接觸網感應電與電力線路

2018-07-12 11:29:45 秘書網　點擊量：評論 (0)

感應電是一種比較特殊的電能,按其產生的原理不同,一般可以分為靜電感應和電磁感應兩類。

1感應電的分類及產生原理

感應電是一種比較特殊的電能,按其產生的原理不同,一般可以分為靜電感應和電磁感應兩類。

1.1靜電感應的產生原理

靜電感應是物質中電子流動的一種現象。物質是由分子組成的,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。兩種物質緊密接觸再分離后,一種物質因把電子傳給另一種物質而帶正電,另一種物質因得到電子而帶負電,這種現象叫做靜電感應。當處于強電場中的兩種物質,在電場力的作用下,正電荷將按電場方向移動,負電荷將逆電場方向移動,當電荷的移動達到平衡狀態后,正、負電荷在兩種物質的表面上就會大量積累形成靜電,同樣會產生靜電感應。與流電相比,靜電是相對靜止的電荷。如果能在正負兩種電荷間形成一條相互接觸的通路,則靜電電荷就會流動,即產生靜電感應電流。靜電感應電流的出現,將使產生的靜電電荷消失,靜電感應就會減弱或消除。

1.2電磁感應的產生原理

磁體材料和載流導體周圍存在著一種叫做磁場的特殊物質,處于磁場中的直導體發生運動或通過線圈的磁場發生變化時,在導體或線圈中將產生電流,從本質上說,這兩種情況都是由于磁場發生變化而引起的。我們把變化磁場在導體中引起電動勢的現象稱為電磁感應,也稱“動磁生電”,由電磁感應引起的電動勢叫做感應電動勢,由感應電動勢引起的電流叫感應電流。

2感應電對電力線路的危害

接觸網對附近貫通、自閉線路產生感應電壓的機理有兩個因素:一是導體之間存在著電容耦合的靜電感應,當接觸網加上25kV單相工頻交流電后,就在接觸網導線的四周建立起垂直于導線表面的交變磁場。由于靜電感應作用,處于該磁場內的各架空電線路將產生對地感應電壓;二是存在互感的電磁感應,當接觸線上有電力機車運行時,接觸網線路中就有交變電流,其周圍就會建立起交變磁場,由于電磁感應作用,這種交變磁場會在與其平行的附近電線路上感應出沿電線路縱向分布的感應電動勢。如果電線路是懸空的,未構成閉合回路,受影響的電線路中就只有感應電動勢存在。如果構成了閉合回路,就必定有電磁感應電流產生。接觸網對貫通、自閉線路的感應電壓指的是帶電運營的接觸線通過電磁感應和靜電感應在貫通、自閉線路上產生的電磁感應電壓和靜電感應電壓之和。

根據電磁感應原理,導體流過交流電流時,在其周圍產生交變磁場,處于交變磁場中的其他導體即產生感應電動勢。感應電動勢e=-l*di/dt,它的大小與導體之間的互感及電流的變化率成正比。導體之間的互感,與導體的平行長度成正比,與導體之間的距離成反比(非線性關系),因此,兩條線路平行長度越長,平行距離越近,線路電流越大,感應電動勢就越高。對耦合電容來說,線路平行長度越長,平行距離越近,線路電壓越高,其靜電感應電動勢也越高。綜合上述兩種因素,感應電動勢的大小,與線路的平行長度、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。對帶電導線附近的橫擔、爬梯等金屬物件,同樣存在這種感應電動勢。而且線路電流超大(發生短路故障等)時,感應電動勢的放電電流也隨之上升,因此危險性會更大。

另外潮濕的空氣如雨、雪、霧等,因電磁介質能力增強,加在停電線路上的感應電壓也會增大。當出現大風天氣時,線索的擺動,也會增強停電線索在帶電設備的電磁場中做切割磁力線的運動,導致感應電壓增大,使感應電對電力線路作業人員的危害程度增加。接觸網感應電的存在,給既有貫通、自閉線路停電作業帶來很多不利因素,如果作業人員缺乏對感應電的認識,稍不注意就會被感應電所傷。感應電流通過人體的表皮或體內后,其對人體的傷害程度取決于電流的大小、持續時間的長短以及電流的頻率和人體的電阻等。當感應電流達到一定數值時,其對人身傷害的后果不堪設想。假設一條與接觸網平行架設的電力線路停電檢修,在接觸網靜電感應和電磁感應的作用下,對作業人員的人身安全產生威脅:

(1)如果受影響停電檢修的線路懸空,與大地間無任何連接點時(即無接地封線),此時該線路中只有感應電動勢存在,若只有一人不慎串入線路與大地間,將線路與大地構成通路,但尚未構成回路時,不會產生危害;若有兩個人在不同地點同時串入線路與大地間,將線路和大地構成回路時,將會產生感應電流,作業人員就會受到感應電的危害。

(2)當停電線路上只有一點與大地連通時,雖構不成閉合回路,不會有感應電流,但是有感應電動勢存在。若有人與固定連接點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,就會構成回路,產生感應電流,人員就會受到感應電的危害。

(3)當停電線路有兩點與地連通時,兩地線間構成閉合回路,回路中就會有固定的感應電流產生。若此時不慎將閉合回路斷開,檢修中就會隨時發生作業人員身體連通的可能,會對人身造成傷害。綜上所述,要消除檢修線路上的感應電傷人,必須要將檢修線路人為的構成一個閉合回路,停電檢修電力線路時,為防止變配電所誤送電,在被檢修線路兩端分別設置接地線,使其構成閉合回路,從而將感應電通過此回路導入大地,以避免檢修人員受到危害。

3電力作業中感應電危害的預防措施

(1)注意作業安全。進行電力作業時,應將停電的電力線路進行有效短路接地,以有效消除靜電感應電壓,并改變電磁感應電動勢的分布情況,最大程度的降低接觸網感應電壓對作業人員的危害。作業時,應具體采取以下安全防范措施:

①嚴格執行作業規程,在臨近接觸網的電力線上作業時,應盡量避開陰雨天氣。同時,必須嚴格遵守鐵道部鐵運[1999]103號部令中關于電力作業安全的有關要求,作業人員要穿絕緣狀況良好的絕緣鞋,在掛拆接地封線時,應帶絕緣手套,穿絕緣鞋(靴),并用絕緣桿操作,人體不得接觸金屬導體和地線。

②有效設置短路接地封線,要求短路接地封線為截面不小于25mm2的銅線。在作業的線路上,作業人員可能碰觸導電材料的地方,盡可能多的使用短封線,即每個作業人員都要在作業位置上將導體與接地體相連,但一定要注意短路線夾的位置,并在作業完畢后拆除,作業前、后清點核對短封線的數量,防止造成新的事故。

③防止高空墜落,上桿時,在未打好安全帶前,不得碰觸導線和桿上金屬構件,以防感應電電擊而導致高空墜落。

④在強電場下作業時,可采取中間電位作業法。為切實保證安全,作業人員采取穿著屏蔽服方法預防感應電。

(2)加強作業監護。對于工作條件復雜,感應電較強或有觸電危險的工作,應設專職監護人員。專職監護人員不得兼任其他工作,以便在桿上作用人員出現異常情況時,能夠迅速采取急救措施。

(3)對有感應電的區段線路建立臺賬。電力班組要在相關的統計臺賬中標注,作業前重點盯控,并加強在該區段日常作業時的安全措施。

(4)對有感應電威脅隱患的設備改造。通過對電力貫通線、接觸網等設備進行改造,以降低接觸網對電力線靜電感應和電磁感應影響。

(5)作業中的安全注意事項。

①當列車通過時,在確保作業相對安全的情況下,暫停作業,可有效避開機車通過時強大電壓帶來的感應電壓。

②勞保著裝工整、規范,作業人員無裸露皮膚,線手套干潔,絕緣鞋無破損。