接触网“V”形天窗作业触电危险因素分析与防范

张 慎 上海铁路局调度所

在双线电气化区段线路上，为了减少接触网检修及事故抢修对运输生产的影响，在条件具备的情况下，接触网作业一般采用“V”形天窗形式进行，即一行接触网停电而另一行接触网正常供电行车。在这种作业方式下，如果现场安全措施防护不当、不全或者作业人员麻痹大意、认识不足，将会对作业安全构成严重威胁，甚至发生触电伤害事故。因此，全面认识接触网“V”形天窗作业中的潜在触电危险因素并严加防范，对确保牵引供电系统的正常运行和作业人员的人身安全具有十分重要的意义。

1 “V”形天窗作业中的潜在触电危险因素

接触网“V”形天窗作业过程中，主要存在感应电压、穿越电流、强电侵入等潜在危险因素。

1.1 感应电压

复线接触网在一行停电，另一行不停电正常运行时，带电运行的接触网通过容性耦合和感性耦合在相邻停电的接触网上会产生感应电压。

1.1.1 容性耦合

容性耦合也称为静电感应。如图1所示，停电的接触网导线（导线1）与不停电的接触网导线（导线2）之间以及上下行接触网导线与大地之间均存在着耦合电容。

图1 电气化铁路结构示意图

接触网额定工作电压为25 kV，“V”形天窗停电作业情况下，未停电的接触网在邻近停电的接触网附近空间产生高压电场，从而在已停电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等有关。当两线间距越小，平行长度越长，空气越潮湿，则感应电压越大，有时高达数千伏，远大于人体安全电压值（36 V）。静电感应电压值可用下面的公式计算：

上式中，U1为不停电接触网电压，U2为停电接触网被感应的电压，h为接触网高度，d为接触网间距，α为接触网等效半径。

1.1.2 感性耦合

感性耦合也称为电磁感应。“V”形天窗停电作业情况下，不停电接触网导线通过牵引电流时，在导线周围产生交变磁场，由于电磁感应的作用，在该交变磁场内的已停电接触网各线索上产生感应电动势。其大小取决于牵引电流大小、上下行接触网导线间距、平行距离等。计算公式为：

上式中，M为互感，ω为角频率，I为接触网导线中的主扰电流。

在实际运行中，总感应电压是两种耦合形式感应电压的矢量和，其中容性耦合的感应电压起着主导作用。设容性耦合感应电压Uc=U2，感性耦合感应电压为UL，牵引网功率角为φ,根据交流电计算方法，总感应电压计算公式为：

1.2 穿越电流

电气化铁路中，牵引电流通过接触网流入电力机车，再从电力机车通过钢轨、大地、回流线回到牵引变电所，从电力机车流回牵引变电所的电流称为牵引回流。如图2所示：

图2 接触网牵引回流通路示意图

“V”形天窗作业时，当带电运行的接触网线路机车取流时，钢轨中就会形成牵引回流，此时，通常会产生两种形式的穿越电流：

（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牵引回流会部分分流到已停电线路的钢轨和回流线中，这种穿越电流与是否进行接触网检修或施工、是否安装接地线等无关。

（2）当停电线路的接触网检修或施工作业区段两端安装了接地线（接地线通常是与钢轨相连）时，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，这种穿越电流与是否安装了接地线以及接地线的安装位置有关。

接触网穿越电流的大小与接触网、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，当穿越电流流经人体时，还与作业人员的身体和所持机具的阻抗大小等有关。人体所承受的电流值是非常微弱的，一般不能超过15 mA，否则将有生命危险。因此，穿越电流的存在对作业人员的安全也是一种潜在的威胁。

1.3 强电侵入

“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。强电侵入一般是设备不良或人员违章引起，如果停电线路的作业安全措施不完备，会对人身安全构成严重威胁。

2 “V”形天窗作业中的触电伤害原因分析

2.1 感应电压触电伤害原因

2.1.1 停电检修或施工的作业区段两端未挂地线

停电、检电、接地封线，这是接触网停电作业最基本的安全技术措施。但是，部分作业人员有时为了赶进度抢时间，有时甚至是不懂得这些安全防护措施，在接触网停电后未挂地线的情况下就盲目作业，发生了被感应电击中进而导致高空坠落事故。这种情况在非供电专业人员进行登乘车顶处理受电弓异物、处置盲流攀爬车顶等工作时更容易发生。

2.1.2 两地线设置间距较大或作业人员超出地线范围作业

当作业范围内设置的两组接地线间距过大（超过《安规》规定的1 000 m），或者当作业人员超出地线保护范围作业时，人体承受的感应电压都极易超出安全值，作业人员就有可能发生触电事故。这种情况往往发生在发票人在签发工作票时，未按规定设置地线或作业现场随意增加工作内容、变更地线位置等。

2.1.3 中性区设备未与停电设备采取等电位措施

“V”形天窗作业时，关节式电分相中不带电的中性区设备自身要产生感应电压，而且相对于已停电接触网线路上的感应电压也存在电位差。检修作业前如果不采取短接措施，作业人员的身体一旦接触到中性区设备或充当了停电供电臂设备与中性区设备的连接体时，均可能发生触电事故。

2.2 穿越电流触电伤害原因

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。

2.2.1 接触网主导电回路出现开路

接触网主导电回路正常情况下都是连通的，但是，在检修某些特殊设备时，如果不事先采取措施，将造成主导电回路出现开路。具体情形有：

（1）检修电分段锚段关节、关节式分相时，关节处的隔离开关进行分闸操作、更换引线，更换关节处的电连接线等。

（2）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。

（3）检修分段绝缘器。

（4）接触网发生断线事故，进行断线接续作业等。

图3 穿越电流对作业人员伤害示意图

当进行以上接触网作业时，有可能使作业人员成为穿越电流的分流支路。如图3所示，图3（a）是作业人员身体直接将断点连通；图3（b）是作业人员身体与作业区段另一端的接地线构成了闭合回路。此时，作业人员要同时受到穿越电流和感应电压的伤害。

2.2.2 检修吸回装置

吸回装置主要包括吸上线与回流线两部分，在检修吸回装置或与吸回装置相连的设备时，出现以下情形，穿越电流对人体会形成危害：

（1）更换吸上线或更换吸上线与回流线间的电连接线夹，将使吸上线与回流线之间的连接断开。

（2）当回流线断线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。

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

2.3 强电侵入触电伤害原因

引起接触网“V”形天窗强电侵入的原因，一是设备绝缘水平不良，主要是上下行间隔断绝缘子、渡线分段绝缘器经过长期耐压或污染后，绝缘水平降低，导致发生闪络或击穿现象；二是行车部门误将电力机车接入无电区段，机车受电弓通过绝缘锚段关节或分段绝缘器时，有电和无电侧设备发生短路。三是人员误操作，在作业尚未结束、接地线未撤除的情况下，直接对停电的供电臂合闸送电。

3 “V”形天窗作业潜在触电危险的防范

3.1 预防感应电压伤害的措施

3.1.1 严格执行有关安全规定做好接地

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。作业组人员在接到接触网停电作业命令后，必须先验电接地，然后方可作业。其他非供电专业人员必须加强电气化安全知识培训，在从事登乘车顶加固货物、处理异物、处置盲流攀爬等工作时，必须在接触网停电并接地的情况下方可登高作业，绝不可把供电臂停电视为接触网无电。

3.1.2 接地线的设置必须符合规定

接地线一般设置在作业区段的两端，接触悬挂和附加导线及同杆架设的其他供电线路均需停电接地。当作业范围超过1 000 m，还必须增设接地线。采用梯车作业时，要加挂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。

3.1.3 正确和规范使用劳保用品和绝缘工具

作业人员在从事“V”形天窗作业时要按规定穿工作鞋(绝缘胶鞋)、戴劳保手套，使用绝缘手套、绝缘棒等绝缘工具。

3.2 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，采用接地线的措施，就可以避免穿越电流的伤害。当存在开路作业开口电压时，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，若必须开路作业时，一定要按照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。

3.3 预防强电侵入伤害的措施

对强电侵入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，要求行车部门要严格执行电化区段行车组织规定，不得将电力机车放入无电区段，同时要求供电驻站防护人员按规定办理“V”形天窗作业行车限制手续，加强监控。作业人员应严格按标准化程序操作开关设备，杜绝误操作送电的情况发生。设备管理部门日常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检修，确保设备绝缘水平，以防止作业时绝缘子发生闪络或击穿对人身造成伤害。

[1]《接触网安全工作规程》[M].北京：中国铁道出版社，2007.

[2]杨玉菲.《电气化铁道供电系统》[M].北京：中国铁道出版社，2005.