電氣化鐵路的高電壓與牽引大電流的分析與防護

彭宏新

電氣化鐵路是用電能作為牽引動力的，它具有動力強、速度快、能耗低、效率高，并且對環境污染小等優勢，獲得了較快發展，成為鐵路現代化發展的主要方向。

電氣化鐵路的動力是由發電廠發出的低電壓，為便于遠距離的傳輸，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，供給機車變成牽引力。

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

電氣化鐵路是以接觸網作為電能的輸入，通過機車電動機產生動能，以兩鋼軌作為通道，通過回流線，使牽引電流回到牽引變電所，構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：

一是強電磁場的影響，長時間處在強磁場中的人，會引起頭疼、頭暈、惡心、心慌等各種不感覺，對人身體產生危害，強電場也對沿線及站場的電子設備產生干擾；另外，牽引電流產生的電磁感應，對信號電纜也產生感性、容性耦合的干擾，并在沿線鋪設的信號電纜中產生較高的電動勢，形成感應電流，對信號軌道電路的信號電流產生工頻干擾，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；電子設備則采用抗干擾電路的方法，消除強磁干擾；信號軌道電路，經過反復試驗，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套、鋁護套和數字信號電纜，并使鋼帶和鋁護套接地，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定性。

二是牽引電流的影響。牽引電流在兩鋼軌中能達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行有效回流，提高了供電的穩定性。

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，設有軛流變壓器，兩個軛流變壓器的中心點相連，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，軌道圈是由兩個匝數相同，并相通的線圈構成的。信號圈是把軌道上傳輸的25HZ信號電流通過軌道圈耦合到信號圈，然后傳回室內動作信號設備的。

按原理，由于兩鋼軌長度相等，軛流變壓器兩半軌道圈匝數和阻值相等，兩鋼軌上傳輸的牽引電流應是相等的，但實際上是不平衡的，主要是幾個方面原因造成：

（1）曲線時，外軌長于內軌形成阻抗不一致；

（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；（據實際測試能達到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備接觸不良，鋼軌接頭電阻過大時，就可能引起放電現象，對人體或設備產生危害，所以要遵守電氣化區段作業的安全技術規則和強電傷害的防護知識。

強電流可引起各種觸電損傷：

（1）電燒傷：強電流可引起金屬體氣化，經過人體時形成皮膚金屬化或電燒傷；

（2）電弧光：強電弧光屬于強紫外線，能引起眼角膜發炎；

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

所以在電氣化鐵路區段作業時，要嚴格遵守安全作業制度。例如：當發現信號設備的箱線、鋼軌接續線，鋼軌絕緣不良或更換軛流變壓器等設備時，一定要在作業處加裝“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備，否則，造成的后果是會悔之終身的。

另外，在發現接觸網斷網或回流線斷線時，應立即通知附近的接觸網工區或電力調度所，設置停車防護信號加以防護，并在接觸網斷點10米半徑范圍內不準接近，若已在此范圍內，應立即并攏雙腳，向外蹦離此區域，防止形成跨步電壓而觸電；當回流線斷線時，應保持在3米以外。

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

總之，在電氣化區段作業時，一定要遵守電氣化區段作業的規章制度，安全意識不可放松，一切按科學的方法辦事，尊重科學是做任何工作的準則。endprint