电气化铁路“穿越电流”成因分析与预防措施结论

摘要:在V型天窗下，停电一边的接触网除了有感应电压以外，还存在着穿越电流对施工人员的危害。本文依据现场经验总结，分析了接触网穿越电流的成因、危害及防护措施等，提高接触网工作人员对穿越电流的认识，减少作业人员的伤害。
关键字: V型天

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窗；穿越电流；成因、危害及防护措施
1 前言
众所周知，我国电气化铁道牵引网采用工频单相交流制，其特殊的供电方式属于单相不对称供电系统。在其供电过程中，周围的大气空间将产生不对称的交变电磁场，在复线V型天窗接触网作业时，即一线停电施工，一线正常运行的情况下。由于静电感应和电磁感应电动势的存在，在停电的接触网线路上，将产生感应电压，严重影响施工人员的人身安全。但现场施工经验表明，施工人员对感应电压的认识及其安全防护措施相对比较完善，如停电作业区域内进行安装接地线、采用绝缘梯车等；然而大部分施工人员对接触网的穿越电流的认知和危害就比较淡薄，甚至没有任何概念。本文依据施工现场经验和事故发生的原因分析，将穿越电流的成因及危害总结如下：

2 V型天窗中接触网的穿越电流

2.1 穿越电流的形成原因

电力机车上的受电弓在接触网上滑行并取得电流，之后再经由钢轨、回流线和大地流会牵引变电所，形成牵引电流回路。在复线区段（如图1所示），上、下行钢轨在车站两端的咽喉区通过道岔相互连接，在道岔两端的绝缘节上安装有扼流变压器且全站的扼流变压器通过大地是相互连通的。扼流变压器的中性点上安装有吸上线并连接在回流线上，这就使得上、下行的钢轨和回流线通过道岔是相互连通的。换句话说，钢轨的回流、回流线的回流和大地的杂散回流，三者是相互并联的，并最终流回至牵引变电所。
图1
在V型天窗点对接触网进行施工作业时，即一线停电施工，一线正常运行。当带电的一侧，有机车开始取流时，钢轨、回流线和大地上就会形成牵引回流。由于上、下行之间的钢轨是通过道岔相互连接的，即当上行线（架设上行线带电正常运行，下行线停电施工）有轨回流时，必然会有一部分电流流至已停电的下行线的钢轨和回流线中，就会形成穿越电流。

2.2穿越电流的进一步讨论

有些接触网施工人员可能会问：我们在施工作业前，在作业区域两端已经安装有接地线（通常是一端挂接触线，一端连接钢轨）了，这样不就可以进行保护了吗？对于上述问题，我们以下图作简要说明（如图2）。
图2
从图2可知，轨回流在接地点的位置一分为二，一边沿着钢轨继续回流，一边顺着接地线回流到接触网上。这就说明，即使下行线在作业区域内安装有接地线，也会有穿越电流的危害。
按上述情况分析，有些接触网施工人员可能又会问：安装接地线进行保护也不安全，那我们还怎么进行施工？
对于这个问题：我们分两种情形进行分析：
（1）当接触网完好时，即没有分段绝缘器、器件式分相等设备时，如下图3所示：
图3
在这种情况下，施工人员碰触接触网也不会被穿越电流所伤害，因为接触网的电阻率远小于人体电阻率，穿越电流只会通过接触网而不经过人体返回牵引变电所，不会对施工人员造成伤害。
（2）但当接触网开路时，即有分段绝缘器、器件式分相等设备时，施工人员如果将开路点连通，这就充当了电流的回路。此时，穿越电流一方面由接触线流向人体，另一方面由梯车流向人体，进而造成触电事故，危害其施工人员的人身安全等。

2.3穿越电流可能存在的位置

2.3.1 接触网的卡断接续

这是接触网施工中常会遇到的情况，如分段绝缘器安装、8号节点绝缘子安装等，在施工过程中，还不易发生穿越电流事故。
在进行上述情况的安装中，始终要安装导链葫芦这一工具，以此来进行张力的平衡。所以，即使将接触网进行卡断，造成开路情况，也依旧有导链葫芦进行分支电流，从而保证了施工人员的人身安全。

2.3.2 接触网电分段锚段关节处

检测设区锚1在带电正常运行，区锚2停电施工检修。在通常情况下，只要隔离开关不合，区锚2就不会有电流的产生，然而实际上，当区锚1有机车取流时，穿越电流就会发生（产生原因如上所述）。

2.3.3 吸上线的检修或是更换等

当需进行吸上线的更换处理时，应将回流线和扼流变压器中性点作临时短接，防止在接好任意一端，再接另一端时，人体充当穿越电流的回路。

2.3.4 回流线断线接续时，需注意穿越电流的危害。

2.3.5 双重绝缘跳线的安装等

由于双重绝缘之间的跳线经由另一段跳线连接在回流线上，当更换双重绝缘之间的跳线时，需时刻警惕穿越电流的存在。

3 预防接触网穿越电流的措施及方法

由上所述，我们已经分析了在V型天窗下，接触网穿越电流产生的原因和可能存在穿越电流的位置等。这样，我们就可以根据穿越电流可能存在的位置，采取针对措施进行防护，做到对症下药。

3.1对施工人员进行现场再教育

穿越电流的存在，不像感应电压那样容易让人接受，也容易让人理解。因此，当某些设备存在穿越电流时，误以为只有感应电压的存在。当发现施工人员被伤害时，还以为是感应电所致。这样就会造成，采取不完善的防护措施，施工人员的伤害依旧存在，最终可能造成事故等。

3.2进一步完善穿越电流防护的技术措施

（1）对某些特殊设备进行调整或是检修时，如分段绝缘器、分闸后的隔离开关等，技术上应先采取短接等旁路措施，保证在检修这些设备时，接触网主导电回路的完整性，消除接触网开路后，穿越电流的形成。
（2）更换吸上线或是对回流线进行断线连接作业时，技术上要保证其牵引回流通路的连贯性，防止因在更换设备时造成开路等。即在更换吸上线或是对回流线进行断线连接时，预先进行短接进行防护等。

3.3完善规章制度，杜绝侥幸心理

在V型天窗施工过程中，穿越电流是无处不在的，施工人员任何一个疏忽大意都可能造成穿越电流对自己的伤害。因此，在V型天窗接触网检修作业时，制定安全可靠的防护措施，落实防止穿越电流伤害的技术措施是非常有必要的。作业人员思想上的重视，就是对穿越电流最大的防护，因此，再让作业人员理解穿越电流存在的同时，需让作业人员时刻警惕穿越电流的伤害。
4 总结
穿越电流和感应电压是一样的，无处不在且强度具有不确定性，对人体的伤害也是不明确的，这样就使得施工人员更难以采取有效措施进行防护。对此，我们更加不能忽视穿越电流的存在，客观、科学的认识它，从规章制度、思想上和技术上大力减少它对施工人员造成的伤害等。
参考文献：
于万聚 《高速电气化铁路接触网》 西南交通大学出版社
张万里 《接触网工技术问答850题》 中国铁道出版社 1998年
[3]铁运（2007）69号 《接触网工运行检修规程》
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。