張 慎 上海鐵路局調(diào)度所

在雙線電氣化區(qū)段線路上，為了減少接觸網(wǎng)檢修及事故搶修對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)的影響，在條件具備的情況下，接觸網(wǎng)作業(yè)一般采用“V”形天窗形式進(jìn)行，即一行接觸網(wǎng)停電而另一行接觸網(wǎng)正常供電行車。在這種作業(yè)方式下，如果現(xiàn)場(chǎng)安全措施防護(hù)不當(dāng)、不全或者作業(yè)人員麻痹大意、認(rèn)識(shí)不足，將會(huì)對(duì)作業(yè)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，甚至發(fā)生觸電傷害事故。因此，全面認(rèn)識(shí)接觸網(wǎng)“V”形天窗作業(yè)中的潛在觸電危險(xiǎn)因素并嚴(yán)加防范，對(duì)確保牽引供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和作業(yè)人員的人身安全具有十分重要的意義。

1 “V”形天窗作業(yè)中的潛在觸電危險(xiǎn)因素

接觸網(wǎng)“V”形天窗作業(yè)過(guò)程中，主要存在感應(yīng)電壓、穿越電流、強(qiáng)電侵入等潛在危險(xiǎn)因素。

1.1 感應(yīng)電壓

復(fù)線接觸網(wǎng)在一行停電，另一行不停電正常運(yùn)行時(shí)，帶電運(yùn)行的接觸網(wǎng)通過(guò)容性耦合和感性耦合在相鄰?fù)ｋ姷慕佑|網(wǎng)上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

1.1.1 容性耦合

容性耦合也稱為靜電感應(yīng)。如圖1所示，停電的接觸網(wǎng)導(dǎo)線（導(dǎo)線1）與不停電的接觸網(wǎng)導(dǎo)線（導(dǎo)線2）之間以及上下行接觸網(wǎng)導(dǎo)線與大地之間均存在著耦合電容。

圖1 電氣化鐵路結(jié)構(gòu)示意圖

接觸網(wǎng)額定工作電壓為25 kV，“V”形天窗停電作業(yè)情況下，未停電的接觸網(wǎng)在鄰近停電的接觸網(wǎng)附近空間產(chǎn)生高壓電場(chǎng)，從而在已停電接觸網(wǎng)各線索上產(chǎn)生感應(yīng)電位，其大小與上下行線路的間距、平行長(zhǎng)度及氣象狀況等有關(guān)。當(dāng)兩線間距越小，平行長(zhǎng)度越長(zhǎng)，空氣越潮濕，則感應(yīng)電壓越大，有時(shí)高達(dá)數(shù)千伏，遠(yuǎn)大于人體安全電壓值（36 V）。靜電感應(yīng)電壓值可用下面的公式計(jì)算：

上式中，U1為不停電接觸網(wǎng)電壓，U2為停電接觸網(wǎng)被感應(yīng)的電壓，h為接觸網(wǎng)高度，d為接觸網(wǎng)間距，α為接觸網(wǎng)等效半徑。

1.1.2 感性耦合

感性耦合也稱為電磁感應(yīng)?！癡”形天窗停電作業(yè)情況下，不停電接觸網(wǎng)導(dǎo)線通過(guò)牽引電流時(shí)，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，由于電磁感應(yīng)的作用，在該交變磁場(chǎng)內(nèi)的已停電接觸網(wǎng)各線索上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其大小取決于牽引電流大小、上下行接觸網(wǎng)導(dǎo)線間距、平行距離等。計(jì)算公式為：

上式中，M為互感，ω為角頻率，I為接觸網(wǎng)導(dǎo)線中的主擾電流。

在實(shí)際運(yùn)行中，總感應(yīng)電壓是兩種耦合形式感應(yīng)電壓的矢量和，其中容性耦合的感應(yīng)電壓起著主導(dǎo)作用。設(shè)容性耦合感應(yīng)電壓Uc=U2，感性耦合感應(yīng)電壓為UL，牽引網(wǎng)功率角為φ,根據(jù)交流電計(jì)算方法，總感應(yīng)電壓計(jì)算公式為：

1.2 穿越電流

電氣化鐵路中，牽引電流通過(guò)接觸網(wǎng)流入電力機(jī)車，再?gòu)碾娏C(jī)車通過(guò)鋼軌、大地、回流線回到牽引變電所，從電力機(jī)車流回牽引變電所的電流稱為牽引回流。如圖2所示：

圖2 接觸網(wǎng)牽引回流通路示意圖

“V”形天窗作業(yè)時(shí)，當(dāng)帶電運(yùn)行的接觸網(wǎng)線路機(jī)車取流時(shí)，鋼軌中就會(huì)形成牽引回流，此時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生兩種形式的穿越電流：

（1）由于上行線與下行線的鋼軌、回流線都是牽引回流的并聯(lián)支路，使得未停電線路鋼軌中牽引回流會(huì)部分分流到已停電線路的鋼軌和回流線中，這種穿越電流與是否進(jìn)行接觸網(wǎng)檢修或施工、是否安裝接地線等無(wú)關(guān)。

（2）當(dāng)停電線路的接觸網(wǎng)檢修或施工作業(yè)區(qū)段兩端安裝了接地線（接地線通常是與鋼軌相連）時(shí)，接地線將鋼軌與接觸線和承力索并聯(lián)，使停電檢修的接觸線和承力索也成為牽引回流的一條并聯(lián)支路而在其中流過(guò)部分牽引回流，這種穿越電流與是否安裝了接地線以及接地線的安裝位置有關(guān)。

接觸網(wǎng)穿越電流的大小與接觸網(wǎng)、鋼軌和大地的電氣參數(shù)、機(jī)車的運(yùn)行位置及取流大小等有關(guān)，當(dāng)穿越電流流經(jīng)人體時(shí)，還與作業(yè)人員的身體和所持機(jī)具的阻抗大小等有關(guān)。人體所承受的電流值是非常微弱的，一般不能超過(guò)15 mA，否則將有生命危險(xiǎn)。因此，穿越電流的存在對(duì)作業(yè)人員的安全也是一種潛在的威脅。

1.3 強(qiáng)電侵入

“V”形天窗停電作業(yè)時(shí)，停電線路與不停電線路的接觸網(wǎng)之間是依靠上、下行隔斷絕緣子和渡線分段絕緣器來(lái)隔開的。當(dāng)絕緣閃絡(luò)、擊穿或電力機(jī)車受電弓從有電側(cè)通過(guò)絕緣錨段關(guān)節(jié)或分段絕緣器誤闖無(wú)電區(qū)時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致高壓電侵入。強(qiáng)電侵入一般是設(shè)備不良或人員違章引起，如果停電線路的作業(yè)安全措施不完備，會(huì)對(duì)人身安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2 “V”形天窗作業(yè)中的觸電傷害原因分析

2.1 感應(yīng)電壓觸電傷害原因

2.1.1 停電檢修或施工的作業(yè)區(qū)段兩端未掛地線

停電、檢電、接地封線，這是接觸網(wǎng)停電作業(yè)最基本的安全技術(shù)措施。但是，部分作業(yè)人員有時(shí)為了趕進(jìn)度搶時(shí)間，有時(shí)甚至是不懂得這些安全防護(hù)措施，在接觸網(wǎng)停電后未掛地線的情況下就盲目作業(yè)，發(fā)生了被感應(yīng)電擊中進(jìn)而導(dǎo)致高空墜落事故。這種情況在非供電專業(yè)人員進(jìn)行登乘車頂處理受電弓異物、處置盲流攀爬車頂?shù)裙ぷ鲿r(shí)更容易發(fā)生。

2.1.2 兩地線設(shè)置間距較大或作業(yè)人員超出地線范圍作業(yè)

當(dāng)作業(yè)范圍內(nèi)設(shè)置的兩組接地線間距過(guò)大（超過(guò)《安規(guī)》規(guī)定的1 000 m），或者當(dāng)作業(yè)人員超出地線保護(hù)范圍作業(yè)時(shí)，人體承受的感應(yīng)電壓都極易超出安全值，作業(yè)人員就有可能發(fā)生觸電事故。這種情況往往發(fā)生在發(fā)票人在簽發(fā)工作票時(shí)，未按規(guī)定設(shè)置地線或作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)隨意增加工作內(nèi)容、變更地線位置等。

2.1.3 中性區(qū)設(shè)備未與停電設(shè)備采取等電位措施

“V”形天窗作業(yè)時(shí)，關(guān)節(jié)式電分相中不帶電的中性區(qū)設(shè)備自身要產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而且相對(duì)于已停電接觸網(wǎng)線路上的感應(yīng)電壓也存在電位差。檢修作業(yè)前如果不采取短接措施，作業(yè)人員的身體一旦接觸到中性區(qū)設(shè)備或充當(dāng)了停電供電臂設(shè)備與中性區(qū)設(shè)備的連接體時(shí)，均可能發(fā)生觸電事故。

2.2 穿越電流觸電傷害原因

正常情況下穿越電流都是通過(guò)鋼軌、回流線和接觸網(wǎng)完成分流，不會(huì)對(duì)作業(yè)人員造成危害。但是，當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，則可能危及作業(yè)人員的安全。

2.2.1 接觸網(wǎng)主導(dǎo)電回路出現(xiàn)開路

接觸網(wǎng)主導(dǎo)電回路正常情況下都是連通的，但是，在檢修某些特殊設(shè)備時(shí)，如果不事先采取措施，將造成主導(dǎo)電回路出現(xiàn)開路。具體情形有：

（1）檢修電分段錨段關(guān)節(jié)、關(guān)節(jié)式分相時(shí)，關(guān)節(jié)處的隔離開關(guān)進(jìn)行分閘操作、更換引線，更換關(guān)節(jié)處的電連接線等。

（2）檢修吸流變壓器時(shí)，斷開了吸流變壓器引線或退出吸流變壓器運(yùn)行時(shí)未合旁路開關(guān)。

（3）檢修分段絕緣器。

（4）接觸網(wǎng)發(fā)生斷線事故，進(jìn)行斷線接續(xù)作業(yè)等。

圖3 穿越電流對(duì)作業(yè)人員傷害示意圖

當(dāng)進(jìn)行以上接觸網(wǎng)作業(yè)時(shí)，有可能使作業(yè)人員成為穿越電流的分流支路。如圖3所示，圖3（a）是作業(yè)人員身體直接將斷點(diǎn)連通；圖3（b）是作業(yè)人員身體與作業(yè)區(qū)段另一端的接地線構(gòu)成了閉合回路。此時(shí)，作業(yè)人員要同時(shí)受到穿越電流和感應(yīng)電壓的傷害。

2.2.2 檢修吸回裝置

吸回裝置主要包括吸上線與回流線兩部分，在檢修吸回裝置或與吸回裝置相連的設(shè)備時(shí)，出現(xiàn)以下情形，穿越電流對(duì)人體會(huì)形成危害：

（1）更換吸上線或更換吸上線與回流線間的電連接線夾，將使吸上線與回流線之間的連接斷開。

（2）當(dāng)回流線斷線或斷股嚴(yán)重需截?cái)嘀亟訒r(shí)，在重新接好前，回流線作業(yè)點(diǎn)將是一個(gè)明顯的斷點(diǎn)。

（3）檢修吸上線與扼流變壓器中性點(diǎn)處的連接線夾，造成扼流變壓器中性點(diǎn)與吸上線斷開。

2.3 強(qiáng)電侵入觸電傷害原因

引起接觸網(wǎng)“V”形天窗強(qiáng)電侵入的原因，一是設(shè)備絕緣水平不良，主要是上下行間隔斷絕緣子、渡線分段絕緣器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期耐壓或污染后，絕緣水平降低，導(dǎo)致發(fā)生閃絡(luò)或擊穿現(xiàn)象；二是行車部門誤將電力機(jī)車接入無(wú)電區(qū)段，機(jī)車受電弓通過(guò)絕緣錨段關(guān)節(jié)或分段絕緣器時(shí)，有電和無(wú)電側(cè)設(shè)備發(fā)生短路。三是人員誤操作，在作業(yè)尚未結(jié)束、接地線未撤除的情況下，直接對(duì)停電的供電臂合閘送電。

3 “V”形天窗作業(yè)潛在觸電危險(xiǎn)的防范

3.1 預(yù)防感應(yīng)電壓傷害的措施

3.1.1 嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)安全規(guī)定做好接地

掛地線可有效消除和降低感應(yīng)電壓，是防止突然來(lái)電，免遭感應(yīng)電壓傷害，保護(hù)人身安全的可靠措施。作業(yè)組人員在接到接觸網(wǎng)停電作業(yè)命令后，必須先驗(yàn)電接地，然后方可作業(yè)。其他非供電專業(yè)人員必須加強(qiáng)電氣化安全知識(shí)培訓(xùn)，在從事登乘車頂加固貨物、處理異物、處置盲流攀爬等工作時(shí)，必須在接觸網(wǎng)停電并接地的情況下方可登高作業(yè)，絕不可把供電臂停電視為接觸網(wǎng)無(wú)電。

3.1.2 接地線的設(shè)置必須符合規(guī)定

接地線一般設(shè)置在作業(yè)區(qū)段的兩端，接觸懸掛和附加導(dǎo)線及同桿架設(shè)的其他供電線路均需停電接地。當(dāng)作業(yè)范圍超過(guò)1 000 m，還必須增設(shè)接地線。采用梯車作業(yè)時(shí)，要加掛1組隨車地線；采用作業(yè)車作業(yè)時(shí)，在作業(yè)車作業(yè)平臺(tái)兩端加掛隨車地線，以確保作業(yè)人員所承受的感應(yīng)電壓時(shí)刻在安全范圍內(nèi)。

3.1.3 正確和規(guī)范使用勞保用品和絕緣工具

作業(yè)人員在從事“V”形天窗作業(yè)時(shí)要按規(guī)定穿工作鞋(絕緣膠鞋)、戴勞保手套，使用絕緣手套、絕緣棒等絕緣工具。

3.2 預(yù)防穿越電流傷害的措施

穿越電流的預(yù)防，在沒有開路作業(yè)開口電壓的情況下，采用接地線的措施，就可以避免穿越電流的傷害。當(dāng)存在開路作業(yè)開口電壓時(shí)，要盡量避免作業(yè)區(qū)接觸網(wǎng)與接地線構(gòu)成的回路發(fā)生開路現(xiàn)象，若必須開路作業(yè)時(shí)，一定要按照有關(guān)規(guī)定采取相應(yīng)的安全措施，如短接線連接等電位、采取旁路措施等，以避免開路作業(yè)開口電壓直接作用于人體發(fā)生觸電傷害。

3.3 預(yù)防強(qiáng)電侵入傷害的措施

對(duì)強(qiáng)電侵入最有效的防護(hù)措施是在作業(yè)地點(diǎn)兩端裝設(shè)可靠的接地線。此外，要求行車部門要嚴(yán)格執(zhí)行電化區(qū)段行車組織規(guī)定，不得將電力機(jī)車放入無(wú)電區(qū)段，同時(shí)要求供電駐站防護(hù)人員按規(guī)定辦理“V”形天窗作業(yè)行車限制手續(xù)，加強(qiáng)監(jiān)控。作業(yè)人員應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)化程序操作開關(guān)設(shè)備，杜絕誤操作送電的情況發(fā)生。設(shè)備管理部門日常應(yīng)加強(qiáng)雙線區(qū)段站場(chǎng)軟橫跨的上下行隔斷絕緣子及站場(chǎng)內(nèi)分段絕緣器的檢修，確保設(shè)備絕緣水平，以防止作業(yè)時(shí)絕緣子發(fā)生閃絡(luò)或擊穿對(duì)人身造成傷害。

[1]《接觸網(wǎng)安全工作規(guī)程》[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2007.

[2]楊玉菲.《電氣化鐵道供電系統(tǒng)》[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.