摘要：电气化铁道接触网V形天窗作业时，因邻线存在负荷电流，将在其周围空间产生交变磁场，从而在作业的接触网线路中产生电磁感应电动势。这种感应电动势将对邻线接触网检修人员产生触电危害。本文将对V形天窗邻线接触网分段绝缘器检修时产生的感应电动势对检修人员的影响展开探讨。
关键词：接触网；分段绝缘器；感应电压；V形天窗
分段绝缘器是接触网进行电分段时采用的一种绝缘设备。V形天窗检修时，即为双线电化区段，上、下行接触网一行停电进行的接触网作业。检修人员必须在作业地点的两端装设接地线，接地线间距不大于1km。同时还须将分段绝缘器进行短接，方可进行检修作业。
实际检修过程中曾出现检修人员未短接分段绝缘器或短接线脱落的情况。发生上述情况时，检修人员感觉接触网产生较大感应电压，无法进行作业。当作业人员将分段绝缘器短接后，感应电压随即消失，可满足正常作业。笔者将针对上述情况进行研究探讨。V形天窗检修分段绝缘器如图1所示：
图1
接触网V形天窗作业时，由于相邻线路存在电场和磁场，将会在作业侧接触网产生静电影响和电磁影响，即静电感应和电磁感应。静电感应和电磁感应有可能停电的接触网线路产生危险电压，危机作业人员人身安全。
以京沪线为例，其上、下行接触网平均间距约为为6m，接触网导高为6.45m。我们以此为模型计算当V形天窗检修时的静电感应电压。
当邻线接触网带电时，将在其周围空间产生高压电场，使邻近的空间各点具有一定的电位。停电的接触网也同样处于相邻接触网的电场之中。当停电的接触网对地绝缘时，其电位即为邻线接触网的电场在此处产生的电位。相邻线路对作业线路的静电感应示意图如图2所示：
图2
图中，1代表邻线运行接触网；2代表V形天窗停电接触网；1’代表运行接触网在地下的镜像；a为上、下行接触网平均间距；b为上、下行接触网导高。
当1的运行电压U为25kV时，在2中的产生的静电感应电位为：
Ejd=kU•b2/（a2+2b2）•l1/l2
式中k——考虑作业时仅有邻线接触网带电，故可按单线对待，取k=0.4；
l1、l2——上、下行接触网长度，则有l1=l2。
经过计算，Ejd=3.5kV。即V形天窗作业时，邻线接触网在停电接触网线路将产生3.5kV静电感应电压。也就是说，当停电的接触网在对地绝缘的情况下，在接触网上感应出的静电电压将严重威胁作业人员人身安全。
当检修分段绝缘器时，由于要在分段绝缘器两端的接触网装设接地线，使得停电的接触网与大地达到等电位。此时停电接触网线路对地电位为0V，即消除了静电感应电压。因此，在利用V形天窗检修分段绝缘器时，只需在分段绝缘器两端的接触网装设接地线，即可消除静电感应电压的影响。
可见当作业人员只需在分段绝缘器两端装设接地线，就可以避免静电感应电压对其作业产生伤害。下面我们再从电磁感应的影响去分析当未对分段绝缘器进行短接时，电磁感应电压是否会影响人员作业安全。
通过查阅资料，当接触网V形天窗作业时，邻线负荷电流在停电侧接触网中感应的电动势计算公式为：
Edc=2πfMlIjλg（2）
式中M——接触网上、下行互感系数（H/km）；
l——上、下行接触网的平行长度（km）；
I——接触网电流（A）；
λg——轨道的反磁效应，称为轨道的屏蔽系数，对于京沪线为复线的情况，可取λg =0.33；
f——电流频率（即50Hz）。
j2πfM即单位阻抗z。电流频率为50Hz时有：
z=j2πfM=0.05+j0.145lg（Dg/d）Ω/km（3）
式中Dg——等效地回线入地深度，作为平均情形，可取Dg的值为930m。
d——接触网上、下行平行接近距离，京沪线为6m。
我段接触网检修时，规定两端接地线间距不大于1km，我们假设接触网分段绝缘器检修时，两侧接地线距离分段绝缘器距离均为0.5km，邻线接触网负荷电流为1000A。将上述数据代入式（2）和式（3）通过计算，分段绝缘器两端对地感应电压为53.03V。由于在分段绝缘器两侧的感应电压相位相反，故分段绝缘器两侧的电压差为106.06V。
接触网高空作业人员体力劳动强度大，人体易出汗，相当于人体处于潮湿的环境。根据GB3905-2008《特低电压（ELV）限值》规定，潮湿环境下电压限值应低于16V。经计算，在上述情况进行分段绝缘器检修作业时，无论分段绝缘器单侧对地电压，还是其两端电压，均超过了上述规定。当人体碰到处于地电位之上的接触网上的金属部件时，虽然产生的感应电流很小不足以对人身安全构成威胁，但是如果作业人员与地接触不良，突然的麻电会使作业人员的神经系统受到刺激，当作业人员接触到分段绝缘器两侧设备时就会产生电击的感觉，甚至造成肌体损伤。
通过式（2）可以看出，如果我们缩短作业区段两侧的接地线间距，在邻线产生的感应电压也会线性下降。然而，上述感应电压我们是按照接触网负荷电流为1000A时计算的。当接触网发生短路故障时，其故障电流可达到几千安培，则在邻线产生的感应电压也会增加数倍。在这种情况下，即使我们将作业区段两侧接地线间距缩短至100m的距离也有可能产生超过16V 的感应电压。说明缩短作业区段两侧接地线的间距也不能保证作业人员的绝对安全。
综上所述，电磁感应电压是造成分段绝缘器两端产生感应电压的直接原因。为保证作业人员免受邻线电磁感应电压的侵害，只能将分段绝缘器短路，使其两端等电位，以消除电磁感应电压。同理，在接触网分相、绝缘关节等存在开路处所进行检修作业时，除按规定装设接地线外，也必须将其两端进行短接，以消除电磁感应电压。
参考文献：
[1]曹建猷．电气化铁道供电系统[M]．北京：中国铁道出版社，1987．
[2]马维明.接触网施工防止感应电伤害措施研究[J].科技风，2015，09：40.
[3]李立.接触网“V”形天窗作业感应电压的分析与预防[J].电气化铁道，2015，03：24-26+30.
论文作者:李善飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：作业论文; 电压论文; 接地线论文; 天窗论文; 感应论文; 电磁感应论文; 人员论文; 《电力设备》2017年第23期论文;