电气化铁路接触网穿越电流的成因及危害预防

刘让雄

(广州铁路职业技术学院,广东广州510430)

《接触网安全工作规程》(铁运[2007]69号)第24条规定:“……工作票中要有针对V形天窗接触网检修作业的特殊性提出的安全措施。主要是:……3.防止感应电伤害的安全措施。4.防止穿越电流伤害的安全措施。5.……。”对于V形天窗,感应电的危害容易被感知,现场防止感应电伤害的安全措施相对也较完善。但是,对于什么是穿越电流?有什么危害?应该如何预防?对这些问题认识不足,采取的防范措施也不尽完善。因而,在进行V形天窗接触网检修作业时,仍然存在作业人员被穿越电流伤害的隐患。因此,全面认识穿越电流的成因及危害,落实相应的预防措施是一件不容忽视的安全工作。

1 接触网穿越电流的成因

接触网中的电流经过电力机车后先流到钢轨,流到钢轨中的电流称为牵引回流。牵引回流一般分成3部分,分别经钢轨、回流线和大地流回牵引变电所。如图1所示。

在双线区段,上行线的钢轨与下行线的钢轨在车站两端及上、下行间的渡线处,通过钢轨连接线相互连通。同时,由于钢轨通过吸上线又与回流线连通,使得上行线的钢轨与回流线和下行线的钢轨与回流线都相互连通,它们都是牵引回流的并联支路,如图2所示。

图1 接触网牵引回流通路示意图

当接触网采取V形天窗检修作业时,上(下)行线的接触网停电检修,而下(上)行线的接触网仍然带电有车运行。带电运行的接触网线路,机车—取流,钢轨中就会形成牵引回流。此时,通常会产生两种形式的接触网穿越电流:

(1)由于上行线与下行线的钢轨、回流线都是牵引回流的并联支路,使得未停电线路钢轨中的牵引回流会部分分流到已停电接触网线路的钢轨和回流线中。这是穿越电流的一种表现形式。这种穿越电流与是否进行检修或施工、是否安装检修接地线等无关。

(2)当停电线路的接触网检修或施工作业安装了接地线(接地线通常是与钢轨相连)时,作业区两端的接地线将钢轨与接触线和承力索并联,使停电检修的接触线和承力索也成为牵引回流的一条并联支路而在其中流过部分牵引回流。这是穿越电流的另一种表现形式。这种穿越电流与是否安装了接地线及接地线的安装位置等有关。

图2 双线区段车站两端轨道连接示意图

接触网穿越电流的产生与钢轨连接线、吸上线等的安装位置及连接状态有关,其大小则与接触网、钢轨和大地的电气参数、机车的运行位置及取流大小等有关。

2 接触网穿越电流的危害

进行接触网V形天窗检修作业时,尽管停电线路的钢轨、回流线、接触网中有穿越电流流过,但因回流线通过吸上线与钢轨连通,停电的接触网则在作业区两端通过接地线与钢轨可靠连接,检修回流线时也还增加了检修用接地线,因此,正常情况下穿越电流都是通过钢轨、回流线和接触网完成分流,不会对作业人员造成危害。但是,当出现以下情况时,则可能危及作业人员的安全。

2.1 检修时使接触网主导电回路出现开路

接触网主导电回路正常情况都是连通的,但是,在检修某些特殊设备或进行断线接续作业时,如果不事先采取措施,将造成检修的接触网主导电回路出现开路。其常见的形式主要有以下几种:

(1)检修隔离开关时进行分闸操作。

(2)检修电分段锚段关节时,分闸关节处的隔离开关、更换隔离开关引线、更换关节处的电连线等。

(3)检修吸流变压器时,断开了吸流变压器引线,或退出吸流变压器运行时未合旁路开关。

(4)进行断线接续作业等。

当进行以上接触网检修作业时,将使原先处于导通状态的接触网出现开路,或所检修的设备如分段绝缘器等设备本身就是一个断点,这时将使作业人员可能成为穿越电流的分流支路,如图3所示。图3(a)是当作业人员身体直接将断点连通,穿越电流将从人体通过,造成触电事故;图3(b)则是作业人员身体与作业区另一端的接地线构成了闭合回路,穿越电流通过人体,造成触电事故。(注:图3中的作业人员在受到穿越电流伤害的同时还会受到感应电的伤害,此处不另论述感应电的危害性)。

图3 穿越电流对作业人员的伤害示意图

2.2 检修吸回装置

吸回装置主要包括吸上线与回流线两部分。回流线通过吸上线与钢轨连通,形成架空回流通路。接触网采取V形天窗检修作业时,停电线路的回流线正常情况下都会有穿越电流流过。因此,在检修吸回装置或检修与吸回装置相连的设备时,出现以下情形,穿越电流会对作业人员形成危害。

(1)检修扼流变压器中性点。检修吸上线与扼流变压器中性点处的连接线夹,造成中性点与吸上线断开。

(2)更换吸上线或更换吸上线与回流线间的电连接线夹(这种作业将使吸上线与回流线之间的连接断开)。

(3)对回流线进行断线连接。当回流线已断需重接或断股严重需截断重接时,在重新接好前,回流线作业点将是一个明显的断点。

(4)作业人员检修双重绝缘跳线。双重绝缘跳线是与回流线直接相连的,当作业人员站在停电的接触网上去检修双重绝缘跳线时,通过绝缘跳线使作业人员的身体将停电的接触网与回流线连接,作业人员的身体就可能成为穿越电流的通路。

(5)作业人员清扫绝缘子。绝缘子的一端与接触网导电部分连接,一端与接地体相连。作业人员清扫绝缘子时,人体将连通接触网导电部分与接地体,地中回流可能对作业人员构成伤害。

穿越电流通过作业人员身体所分流的电流值,与未停电线路的牵引回流大小、整个牵引回路的电气参数及作业人员的身体和所持机具的阻抗等很多因素有关,也与作业时产生分流的形式有关。这种分流量与回流线和钢轨中的牵引回流相比,所占比例虽然是很小的,但是人体所能承受的电流值是非常微弱的,一般不能超过15 mA,否则将会有生命危险。因此,穿越电流对作业人员的安全仍然是一种严重的威胁。

3 防止接触网穿越电流伤害的措施

3.1 正确理解穿越电流的成因

接触网实行V形天窗作业时,因为上、下行线路的钢轨与回流线都是连通的,使得在停电检修的接触网上还可能有牵引回流流过。这对现场作业人员来说,不容易理解,以至当发生穿越电流引起的伤害时,还误以为是感应电造成的。因此,要防止穿越电流对作业人员产生伤害,首先,要组织作业人员学习掌握牵引回流与轨道电路的基本知识,了解完整的牵引回流通路及其回流过程,进而正确理解穿越电流是怎么产生的,为认识穿越电流的危害性奠定基础。

3.2 科学认识穿越电流是一种随时存在的危险因素

穿越电流的产生及危害程度受很多因素影响,在各种电气连接线及整个回路状态良好时,穿越电流的大小主要取决于机车取流的大小和位置,因而是随时变化的。这就使得穿越电流对作业人员的伤害具有较大的偶然性,而感应电的伤害则更容易发生。与感应电相比,穿越电流的危害性容易被忽视。对于每一位作业人员,都要科学认识到穿越电流对人的伤害虽然具有较大的偶然性,但它却是一种随时存在的危险因素,随时都可能给作业人员造成伤害,要克服麻痹大意的思想。

3.3 完善防止穿越电流伤害的技术措施

进行V形天窗接触网检修作业时,务必严格做好以下防范措施:

(1)检修接触网一些特殊设备或特殊点时,如检修分段绝缘器、隔离开关、电分段锚段关节、吸流变压器等设备时,必须事前采取短接旁路措施,确保检修过程中接触网主导电回路的完整性,不致因为检修造成开路。

(2)进行各种线索的断线接续作业,必须事前采取短接措施。

(3)检修吸回装置时,如检修吸上线与扼流变压器中性点,检修吸上线与回流线的连接点,对回流线进行断线连接等作业时,必须事前采取短接措施,确保回流通路的完整,防止因检修造成开路。

(4)检修双重绝缘跳线或绝缘子时,也要先采取短接措施,防止通过作业人员将接触线与回流线连接或将回流线与接地线连接。

以上列举的主要是原则性措施,对于现场施工或检修,还需要充分结合区段管内接触网供电方式、设备特点及轨道电路等具体实际,全面调查,分析各种检修作业可能出现穿越电流危害的形式,确定危险作业项目与危险点,制定更加详细具体的安全技术措施,并落实到每一次V形天窗作业中。

3.4 杜绝侥幸心理,严格遵守规章

穿越电流对人体最大的危害不在穿越电流本身,而在作业人员的思想不重视,心存侥幸而不严格遵守规章。在V形天窗作业时,穿越电流随时随处都可能存在,作业人员的任何疏忽与大意,都可能对自己或作业组其他成员造成伤害。因此,对从事V形天窗接触网检修作业的每一个成员,最安全可靠的措施莫过于杜绝侥幸心理,严格遵守规章,认真落实防止穿越电流伤害的技术措施。

4 结束语

穿越电流的形成具有隐蔽性,流经的路径与大小具有不确定性,而对人的伤害具有较大的偶然性,使得作业人员更难以感知到它的存在与危险,因而容易被忽视。要切实防止穿越电流给作业人员造成伤害,首先是要客观、科学地认识穿越电流,重视它的危害性,结合具体实际完善相应措施并严格遵守,方能有效地消除穿越电流形成的安全隐患。

[1] 杨玉菲.电气化铁道供电系统[M].北京:中国铁道出版社,2005.

[2] 林瑜筠,付 兵.铁路信号基础[M].北京:中国铁道出版社,2004.

[3] 广州铁路供电段,技发[2008]25号.京广线 V形天窗接触网检修作业安全实施细则[S].

[4] 刘高峰,李强.接触网“V”形天窗作业防止感应电应对措施[J].科技情报开发与经济,2008,(36):179-180.