隔20m一个，一般为36W的荧光灯；指示照明和出口指示牌照明每间隔50m设置一个，各不同属性照明交叉设置。图6-16区间隧道照明图四、照明系统的控制照明系统的控制主要有就地控制、照明配电室控制、EMCS集中控制（自动控制）和低压配电室控制四种方式。1就地级控制各设备及管理用房进门处设有就地开关箱或盒，可控制相应设备及管理用房的一般照明。区间隧道一般照明受设于隧道两端入口处的区间隧道一般照明配电箱控制。2照明配电室控制照明配电室内设有相应照明场所的照明配电箱，可在室内集中控制相应场所的一般照明、节电照明、事故照明及广告照明。如图6-17所示为照明配电箱，如图6-18所示为其内部示意图。正常情况下，配电箱所有开关均应全部合上，以便通过就地级控制和站台控制室集中控制相应场所照明。图6-17照明配电箱示意图3系统级控制照明配电室内设有相应照明场所的照明配电箱，可在室内集中控制相应场所的一般照明、节电照明、事故照明及广告照明。如图6-17所示为照明配电箱，如图6-18所示为其内部示意图。正常情况下，配电箱所有开关均应全部合上，以便通过就地级控制和站台控制室集中控制相应场所照明。图6-18照明配电箱内部示意图拓展链接香港地铁和香港科技大学合作，在列车车厢内试用新的环保照明系统，预计可以节省三成的耗电量。新的照明系统利用半导体来发光，较目前使用的光管耐用10倍，同时可以减少废物和更换成本，加上半导体发光时，所输出的热量低于光管，也可减少空调的用电量。任务四低压配电与照明系统日常维护引导案例2012年6月11日6时16分，南京地铁1号线一列车正常从奥体中心站运行至安德门站出站200m处，随车巡检人员发现地铁供电接触网绝缘子瓷瓶破损，南京地铁运营分公司随即启动了接触网应急抢修预案。为确保运营安全，避免早高峰和白天时段故障扩大，对地铁运营造成更大影响，地铁控制中心立即组织进行设备抢修。6时29分，破损瓷瓶更换完好，接触网供电恢复正常。受此影响，安德门站开往迈皋桥站的列车最长延误13min，但故障发生时间在早高峰前，未对乘客出行造成较大影响。思考：地铁供电系统日常巡检是否必要？为什么？一、低压配电与照明系统的操作安全规范低压配电与照明系统是机电设备的一部分，其故障处理须遵循“先通后复”的原则。任何作业均必须保证运营安全，包括行车、乘客和工作人员的安全。需要在轨行区内进行的抢修作业和可能侵入轨行区的抢修作业，必须在停运后进行，最大可能减少故障对地铁正常运营的影响。对于普通工作人员，应掌握故障的应急处理。设备发生故障时，为了不造成更大范围的影响，由工作人员依照“先通后复”原则及相关规则暂作技术处理，并按手续报专业维修人员处理。当发生严重漏水等事故时，工作人员要立刻暂停自动扶梯等设备，以防止设备混电对乘客造成伤害。当无法确定设备是否接地或者带电时，万不可轻易接触带电设备，做好安全防护，保证其接地后再进行操作。二、低压配电与照明系统的运行管理低压配电与照明系统的运行管理是通过车站低压配电和照明系统各设备的正确操作和管理，保障设备处于安全受控状态，使设备达到优质、高效的运行工况。其主要工作内容包括日常检修、日常巡视、计划检修、设备运行记录和备品备件采购等。其中，设备的巡视作业是提前预防，及时发现问题、解决问题、减小事故损失的关键环节。1日常巡视日常巡视可及时发现系统设备运行的异常现象，并在安全、不影响正常运营的情况下及时进行维修，以确保系统正常运营。巡视以“望、闻、问、切、嗅”为主要手段，必要时使用仪器进行检查。日常巡视的项目主要包括以下几方面。（1）巡视设备外观，看是否有污染、机械损伤等。（2）巡查设备运行状态，查抄电压电流表，看有无故障报警指示。（3）检测设备运行温度和设备房温度。（4）巡查线路外观，看是否有污染、机械损伤、外皮温度、过载老化等现象，检查接头温度。（5）巡查灯具、外壳防护、光源。如发现灯具灯头两端变黑，需进行更换。（6）建立设备巡视记录，根据记录对比分析各次检查数据。2计划检修电力设备在购置后即需要做好检修计划，并按照计划进行检修，主要包括以下内容。（1）定期做好设备的清洁、刷防护漆以及配电房的清洁。（2）定期更换易损元器件。（3）检查接线是否松动及接头温度，检查连接件是否紧固。（4）检查开关元器件机械动作。（5）检查各电气接口，进行电气交接试验，并进行接口联动测试。（6）检查设备线路绝缘，严查漏电现象。（7）进行备用设备检测，如发现设备损坏，立即更换。（8）定期对蓄电池充放电维护，检测蓄电池溶液位置，如发现溶液容量不达标立即更换。（9）测量设备三相电流、电压、相序（维修后需检测）。拓展链接触电急救方法1．急救原则现场急救的原则是迅速、就地、