电气化铁路的高电压与牵引大电流的分析与防护

彭宏新

电气化铁路是用电能作为牵引动力的，它具有动力强、速度快、能耗低、效率高，并且对环境污染小等优势，获得了较快发展，成为铁路现代化发展的主要方向。

电气化铁路的动力是由发电厂发出的低电压，为便于远距离的传输，降低能耗，用高压输电线输送到牵引变电所，降至25KV的高压后，再送至牵引接触网，供给机车变成牵引力。

然而高电压也带来了较强的电磁干扰，以及对人身触电伤害的可能，又变成不利因素，所以掌握电化区段的强电知识，减少损害和影响，是非常必要的。

电气化铁路是以接触网作为电能的输入，通过机车电动机产生动能，以两钢轨作为通道，通过回流线，使牵引电流回到牵引变电所，构成电气化铁路的供电回路。

电气化铁路的高电压主要带来两种影响：

一是强电磁场的影响，长时间处在强磁场中的人，会引起头疼、头晕、恶心、心慌等各种不感觉，对人身体产生危害，强电场也对沿线及站场的电子设备产生干扰；另外，牵引电流产生的电磁感应，对信号电缆也产生感性、容性耦合的干扰，并在沿线铺设的信号电缆中产生较高的电动势，形成感应电流，对信号轨道电路的信号电流产生工频干扰，影响轨道电路工作的可靠性。

为克服这些影响，采用法拉第笼减少了对人身的损害；电子设备则采用抗干扰电路的方法，消除强磁干扰；信号轨道电路，经过反复试验，采用了25Hz频率的相频轨道电路和高频载频轨道电路来减少影响；信号电缆采用了综合护套、铝护套和数字信号电缆，并使钢带和铝护套接地，有效减少了对信号电流的干扰，提高了信号轨道电路的电气稳定性。

二是牵引电流的影响。牵引电流在两钢轨中能达到几百安培的大电流。牵引电流的回流分为两部分：一部分主要由两钢轨作为传输导体，通过与钢轨连接的回流线返回牵引变电所，而另一部分则由于钢轨对大地的绝缘很低，通过大地返回，这部分电流采用吸流变压器进行有效回流，提高了供电的稳定性。

信号轨道电路也是利用两钢轨作为信息传输通道，为保证牵引电流的回流，设有轭流变压器，两个轭流变压器的中心点相连，使相邻轨道电路中牵引电流沟通。

轭流变压器是由轨道圈和信号圈组成的，轨道圈是由两个匝数相同，并相通的线圈构成的。信号圈是把轨道上传输的25HZ信号电流通过轨道圈耦合到信号圈，然后传回室内动作信号设备的。

按原理，由于两钢轨长度相等，轭流变压器两半轨道圈匝数和阻值相等，两钢轨上传输的牵引电流应是相等的，但实际上是不平衡的，主要是几个方面原因造成：

（1）曲线时，外轨长于内轨形成阻抗不一致；

（2）钢轨接头阻抗不一致；

（3）轭流变压器两个线圈阻抗也不可能绝对相等；

（4）两轨条对地电阻（主要由轨枕、道砟和路基组成）不等，造成漏流不平衡；（据实际测试能达到50 ～ 100A不平衡电流）

两轨条上不平衡的电流，可引起电压的不平衡，所以在与钢轨相连的设备接触不良，钢轨接头电阻过大时，就可能引起放电现象，对人体或设备产生危害，所以要遵守电气化区段作业的安全技术规则和强电伤害的防护知识。

强电流可引起各种触电损伤：

（1）电烧伤：强电流可引起金属体气化，经过人体时形成皮肤金属化或电烧伤；

（2）电弧光：强电弧光属于强紫外线，能引起眼角膜发炎；

（3）触电伤害：心脏受到电击，可引起心肌纤维化或麻痹，血液循环不良，呼吸困难等，严重时可致休克，心脏停止跳动；人的心脏能够承受的最大容许电流是10 ～15mA，超过15mA，时间超过60秒以上，可引起心脏停止跳动。

所以在电气化铁路区段作业时，要严格遵守安全作业制度。例如：当发现信号设备的箱线、钢轨接续线，钢轨绝缘不良或更换轭流变压器等设备时，一定要在作业处加装“两纵一横”的连接线，保证牵引电流通道畅通的情况下，才能更换或维修不良的设备，否则，造成的后果是会悔之终身的。

另外，在发现接触网断网或回流线断线时，应立即通知附近的接触网工区或电力调度所，设置停车防护信号加以防护，并在接触网断点10米半径范围内不准接近，若已在此范围内，应立即并拢双脚，向外蹦离此区域，防止形成跨步电压而触电；当回流线断线时，应保持在3米以外。

在雨季或大雾天气，也禁止停留在接触网杆边或在接触网下打雨伞和通过，防止接触网放电而造成电击伤。

总之，在电气化区段作业时，一定要遵守电气化区段作业的规章制度，安全意识不可放松，一切按科学的方法办事，尊重科学是做任何工作的准则。endprint