陈爽

摘要：随着我国铁路建设的发展，面对铁路运输能力的不断提高，国家对接触网检修标准的要求越来越高，为了减少因接触网设备检修对运输产生的影响，在条件具备的情况下，接触网检修作业均采用V型天窗形式进行。接触网检修过程中存在的感应电、穿越电流等对接触网检修人员人身安全构成较大的威胁，日常作业中如不能有效防范就会造成人身伤害。为此，本文主要对接触网V形天窗停电作业感应电压进行了分析，并探讨出了有效的预防措施，以供参考。

关键字：接触网；V形天窗；停电作业；感应电压；预防

前言

接触网施工是电气化铁路建设施工的一个重要组成部分。而如何保障施工作业人员在接触网施工维修过程中的人身安全已经成为电气化铁路施工的重要考量。因此，本文对接触网V形天窗停电作业感应电压分析与预防的研究具有十分重要的意义。

1 V形天窗概念

天窗概念：为了检修接触网，需要接触网停电，在停电期间就没有列车通过，这样在列车运行图（不同时间列车走行区段）中就会有一段空白（没有列车走过的线条），故形象地叫“天窗”。而V形天窗指的是在复线电化的区段，上行或者是下行接触网是以供电臂或者是站场、区间等为停电单位，按照行车的方向以顺序停电的方式打开天窗，两线之间进行的是交互作业，运行的过程中呈现V形状。

2 V停时上下行接触导线间的感应电压

V停時，停电的接触导线及设备上的感应电主要有两种：静电感应电压和电磁感应电压。

2.1静电感应电压及其计算

静电感应一般都是由于导体中的自由电荷受到电场力的作用而产生的。通常我国电气化铁路接触网上的额定电压是25V，一般会在其周围产生较强大的电场，而根据静电感应的原理，V停时临近停电接触导线上在电场力作用下自由电荷重新分布就会产生较高的静电感应电压。图1为V形天窗作业时静电感应示意图。

图中，A是带电的接触导线；A是A相对于地面的镜像；B是停电检修的导线；a是接触导线之间的距离；b是a在地面上的投影距离；c是导线的对地距离；d是停电导线的对地距离；l是停电接触导线与带电接触导线镜像之间的距离。

对上图进行分析，我们可以知道，在进行接触网停电作业时，V是带电接触导线电压，R为接触导线的半径，q是不停电接触导线上单位长度电荷，则有：

式中： 为空气的介电常数， 是带电接触导线上单位电荷在其本身产生的电压。

若设A对B产生的静电感应为V2，则有：

整理上述两个公式得出：

由上面的公式我们可以得出，当带电接触电压V1与R为定值时，接触导线的对地高度确定静电感应电压V2的值。当c值一定时，V2与b成反比，而当b值一定时，V2可忽略不计。因此，当接触导线对地高度一定时，V2与b的关系如图2所示。

当b取不同值时，静电感应电压V2计算结果见表1。

2.2电磁感应电压及其计算

V停时，电磁感应电压指的是带电的接触导线中电流由于电感耦合而产生的电压。我国电气化铁路大部分采用的是交流、工频50HZ、单相的制式，根据电磁场的工作原理，停电导线会在电磁场的作用下产生感应电动势。因此，在双线电气化的区段内，当带电一侧的接触导线电流较大的时候，停电一侧的导线会在磁场力的作用下产生较高的电压。

直接供电方式和加回流的直接供电方式下，产生的电磁感应电压会有不同，具体分析和计算如下。

2.2.1直接供电方式下电磁感应电压的计算

根据电磁感应原理，在V停时，双线电气化区域带电导线中的电流会产生交变磁场，进而做切割磁感线运动，使得停电导线产生感应电动势，此电动势产生的电流总是阻碍原磁通的变化。因此，在交变磁场作用下，带电接触导线中的电流方向与感应电动势产生的电流方向是相反的。在磁场的作用下，停电接触导线上产生的感应电动势，沿停电接触导线是纵向分布。该电动势的大小与带电接触导线中电流值的大小有关，而与带电接触导线的电压大小无关。

停电一侧接触导线上产生的感应电动势可表示为：

上述公式中，f指的是电流频率，M指的是上下行接触导线之间的互感系数；L指的是上下行接触导线之间的接近距离；I指的是带电接触导线的电流； 指的是钢轨屏蔽系数。

分析式子中各个构成元素之间的关系，我们可以发现，当电流频率f与接近距离L一定时，感应电动势大小与带电接触导线中电流及互感系数和钢轨屏蔽系数有关，且与每个量都成正比。

2.2.2直供加回流供电方式区段的电磁感应电压的计算

回流线一般与接触导线同杆架设在田野侧，回流线与接触导线之间存在互感作用，为了加强两者间的互感，需尽量使回流线靠近接触导线，使得钢轨中的电流尽可能地由回流线流回至牵引变电所，回流线对接触导线的电磁感应有一定屏蔽能力，此时的感应电动势为：

其中，是回流线和轨道共同作用下的屏蔽系数。利用该公式，分析计算得出的电磁感应电动势数值小于无回流线时电磁感应电动势。因综合屏蔽系数计算较复杂，这里不再详细分析。

停电侧接触网电磁感应电压如表2。

3 V形天窗停电作业潜在危险的预防

3.1预防感应电压伤害的措施

首先，挂地线。地线是保护检修人员的重要安全措施，其可以降低电磁感应电压，防止电压过大给人带来的伤害；其次，对导线进行实时监控，及时发现问题，解决问题。确保第一时间发现安全隐患，并采取一定的措施来保证检修人员的生命安全；再次，接触网V形天窗停电作业时，作业的范围一旦超过1000m，需要增设接地线；最后，需要正确的使用和规范劳保用品以及绝缘工具，检修人员在进行作业时，需要按照规定穿戴有反光标识的防护服和安全帽等。

3.2预防强电侵入的措施

强电入侵一直是威胁检修工作人员生命安全的重要隐患，为此，就需要检修人员在检修之前设置可靠的接地线（作业点的两端都要设置）。此外，需要行车部门配合检修人员的工作，在无电区域不要停放电力机车，为了避免这种现象的发生，应在车站行车室设联络员，在施工及维修地点设现场防护人员，对无电区域进行实时监控，一旦发现有机车闯入无电区域，立即通知工作领导人，停止作业。同时，检修人员还需要加强双线区段站场软横跨的上下行隔断绝缘子的绝缘性，以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。

结束语

综上所述，本文主要对V停时上下行接触导线间的静电感应电压、电磁感应电压进行了详细的分析和计算，并探讨了预防感应电压伤害、强电侵入伤害的有效措施，希望能够提高检修人员的安全性，进而促进接触网V形天窗停电作业的效率。

参考文献：

[1]李惠杰.接触网V形天窗停电作业感应电压分析与触电预防[J].山西科技，2014，29（04）：75-78.

[2]李立.接触网“V”形天窗作业感应电压的分析与预防[J].电气化铁道，2015，（03）：24-26+30.endprint