接觸網“V”形天窗停電作業觸電傷害與預防

馬 雷，白家琨

0 引言

隨著鐵路跨越式發展和鐵路體制改革的進一步深入，鐵路運輸正向著高速、重載、高密度方向邁進，電氣化區段接觸網檢修作業方式也發生了改變。為緩和運輸與檢修的矛盾，進一步提高鐵路運輸能力，接觸網“V”形天窗停電檢修作業方式（雙線電氣化區段上下行接觸網分別停電開天窗方式稱為“V”形天窗，利用“V”形天窗進行接觸網設備檢修作業稱為“V”形天窗接觸網檢修作業）被越來越多地應用于繁忙干線雙線電氣化區段，由于作業時存在電氣干擾，給停電區段的接觸網作業安全構成威脅。本文主要通過4個典型事故案例對接觸網“V”形天窗停電檢修作業中的潛在危險因素進行分析，并針對相關問題提出一些預防措施。

1 “V”形天窗停電作業中的潛在危險因素

現階段接觸網停電檢修多采用“V”形天窗作業形式，作業過程中存在感應電壓、穿越電流、開口電壓、強電侵入等潛在危險因素。

1.1 感應電壓

1.1.1 感應電觸電傷害案例

（1）事故經過。2009年3月1日，某接觸網工區在某區間下行進行“V”形天窗停電作業。當某作業人員登上087#柱準備進行絕緣子清掃時，一只手觸碰到水平拉桿后遭受感應電從支柱上摔下，造成該作業人員輕傷事故。

（2）事故原因。作業人員登高作業未扎好安全帶且作業區段兩接地線間距過長（大于1000 m）沒有按照規定增設接地線。

1.1.2 感應電觸電傷害原因分析

（1）停電設備上的感應電壓。感應電壓包括靜電感應電壓及電磁感應電壓2部分。靜電感應電壓在感應電壓中起主導和決定作用。

a.靜電感應電壓。處在運行設備電場中的停電設備，由于靜電耦合在停電設備上產生的對地零序電壓即為靜電感應電壓。“V”形天窗停電作業情況下，未停電的接觸網將在臨近停電的接觸網附近空間產生高壓電場，從而在停電線路接觸網各線索上產生感應電位，其大小與上下行線路的間距、平行長度及氣象狀況有關，有時可高達數千伏。

b.電磁感應電壓。處在運行設備磁場中的停電設備，由于電磁耦合在停電設備上感應的對地零序電壓，稱為電磁感應電壓。“V”形天窗停電作業情況下，不停電接觸網通過牽引交流電流時，在其周圍產生交變電磁場，交變電磁場在停電線路接觸網各線索上產生的感應電勢與供電臂長度成正比，與兩供電臂間的距離成反比，同時還與牽引電流的大小有關，當發生短路時影響更大。

（2）感應電觸電傷害原因。“V”形天窗停電作業情況下，當人體碰到處于地電位之上的接觸網上的金屬部件時，雖然產生的感應電流很小不足以對人身安全構成威脅，但是如果作業人員與地接觸不良，突然的麻電會使作業人員的神經系統受到刺激，則有可能引起高空摔跌事故。

1.2 穿越電流

1.2.1 穿越電流觸電傷害案例

（1）事故經過。2009年4月6日，某接觸網工區進行“V”形天窗停電作業，接好地線后，某作業人員攀登至22#支柱腕臂底座處，用手握住腕臂底座固定螺栓時，感覺螺栓有電并且不能擺脫，最后該作業人員由支柱上墜落到地面。

（2）事故原因。進行“V”形天窗停電作業時未對回流線接地封線，穿越電流經回流線—接地跳線—螺栓—人體—支柱進入大地，致使作業人員觸電摔落。

1.2.2 穿越電流觸電傷害原因分析

（1）穿越電流的成因。“V”形天窗停電作業時，停電線路與不停電線路的接觸網利用絕緣裝置可以隔開，但由于上下行鋼軌通過車站渡線及道岔，以及大地是互相連通的，所以牽引電流通過鋼軌回流時，上下行鋼軌均有牽引電流流過。當停電線路的接觸網作業掛、接地線（通常是要和鋼軌相聯）時，作業區兩端的地線將鋼軌與接觸網（含回流線）并聯，必然在接觸網（含回流線）上產生分流，現場稱之為穿越電流，穿越電流的大小與接觸網、鋼軌和大地的電氣參數以及電力機車運行位置有關。由于條件限制上下行共用一條回流線時穿越電流會更加嚴重。

（2）穿越電流傷害原因。“V”形天窗停電作業情況下，穿越電流流過金屬導體會造成金屬導體電位抬升，當人體碰到處于地電位之上的接觸網上的金屬部件時，人體與金屬物體并聯流過穿越電流造成觸電傷害，加之感應電壓的的存在，雖然人體分流較小，但情況嚴重時足以產生人體不宜擺脫的電流（人能夠擺脫觸電的電流平均值為10 mA），長時間接觸會導致人體電阻下降，最終造成觸電死亡事故。

1.3 開路作業開口電壓

1.3.1 開口電壓觸電傷害案例

（1）事故經過。2000年7月8日，某接觸網工區在某站更換負荷開關的設備線夾。當線夾更換完畢準備連接開關引線時，一名作業人員左手拿著引線，右手準備緊螺栓時，不幸觸電死亡。

（2）事故原因。作業人員進行隔離開關檢修作業前未使用等位線先行等位連接便開始作業，致使開口電壓作用于人身造成觸電死亡。

1.3.2 開口電壓觸電傷害原因分析

（1）接觸網開路（開口電壓）的形成。“V”形天窗停電作業時，若作業區段內的接觸網與接地線構成的回路出現開路情況時，會造成接觸網開路，例如：作業區段設有分段絕緣器，且隔離開關處于分閘位；作業區段設有電分段錨段關節，且隔離開關處于分閘位或電連接器斷線；進行斷線接續作業；斷開吸上線檢修作業；更換火花間隙和斷開支柱下部地線的檢修作業；檢修開關、電連接器及更換超過5 m長的導體或成串絕緣子；拆除接地線時先拆除接地側。

（2）開口電壓觸電傷害的原因。“V”形天窗停電作業時如果作業區發生開路，當人體串聯于導電回路開口處，開口電壓會直接加在人體上，導電回路中的感應電流會流過人體造成電擊，如果未停電線路上有電力機車取流時，導電回路中就會產生感應電流與穿越電流的疊加，2種電流的疊加（尤其是穿越電流）會給人體帶來很大的危害，輕者可能灼傷，重者可能造成生命危險。

1.4 強電侵入

1.4.1 強電侵入案例

（1）事故經過。2008年11月10日，某接觸網工區在某站進行“V”形天窗停電作業，某電力機車誤闖無電區，短路電流造成分段絕緣器的導流滑道燒損，絕緣子熏黑，由于接地線裝設牢固，未造成人員傷亡。

（2）事故原因。車站值班員對停電范圍不清楚，造成電力機車誤進無電區。

1.4.2 強電侵入原因分析

“V”形天窗停電作業時，停電線路與不停電線路的接觸網之間是依靠上下行隔斷絕緣子和渡線分段絕緣器來隔開的。當絕緣閃絡、擊穿或電力機車受電弓從有電側通過絕緣錨段關節或分段絕緣器誤闖無電區時，將會導致高壓電侵入。接觸網的額定電壓為25 kV，強電侵入會對人身及設備安全構成嚴重威脅。

1.5 鋼軌電位升高

1.5.1 鋼軌電位升高的原因

電氣化鐵路的鋼軌除了作為列車的走行導軌之外，還是牽引回流的重要通道之一（“半段效應”無法消除），牽引回流電經鋼軌返回牽引變電所途中，會有電流泄漏入大地，由于泄漏電流擴散時，受到道床和大地的阻尼作用，從而使鋼軌呈現一定的電位。

1.5.2 鋼軌電位升高的危害

鋼軌電位升高可能帶來的問題：對軌道電路的工作性能造成不利影響；可導致道岔處、大橋連接處、鋼軌接縫處發生火花放電，致使絕緣節、鋼軌與軌枕間絕緣墊板、信號機設備老化，嚴重時甚至燒毀；容易引起靜電火花，甚至可能導致油料等危險性物質發生燃燒和爆炸；對人身安全構成威脅。

“V”形天窗停電作業時，由于未停電的線路上會有電力機車取流，一般普通速度的電力機車牽引電流大致為 200～400 A，正常運行的牽引電流經鋼軌泄漏時，鋼軌電位很低，通常小于10～20 V，不會影響信號和通信設備的工作，也不會對觸及鋼軌的人員構成威脅。隨著重載列車、高速列車的發展，牽引電流越來越大，例如重載列車的牽引電流可達 700～800 A，高速動車組的牽引電流可超過1000 A，因此鋼軌電位的升高也就不能忽視了。

2 “V”形天窗停電作業潛在危險的預防

2.1 預防感應電壓傷害的措施

（1）地線是電氣檢修人員的安全線及生命線。掛地線可有效消除和降低感應電壓，是防止突然來電、免遭感應電壓傷害、保護人身安全的可靠措施。

（2）接觸網“V”形天窗停電作業時，如果作業范圍超過1000 m，還必須增設接地線。對于牽引變電所、開閉所、分區亭出口處、雙回線路等處所“V”形天窗停電作業時感應電壓較大，應視情況增設接地線。

（3）采用梯車作業時，加掛1組隨車地線，采用作業車作業時，在作業車作業平臺兩端加掛隨車地線，以確保作業人員所承受的感應電壓時刻在安全范圍內（也可直接采用絕緣梯車，類似于等電位帶電作業）。

（4）正確和規范使用勞保用品和絕緣工具，如作業時按規定穿工作鞋（絕緣膠鞋）、戴勞保手套，使用絕緣手套、絕緣棒等絕緣工具。

2.2 預防穿越電流傷害的措施

穿越電流的預防，在沒有開路作業開口電壓的情況下，采用上述第2.1節中感應電壓的預防措施，完全可以避免穿越電流的傷害。因為當接觸網線索上（接觸線和回流線）接好地線以后，線索上的電位被強制降低到與鋼軌電位相同，作業人員在碰觸到有穿越電流的接觸網線索及其金屬零件時是一種近似的等電位作業（接觸點的電位差很小），而作業人員包括作業機具的阻抗遠大于線索和接地線的阻抗，穿越電流對作業組人員產生的分流可視為開路，不會對作業組人員造成危害，因此可以保證人身安全。

2.3 預防開路作業開口電壓傷害的措施

“V”形天窗停電作業時要盡量避免作業區接觸網與接地線構成的回路發生開路現象，如果必須開路作業時，一定要按照“V”形天窗停電作業有關規定采取相應的安全措施，如短接線連接等電位、采取旁路措施等，以避免開路作業開口電壓直接作用于人體發生觸電傷害。

2.4 預防強電侵入的措施

對強電侵入的最有效的防護措施是在作業地點兩端裝設可靠的接地線。此外，要求行車部門不得將電力機車放入無電區段，為此就要求駐站聯絡員要不間斷地監視接近作業區段運行的電力機車，嚴防電力機車闖入無電區。應加強雙線區段站場軟橫跨的上下行隔斷絕緣子及站場內分段絕緣器的橋式絕緣子的絕緣水平，以防止作業時絕緣子發生閃絡或擊穿對人身造成傷害。

2.5 鋼軌電位升高相關問題的探討

理想的工作電位是保持與大地相等的零電位，由于鋼軌電位的升高使得接觸網“V”形天窗停電作業中的“接地”（地線接在鋼軌上）就不是真正意義上的接地，相對理想的工作零電位而言，升高的鋼軌電位是一種廣義的過電壓，并且筆者認為接觸網“V”形天窗停電作業的性質是一種廣義上的等電位帶電作業，一些相應的安全措施應借鑒帶電作業的有關規定來辦理執行。

3 結束語

本文通過對幾個典型“V”形天窗停電作業觸電事故案例的介紹，總結分析了接觸網“V”形天窗停電檢修作業中的潛在危險因素，并提出了相應的預防措施。因此，在進行接觸網“V”形天窗停電檢修作業時，應要求職工加強對“V”形天窗停電作業中潛在危險因素的認識和理解，嚴格按照標準化作業程序操作，保證作業安全。

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