電氣化鐵路的高電壓與牽引大電流的分析與防護(hù)

彭宏新

電氣化鐵路是用電能作為牽引動(dòng)力的，它具有動(dòng)力強(qiáng)、速度快、能耗低、效率高，并且對環(huán)境污染小等優(yōu)勢，獲得了較快發(fā)展，成為鐵路現(xiàn)代化發(fā)展的主要方向。

電氣化鐵路的動(dòng)力是由發(fā)電廠發(fā)出的低電壓，為便于遠(yuǎn)距離的傳輸，降低能耗，用高壓輸電線輸送到牽引變電所，降至25KV的高壓后，再送至牽引接觸網(wǎng)，供給機(jī)車變成牽引力。

然而高電壓也帶來了較強(qiáng)的電磁干擾，以及對人身觸電傷害的可能，又變成不利因素，所以掌握電化區(qū)段的強(qiáng)電知識，減少損害和影響，是非常必要的。

電氣化鐵路是以接觸網(wǎng)作為電能的輸入，通過機(jī)車電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)能，以兩鋼軌作為通道，通過回流線，使?fàn)恳娏骰氐綘恳冸娝?，?gòu)成電氣化鐵路的供電回路。

電氣化鐵路的高電壓主要帶來兩種影響：

一是強(qiáng)電磁場的影響，長時(shí)間處在強(qiáng)磁場中的人，會(huì)引起頭疼、頭暈、惡心、心慌等各種不感覺，對人身體產(chǎn)生危害，強(qiáng)電場也對沿線及站場的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾；另外，牽引電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)，對信號電纜也產(chǎn)生感性、容性耦合的干擾，并在沿線鋪設(shè)的信號電纜中產(chǎn)生較高的電動(dòng)勢，形成感應(yīng)電流，對信號軌道電路的信號電流產(chǎn)生工頻干擾，影響軌道電路工作的可靠性。

為克服這些影響，采用法拉第籠減少了對人身的損害；電子設(shè)備則采用抗干擾電路的方法，消除強(qiáng)磁干擾；信號軌道電路，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，采用了25Hz頻率的相頻軌道電路和高頻載頻軌道電路來減少影響；信號電纜采用了綜合護(hù)套、鋁護(hù)套和數(shù)字信號電纜，并使鋼帶和鋁護(hù)套接地，有效減少了對信號電流的干擾，提高了信號軌道電路的電氣穩(wěn)定性。

二是牽引電流的影響。牽引電流在兩鋼軌中能達(dá)到幾百安培的大電流。牽引電流的回流分為兩部分：一部分主要由兩鋼軌作為傳輸導(dǎo)體，通過與鋼軌連接的回流線返回牽引變電所，而另一部分則由于鋼軌對大地的絕緣很低，通過大地返回，這部分電流采用吸流變壓器進(jìn)行有效回流，提高了供電的穩(wěn)定性。

信號軌道電路也是利用兩鋼軌作為信息傳輸通道，為保證牽引電流的回流，設(shè)有軛流變壓器，兩個(gè)軛流變壓器的中心點(diǎn)相連，使相鄰軌道電路中牽引電流溝通。

軛流變壓器是由軌道圈和信號圈組成的，軌道圈是由兩個(gè)匝數(shù)相同，并相通的線圈構(gòu)成的。信號圈是把軌道上傳輸?shù)?5HZ信號電流通過軌道圈耦合到信號圈，然后傳回室內(nèi)動(dòng)作信號設(shè)備的。

按原理，由于兩鋼軌長度相等，軛流變壓器兩半軌道圈匝數(shù)和阻值相等，兩鋼軌上傳輸?shù)臓恳娏鲬?yīng)是相等的，但實(shí)際上是不平衡的，主要是幾個(gè)方面原因造成：

（1）曲線時(shí)，外軌長于內(nèi)軌形成阻抗不一致；

（2）鋼軌接頭阻抗不一致；

（3）軛流變壓器兩個(gè)線圈阻抗也不可能絕對相等；

（4）兩軌條對地電阻（主要由軌枕、道砟和路基組成）不等，造成漏流不平衡；（據(jù)實(shí)際測試能達(dá)到50 ～ 100A不平衡電流）

兩軌條上不平衡的電流，可引起電壓的不平衡，所以在與鋼軌相連的設(shè)備接觸不良，鋼軌接頭電阻過大時(shí)，就可能引起放電現(xiàn)象，對人體或設(shè)備產(chǎn)生危害，所以要遵守電氣化區(qū)段作業(yè)的安全技術(shù)規(guī)則和強(qiáng)電傷害的防護(hù)知識。

強(qiáng)電流可引起各種觸電損傷：

（1）電燒傷：強(qiáng)電流可引起金屬體氣化，經(jīng)過人體時(shí)形成皮膚金屬化或電燒傷；

（2）電弧光：強(qiáng)電弧光屬于強(qiáng)紫外線，能引起眼角膜發(fā)炎；

（3）觸電傷害：心臟受到電擊，可引起心肌纖維化或麻痹，血液循環(huán)不良，呼吸困難等，嚴(yán)重時(shí)可致休克，心臟停止跳動(dòng)；人的心臟能夠承受的最大容許電流是10 ～15mA，超過15mA，時(shí)間超過60秒以上，可引起心臟停止跳動(dòng)。

所以在電氣化鐵路區(qū)段作業(yè)時(shí)，要嚴(yán)格遵守安全作業(yè)制度。例如：當(dāng)發(fā)現(xiàn)信號設(shè)備的箱線、鋼軌接續(xù)線，鋼軌絕緣不良或更換軛流變壓器等設(shè)備時(shí)，一定要在作業(yè)處加裝“兩縱一橫”的連接線，保證牽引電流通道暢通的情況下，才能更換或維修不良的設(shè)備，否則，造成的后果是會(huì)悔之終身的。

另外，在發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)斷網(wǎng)或回流線斷線時(shí)，應(yīng)立即通知附近的接觸網(wǎng)工區(qū)或電力調(diào)度所，設(shè)置停車防護(hù)信號加以防護(hù)，并在接觸網(wǎng)斷點(diǎn)10米半徑范圍內(nèi)不準(zhǔn)接近，若已在此范圍內(nèi)，應(yīng)立即并攏雙腳，向外蹦離此區(qū)域，防止形成跨步電壓而觸電；當(dāng)回流線斷線時(shí)，應(yīng)保持在3米以外。

在雨季或大霧天氣，也禁止停留在接觸網(wǎng)桿邊或在接觸網(wǎng)下打雨傘和通過，防止接觸網(wǎng)放電而造成電擊傷。

總之，在電氣化區(qū)段作業(yè)時(shí)，一定要遵守電氣化區(qū)段作業(yè)的規(guī)章制度，安全意識不可放松，一切按科學(xué)的方法辦事，尊重科學(xué)是做任何工作的準(zhǔn)則。endprint