1感應(yīng)電的分類及產(chǎn)生原理

感應(yīng)電是一種比較特殊的電能,按其產(chǎn)生的原理不同,一般可以分為靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩類。

1.1靜電感應(yīng)的產(chǎn)生原理

靜電感應(yīng)是物質(zhì)中電子流動(dòng)的一種現(xiàn)象。物質(zhì)是由分子組成的,分子是由原子組成的,原子是由原子核及其外圍電子組成的。兩種物質(zhì)緊密接觸再分離后,一種物質(zhì)因把電子傳給另一種物質(zhì)而帶正電,另一種物質(zhì)因得到電子而帶負(fù)電,這種現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。當(dāng)處于強(qiáng)電場(chǎng)中的兩種物質(zhì),在電場(chǎng)力的作用下,正電荷將按電場(chǎng)方向移動(dòng),負(fù)電荷將逆電場(chǎng)方向移動(dòng),當(dāng)電荷的移動(dòng)達(dá)到平衡狀態(tài)后,正、負(fù)電荷在兩種物質(zhì)的表面上就會(huì)大量積累形成靜電,同樣會(huì)產(chǎn)生靜電感應(yīng)。與流電相比,靜電是相對(duì)靜止的電荷。如果能在正負(fù)兩種電荷間形成一條相互接觸的通路,則靜電電荷就會(huì)流動(dòng),即產(chǎn)生靜電感應(yīng)電流。靜電感應(yīng)電流的出現(xiàn),將使產(chǎn)生的靜電電荷消失,靜電感應(yīng)就會(huì)減弱或消除。

1.2電磁感應(yīng)的產(chǎn)生原理

磁體材料和載流導(dǎo)體周圍存在著一種叫做磁場(chǎng)的特殊物質(zhì),處于磁場(chǎng)中的直導(dǎo)體發(fā)生運(yùn)動(dòng)或通過(guò)線圈的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí),在導(dǎo)體或線圈中將產(chǎn)生電流,從本質(zhì)上說(shuō),這兩種情況都是由于磁場(chǎng)發(fā)生變化而引起的。我們把變化磁場(chǎng)在導(dǎo)體中引起電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng),也稱“動(dòng)磁生電”,由電磁感應(yīng)引起的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)引起的電流叫感應(yīng)電流。

2感應(yīng)電對(duì)電力線路的危害

接觸網(wǎng)對(duì)附近貫通、自閉線路產(chǎn)生感應(yīng)電壓的機(jī)理有兩個(gè)因素:一是導(dǎo)體之間存在著電容耦合的靜電感應(yīng),當(dāng)接觸網(wǎng)加上25kV單相工頻交流電后,就在接觸網(wǎng)導(dǎo)線的四周建立起垂直于導(dǎo)線表面的交變磁場(chǎng)。由于靜電感應(yīng)作用,處于該磁場(chǎng)內(nèi)的各架空電線路將產(chǎn)生對(duì)地感應(yīng)電壓;二是存在互感的電磁感應(yīng),當(dāng)接觸線上有電力機(jī)車運(yùn)行時(shí),接觸網(wǎng)線路中就有交變電流,其周圍就會(huì)建立起交變磁場(chǎng),由于電磁感應(yīng)作用,這種交變磁場(chǎng)會(huì)在與其平行的附近電線路上感應(yīng)出沿電線路縱向分布的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果電線路是懸空的,未構(gòu)成閉合回路,受影響的電線路中就只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)存在。如果構(gòu)成了閉合回路,就必定有電磁感應(yīng)電流產(chǎn)生。接觸網(wǎng)對(duì)貫通、自閉線路的感應(yīng)電壓指的是帶電運(yùn)營(yíng)的接觸線通過(guò)電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)在貫通、自閉線路上產(chǎn)生的電磁感應(yīng)電壓和靜電感應(yīng)電壓之和。

根據(jù)電磁感應(yīng)原理,導(dǎo)體流過(guò)交流電流時(shí),在其周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng),處于交變磁場(chǎng)中的其他導(dǎo)體即產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=-l*di/dt,它的大小與導(dǎo)體之間的互感及電流的變化率成正比。導(dǎo)體之間的互感,與導(dǎo)體的平行長(zhǎng)度成正比,與導(dǎo)體之間的距離成反比(非線性關(guān)系),因此,兩條線路平行長(zhǎng)度越長(zhǎng),平行距離越近,線路電流越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越高。對(duì)耦合電容來(lái)說(shuō),線路平行長(zhǎng)度越長(zhǎng),平行距離越近,線路電壓越高,其靜電感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越高。綜合上述兩種因素,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,與線路的平行長(zhǎng)度、電壓高低、電流大小成正比,而與平行線路之間的距離成反比。對(duì)帶電導(dǎo)線附近的橫擔(dān)、爬梯等金屬物件,同樣存在這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。而且線路電流超大(發(fā)生短路故障等)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的放電電流也隨之上升,因此危險(xiǎn)性會(huì)更大。

另外潮濕的空氣如雨、雪、霧等,因電磁介質(zhì)能力增強(qiáng),加在停電線路上的感應(yīng)電壓也會(huì)增大。當(dāng)出現(xiàn)大風(fēng)天氣時(shí),線索的擺動(dòng),也會(huì)增強(qiáng)停電線索在帶電設(shè)備的電磁場(chǎng)中做切割磁力線的運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致感應(yīng)電壓增大,使感應(yīng)電對(duì)電力線路作業(yè)人員的危害程度增加。接觸網(wǎng)感應(yīng)電的存在,給既有貫通、自閉線路停電作業(yè)帶來(lái)很多不利因素,如果作業(yè)人員缺乏對(duì)感應(yīng)電的認(rèn)識(shí),稍不注意就會(huì)被感應(yīng)電所傷。感應(yīng)電流通過(guò)人體的表皮或體內(nèi)后,其對(duì)人體的傷害程度取決于電流的大小、持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短以及電流的頻率和人體的電阻等。當(dāng)感應(yīng)電流達(dá)到一定數(shù)值時(shí),其對(duì)人身傷害的后果不堪設(shè)想。假設(shè)一條與接觸網(wǎng)平行架設(shè)的電力線路停電檢修,在接觸網(wǎng)靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)的作用下,對(duì)作業(yè)人員的人身安全產(chǎn)生威脅:

(1)如果受影響停電檢修的線路懸空,與大地間無(wú)任何連接點(diǎn)時(shí)(即無(wú)接地封線),此時(shí)該線路中只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)存在,若只有一人不慎串入線路與大地間,將線路與大地構(gòu)成通路,但尚未構(gòu)成回路時(shí),不會(huì)產(chǎn)生危害;若有兩個(gè)人在不同地點(diǎn)同時(shí)串入線路與大地間,將線路和大地構(gòu)成回路時(shí),將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,作業(yè)人員就會(huì)受到感應(yīng)電的危害。

(2)當(dāng)停電線路上只有一點(diǎn)與大地連通時(shí),雖構(gòu)不成閉合回路,不會(huì)有感應(yīng)電流,但是有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)存在。若有人與固定連接點(diǎn)相距一定距離的地方不慎串入線路與大地間,將線路與大地間形成通路,就會(huì)構(gòu)成回路,產(chǎn)生感應(yīng)電流,人員就會(huì)受到感應(yīng)電的危害。

(3)當(dāng)停電線路有兩點(diǎn)與地連通時(shí),兩地線間構(gòu)成閉合回路,回路中就會(huì)有固定的感應(yīng)電流產(chǎn)生。若此時(shí)不慎將閉合回路斷開(kāi),檢修中就會(huì)隨時(shí)發(fā)生作業(yè)人員身體連通的可能,會(huì)對(duì)人身造成傷害。綜上所述,要消除檢修線路上的感應(yīng)電傷人,必須要將檢修線路人為的構(gòu)成一個(gè)閉合回路,停電檢修電力線路時(shí),為防止變配電所誤送電,在被檢修線路兩端分別設(shè)置接地線,使其構(gòu)成閉合回路,從而將感應(yīng)電通過(guò)此回路導(dǎo)入大地,以避免檢修人員受到危害。

3電力作業(yè)中感應(yīng)電危害的預(yù)防措施

(1)注意作業(yè)安全。進(jìn)行電力作業(yè)時(shí),應(yīng)將停電的電力線路進(jìn)行有效短路接地,以有效消除靜電感應(yīng)電壓,并改變電磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的分布情況,最大程度的降低接觸網(wǎng)感應(yīng)電壓對(duì)作業(yè)人員的危害。作業(yè)時(shí),應(yīng)具體采取以下安全防范措施:

①嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程,在臨近接觸網(wǎng)的電力線上作業(yè)時(shí),應(yīng)盡量避開(kāi)陰雨天氣。同時(shí),必須嚴(yán)格遵守鐵道部鐵運(yùn)[1999]103號(hào)部令中關(guān)于電力作業(yè)安全的有關(guān)要求,作業(yè)人員要穿絕緣狀況良好的絕緣鞋,在掛拆接地封線時(shí),應(yīng)帶絕緣手套,穿絕緣鞋(靴),并用絕緣桿操作,人體不得接觸金屬導(dǎo)體和地線。

②有效設(shè)置短路接地封線,要求短路接地封線為截面不小于25mm2的銅線。在作業(yè)的線路上,作業(yè)人員可能碰觸導(dǎo)電材料的地方,盡可能多的使用短封線,即每個(gè)作業(yè)人員都要在作業(yè)位置上將導(dǎo)體與接地體相連,但一定要注意短路線夾的位置,并在作業(yè)完畢后拆除,作業(yè)前、后清點(diǎn)核對(duì)短封線的數(shù)量,防止造成新的事故。

③防止高空墜落,上桿時(shí),在未打好安全帶前,不得碰觸導(dǎo)線和桿上金屬構(gòu)件,以防感應(yīng)電電擊而導(dǎo)致高空墜落。

④在強(qiáng)電場(chǎng)下作業(yè)時(shí),可采取中間電位作業(yè)法。為切實(shí)保證安全,作業(yè)人員采取穿著屏蔽服方法預(yù)防感應(yīng)電。

(2)加強(qiáng)作業(yè)監(jiān)護(hù)。對(duì)于工作條件復(fù)雜,感應(yīng)電較強(qiáng)或有觸電危險(xiǎn)的工作,應(yīng)設(shè)專職監(jiān)護(hù)人員。專職監(jiān)護(hù)人員不得兼任其他工作,以便在桿上作用人員出現(xiàn)異常情況時(shí),能夠迅速采取急救措施。

(3)對(duì)有感應(yīng)電的區(qū)段線路建立臺(tái)賬。電力班組要在相關(guān)的統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬中標(biāo)注,作業(yè)前重點(diǎn)盯控,并加強(qiáng)在該區(qū)段日常作業(yè)時(shí)的安全措施。

(4)對(duì)有感應(yīng)電威脅隱患的設(shè)備改造。通過(guò)對(duì)電力貫通線、接觸網(wǎng)等設(shè)備進(jìn)行改造,以降低接觸網(wǎng)對(duì)電力線靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)影響。

(5)作業(yè)中的安全注意事項(xiàng)。

①當(dāng)列車通過(guò)時(shí),在確保作業(yè)相對(duì)安全的情況下,暫停作業(yè),可有效避開(kāi)機(jī)車通過(guò)時(shí)強(qiáng)大電壓帶來(lái)的感應(yīng)電壓。

②勞保著裝工整、規(guī)范,作業(yè)人員無(wú)裸露皮膚,線手套干潔,絕緣鞋無(wú)破損。

③潮濕天氣作業(yè)應(yīng)特別注意。

④作業(yè)人員應(yīng)精力集中。以上簡(jiǎn)單敘述了感應(yīng)電的產(chǎn)生原理、接觸網(wǎng)感應(yīng)電對(duì)電力線路造成的危害、預(yù)防感應(yīng)電措施等基礎(chǔ)知識(shí),作為一名鐵路職工,我們必須不斷認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)接觸網(wǎng)和電力線路知識(shí),充分掌握作業(yè)中的安全隱患,嚴(yán)格遵守作業(yè)規(guī)程,以確保我們的人身安全。

作者：張利敏         單位：呼和浩特鐵路局呼和供電段