接触网“V”形天窗停电作业触电伤害与预防

2011-08-15白家琨

电气化铁道 2011年6期

马雷，白家琨

0 引言

随着铁路跨越式发展和铁路体制改革的进一步深入，铁路运输正向着高速、重载、高密度方向迈进，电气化区段接触网检修作业方式也发生了改变。为缓和运输与检修的矛盾，进一步提高铁路运输能力，接触网“V”形天窗停电检修作业方式（双线电气化区段上下行接触网分别停电开天窗方式称为“V”形天窗，利用“V”形天窗进行接触网设备检修作业称为“V”形天窗接触网检修作业）被越来越多地应用于繁忙干线双线电气化区段，由于作业时存在电气干扰，给停电区段的接触网作业安全构成威胁。本文主要通过4个典型事故案例对接触网“V”形天窗停电检修作业中的潜在危险因素进行分析，并针对相关问题提出一些预防措施。

1 “V”形天窗停电作业中的潜在危险因素

现阶段接触网停电检修多采用“V”形天窗作业形式，作业过程中存在感应电压、穿越电流、开口电压、强电侵入等潜在危险因素。

1.1 感应电压

1.1.1 感应电触电伤害案例

（1）事故经过。2009年3月1日，某接触网工区在某区间下行进行“V”形天窗停电作业。当某作业人员登上087#柱准备进行绝缘子清扫时，一只手触碰到水平拉杆后遭受感应电从支柱上摔下，造成该作业人员轻伤事故。

（2）事故原因。作业人员登高作业未扎好安全带且作业区段两接地线间距过长（大于1000 m）没有按照规定增设接地线。

1.1.2 感应电触电伤害原因分析

（1）停电设备上的感应电压。感应电压包括静电感应电压及电磁感应电压2部分。静电感应电压在感应电压中起主导和决定作用。

a.静电感应电压。处在运行设备电场中的停电设备，由于静电耦合在停电设备上产生的对地零序电压即为静电感应电压。“V”形天窗停电作业情况下，未停电的接触网将在临近停电的接触网附近空间产生高压电场，从而在停电线路接触网各线索上产生感应电位，其大小与上下行线路的间距、平行长度及气象状况有关，有时可高达数千伏。

b.电磁感应电压。处在运行设备磁场中的停电设备，由于电磁耦合在停电设备上感应的对地零序电压，称为电磁感应电压。“V”形天窗停电作业情况下，不停电接触网通过牵引交流电流时，在其周围产生交变电磁场，交变电磁场在停电线路接触网各线索上产生的感应电势与供电臂长度成正比，与两供电臂间的距离成反比，同时还与牵引电流的大小有关，当发生短路时影响更大。

（2）感应电触电伤害原因。“V”形天窗停电作业情况下，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，则有可能引起高空摔跌事故。

1.2 穿越电流

1.2.1 穿越电流触电伤害案例

（1）事故经过。2009年4月6日，某接触网工区进行“V”形天窗停电作业，接好地线后，某作业人员攀登至22#支柱腕臂底座处，用手握住腕臂底座固定螺栓时，感觉螺栓有电并且不能摆脱，最后该作业人员由支柱上坠落到地面。

（2）事故原因。进行“V”形天窗停电作业时未对回流线接地封线，穿越电流经回流线—接地跳线—螺栓—人体—支柱进入大地，致使作业人员触电摔落。

1.2.2 穿越电流触电伤害原因分析

（1）穿越电流的成因。“V”形天窗停电作业时，停电线路与不停电线路的接触网利用绝缘装置可以隔开，但由于上下行钢轨通过车站渡线及道岔，以及大地是互相连通的，所以牵引电流通过钢轨回流时，上下行钢轨均有牵引电流流过。当停电线路的接触网作业挂、接地线（通常是要和钢轨相联）时，作业区两端的地线将钢轨与接触网（含回流线）并联，必然在接触网（含回流线）上产生分流，现场称之为穿越电流，穿越电流的大小与接触网、钢轨和大地的电气参数以及电力机车运行位置有关。由于条件限制上下行共用一条回流线时穿越电流会更加严重。

（2）穿越电流伤害原因。“V”形天窗停电作业情况下，穿越电流流过金属导体会造成金属导体电位抬升，当人体碰到处于地电位之上的接触网上的金属部件时，人体与金属物体并联流过穿越电流造成触电伤害，加之感应电压的的存在，虽然人体分流较小，但情况严重时足以产生人体不宜摆脱的电流（人能够摆脱触电的电流平均值为10 mA），长时间接触会导致人体电阻下降，最终造成触电死亡事故。

1.3 开路作业开口电压

1.3.1 开口电压触电伤害案例

（1）事故经过。2000年7月8日，某接触网工区在某站更换负荷开关的设备线夹。当线夹更换完毕准备连接开关引线时，一名作业人员左手拿着引线，右手准备紧螺栓时，不幸触电死亡。

（2）事故原因。作业人员进行隔离开关检修作业前未使用等位线先行等位连接便开始作业，致使开口电压作用于人身造成触电死亡。

1.3.2 开口电压触电伤害原因分析

（1）接触网开路（开口电压）的形成。“V”形天窗停电作业时，若作业区段内的接触网与接地线构成的回路出现开路情况时，会造成接触网开路，例如：作业区段设有分段绝缘器，且隔离开关处于分闸位；作业区段设有电分段锚段关节，且隔离开关处于分闸位或电连接器断线；进行断线接续作业；断开吸上线检修作业；更换火花间隙和断开支柱下部地线的检修作业；检修开关、电连接器及更换超过5 m长的导体或成串绝缘子；拆除接地线时先拆除接地侧。

（2）开口电压触电伤害的原因。“V”形天窗停电作业时如果作业区发生开路，当人体串联于导电回路开口处，开口电压会直接加在人体上，导电回路中的感应电流会流过人体造成电击，如果未停电线路上有电力机车取流时，导电回路中就会产生感应电流与穿越电流的叠加，2种电流的叠加（尤其是穿越电流）会给人体带来很大的危害，轻者可能灼伤，重者可能造成生命危险。

1.4 强电侵入

1.4.1 强电侵入案例

（1）事故经过。2008年11月10日，某接触网工区在某站进行“V”形天窗停电作业，某电力机车误闯无电区，短路电流造成分段绝缘器的导流滑道烧损，绝缘子熏黑，由于接地线装设牢固，未造成人员伤亡。

（2）事故原因。车站值班员对停电范围不清楚，造成电力机车误进无电区。

1.4.2 强电侵入原因分析

“V”形天窗停电作业时，停电线路与不停电线路的接触网之间是依靠上下行隔断绝缘子和渡线分段绝缘器来隔开的。当绝缘闪络、击穿或电力机车受电弓从有电侧通过绝缘锚段关节或分段绝缘器误闯无电区时，将会导致高压电侵入。接触网的额定电压为25 kV，强电侵入会对人身及设备安全构成严重威胁。

1.5 钢轨电位升高

1.5.1 钢轨电位升高的原因

电气化铁路的钢轨除了作为列车的走行导轨之外，还是牵引回流的重要通道之一（“半段效应”无法消除），牵引回流电经钢轨返回牵引变电所途中，会有电流泄漏入大地，由于泄漏电流扩散时，受到道床和大地的阻尼作用，从而使钢轨呈现一定的电位。

1.5.2 钢轨电位升高的危害

钢轨电位升高可能带来的问题：对轨道电路的工作性能造成不利影响；可导致道岔处、大桥连接处、钢轨接缝处发生火花放电，致使绝缘节、钢轨与轨枕间绝缘垫板、信号机设备老化，严重时甚至烧毁；容易引起静电火花，甚至可能导致油料等危险性物质发生燃烧和爆炸；对人身安全构成威胁。

“V”形天窗停电作业时，由于未停电的线路上会有电力机车取流，一般普通速度的电力机车牵引电流大致为 200～400 A，正常运行的牵引电流经钢轨泄漏时，钢轨电位很低，通常小于10～20 V，不会影响信号和通信设备的工作，也不会对触及钢轨的人员构成威胁。随着重载列车、高速列车的发展，牵引电流越来越大，例如重载列车的牵引电流可达 700～800 A，高速动车组的牵引电流可超过1000 A，因此钢轨电位的升高也就不能忽视了。

2 “V”形天窗停电作业潜在危险的预防

2.1 预防感应电压伤害的措施

（1）地线是电气检修人员的安全线及生命线。挂地线可有效消除和降低感应电压，是防止突然来电、免遭感应电压伤害、保护人身安全的可靠措施。

（2）接触网“V”形天窗停电作业时，如果作业范围超过1000 m，还必须增设接地线。对于牵引变电所、开闭所、分区亭出口处、双回线路等处所“V”形天窗停电作业时感应电压较大，应视情况增设接地线。

（3）采用梯车作业时，加挂1组随车地线，采用作业车作业时，在作业车作业平台两端加挂随车地线，以确保作业人员所承受的感应电压时刻在安全范围内（也可直接采用绝缘梯车，类似于等电位带电作业）。

（4）正确和规范使用劳保用品和绝缘工具，如作业时按规定穿工作鞋（绝缘胶鞋）、戴劳保手套，使用绝缘手套、绝缘棒等绝缘工具。

2.2 预防穿越电流伤害的措施

穿越电流的预防，在没有开路作业开口电压的情况下，采用上述第2.1节中感应电压的预防措施，完全可以避免穿越电流的伤害。因为当接触网线索上（接触线和回流线）接好地线以后，线索上的电位被强制降低到与钢轨电位相同，作业人员在碰触到有穿越电流的接触网线索及其金属零件时是一种近似的等电位作业（接触点的电位差很小），而作业人员包括作业机具的阻抗远大于线索和接地线的阻抗，穿越电流对作业组人员产生的分流可视为开路，不会对作业组人员造成危害，因此可以保证人身安全。

2.3 预防开路作业开口电压伤害的措施

“V”形天窗停电作业时要尽量避免作业区接触网与接地线构成的回路发生开路现象，如果必须开路作业时，一定要按照“V”形天窗停电作业有关规定采取相应的安全措施，如短接线连接等电位、采取旁路措施等，以避免开路作业开口电压直接作用于人体发生触电伤害。

2.4 预防强电侵入的措施

对强电侵入的最有效的防护措施是在作业地点两端装设可靠的接地线。此外，要求行车部门不得将电力机车放入无电区段，为此就要求驻站联络员要不间断地监视接近作业区段运行的电力机车，严防电力机车闯入无电区。应加强双线区段站场软横跨的上下行隔断绝缘子及站场内分段绝缘器的桥式绝缘子的绝缘水平，以防止作业时绝缘子发生闪络或击穿对人身造成伤害。

2.5 钢轨电位升高相关问题的探讨

理想的工作电位是保持与大地相等的零电位，由于钢轨电位的升高使得接触网“V”形天窗停电作业中的“接地”（地线接在钢轨上）就不是真正意义上的接地，相对理想的工作零电位而言，升高的钢轨电位是一种广义的过电压，并且笔者认为接触网“V”形天窗停电作业的性质是一种广义上的等电位带电作业，一些相应的安全措施应借鉴带电作业的有关规定来办理执行。