關于防止高壓靜電感應電壓的探討

馬建永

（中國鐵路蘭州局集團有限公司嘉峪關供電段，甘肅 嘉峪關 735100）

0 引 言

目前，我國鐵路運輸事業發展極為迅速，部分列車將電能作為主要的動力來源，通過在軌道兩側設置變電站和輸電線路等方式，實現對電力能源的快速供應，在節能環保的同時增加列車的速度。但是，線路停電檢修時，卻頻繁出現安全事故，而導致事故的罪魁禍首是高壓靜電感應電壓。由此可知，研究高壓靜電感應電壓及防范措施具有重要意義。

1 高壓靜電感應電壓的來源

人們認為直接接觸高壓電是觸電的唯一方式，當工作人員沒有直接接觸高壓線路卻發生了觸電事故，人們對此感到十分疑惑，實際上，這屬于人們的錯誤認識[1]。對鐵路附近的供電線路而言更是如此，首先，鐵路車站附近存在大量的高壓配電裝置，致使這部分區域存在較大的電場，存在于這部分區域的導體可能會發生靜電感應，從而導致感應電壓。當工作人員停電檢查高壓配電裝置時，會有一部分感應電流將人體作為導體流入大地，致使人體在停電的情況下受到電流的傷害。眾所周知，電流如果在閉合電路中運行，當電路中的磁通量發生改變時，會導致閉合電路存在感應電流，感應電壓會隨之出現，如果感應電壓不超過35 V，則不會對人體造成傷害；但是，感應電屬于哪種性質，與普通電流存在什么關系，都是人們需要考慮的事情。為明確感應電壓這一概念，應將靜電感應概念作為依據。靜電感應指一個帶電體靠近不帶電導體時，由于電荷相互作用的影響，會重新分布導體中的電荷，導致導體中的異電荷受到帶電體的影響并被其吸引，而導體中的部分正電荷會與帶電體中的正電荷產生排斥反應，繼而逃離到距離帶電體較遠的地方，這種情況就是靜電感應。由上述可知，靜電感應現象產生的電同樣具有電的特性，其本質就是電，只是與普通電流產生的方式存在不同。從高壓靜電感應電壓這個名字中可知，感應電壓是高壓靜電發生電磁感應而產生的電流，具有電的特征。感應電壓是電壓的一種，如果電壓過高則會對人體造成危害。正常人體所能承受的電壓為36 V左右，如果感應電壓超過這個數值就會傷害人體。鐵路列車供電額定電壓為25 kV，屬于高壓電，并且鐵路的供電方式為直流供電，采用的設備為直流電機和變壓器。雖然這些電力裝置在一定程度上提高了鐵路供電的效率，但由于鐵路供電系統屬于一種封閉的系統，停電后會產生高壓靜電感應，進而產生感應電壓，導致鐵路電力系統檢修人員在停電檢修過程中頻頻受到電擊威脅。

2 高壓靜電感應電壓對人體的危害

電壓屬于直流電，如果強度超過50 V，就會對人體造成威脅，但這并不是判斷其威脅的唯一依據。感應電荷的多少，也是判斷高壓靜電感應電壓威脅程度的重要指標，大部分情況下，其不會對人體造成威脅，但如果供電裝置帶電，威脅系數會不斷上升。例如直流交換機、變壓器等設備帶電，但從概念上講，這種電壓不屬于靜電，而屬于泄漏電壓的范疇。這種電壓的強度十分高，最少為100 V，但對于鐵路供電系統來說，其泄漏電壓的強度會在100 V以上，因此高壓靜電感應電壓對人體具有嚴重威脅。

靜電感應可能會引發電擊，尤其對鐵路電力系統檢修人員來說，更加危險。因為鐵路供電系統屬于一種閉合的系統，系統內部存在較大的電磁場，而人體作為電導體，如果長期處在電磁場環境中，易受到靜電感應電壓的攻擊。電擊威脅程度主要由放電時間和電壓大小決定，如果電壓強度過高，會導致人體直接死亡。

3 防止高壓靜電感應電壓的措施

鐵路供電系統中，高壓靜電感應電壓常存在于供電裝置的外部。相關實驗證明，人體對高壓靜電感應電壓會做出快速反映[2]。高壓靜電感應電壓問題不可小視，尤其是在檢修鐵路供電系統過程中，如果存在感應電問題，工作人員應及時將消息告知上級并制訂解決方法，確保工作人員的生命安全。鐵路電力檢修部門人員應從多方面進行考慮，結合自身在實際工作過程中遇到的感應電問題，提出合理的解決方法，并將應對經驗告知其他工作人員，避免發生安全事故。常見的高壓靜電感應電壓防止方法有以下幾種。

3.1 供電線路作業防止高壓靜電感應電壓的措施

采用輔助接地線的方式，可在一定程度上起到良好的防止效果，采用這種方式后，鐵路電力系統檢修人員進行停電檢修時，遭到感應電壓攻擊的幾率明顯下降[3]。工作人員不能采用這種接地線方式代替常規的接地線，為了進一步明確二者的區別，將其作為個人保安輔助接地線。

這種接線方式在使用過程中應注意以下幾點事項。個人保安輔助接地線存在兩種形式，即單項式和三相式。單項式的應用范圍是高壓線路，三相式的適用對象為配電系統。這種安保接地線方式只是一種防止感應電壓的方法，只需要考慮感應電即可，因此可以將軟銅線作為截面，但要確保軟銅線上部附著塑料護套，并根據線路電壓的大小確定截面的長度，一般情況下，截面長度約為5 m。

3.2 變電站作業感應電壓的防止措施

變電站是鐵路供電系統的重要組成部分，也是檢修的重點工作內容，其內部存放了大量的電氣設備，是高壓靜電感應電壓事故的多發區域。為有效防止發生變電站作業高壓靜電感應電壓事故，首先，鐵路部門應在變電站兩側設置遮攔，全面封閉隔離室內外的高壓設備。如果變電站需要改建和擴建，需要使用硬質對其進行封閉處理。其次，工作人員在停電作業過程中不能移動防護隔離設施，檢修現場應設置警示標志，防止一些不明人士擅自闖入，對防護設施造成損壞，且鐵路部門應指派專業人員管理變電站，禁止一切與檢修電氣設備無關的金屬工具進入現場，如鐵鍬、錘子等。此外，工作人員在檢修過程中，必須注意保持與高壓設備的距離，防止不良后果的發生。最后，檢修高壓設備前，必須確保其接地的穩定性，避免發生接地線斷裂的情況。工作人員還需按照工作規定，合理佩戴防護措施，穿戴防電服。

3.3 地下電纜線路施工感應電壓的防止措施

鐵路供電系統存在大量的地下電纜，地下電纜感應問題頻繁發生，卻易被人們忽視。電纜輸送電力的過程中，其內部的金屬芯會與金屬屏蔽層發生感應，并且與土地存在電容，進而引發高壓靜電感應電壓。如果作業過程中，電纜線金屬屏蔽層接地線路發生破損或斷裂，金屬屏蔽層就會受到靜電感應的放電攻擊，如果不及時進行處理，可能會對電纜絕緣裝置造成破壞。如果將電纜比作變電站中的變壓器，那么電纜中的金屬屏蔽層和芯線就如同變壓器內部的繞組，會在周邊范圍內形成一個電磁場，而這個電磁場會與電纜金屬屏蔽層發生感應，產生靜電感應電壓。如果電纜線受到內外部環境影響發生損壞，就會導致感應電壓增加，甚至燒毀絕緣套。究其原因，主要是接地方式不合理，致使地下電纜短路現象頻出，繼而產生感應電壓，對電纜絕緣裝置造成毀壞。

針對這一情況，首先，鐵路部門應采取一端直接接地，另一端經電壓保護器接地的方式，避免發生短路和感應電壓的情況，確保工作人員的人身安全。其次，檢修人員拆卸接地線時，應佩戴絕緣手套，防止身體接觸金屬，同時與接地線路保持一定距離，保證自身的安全。此外，如果檢修地下電纜時出現感應電壓，需要在距離工作點10 m的位置增加接地線。最后，由于感應電壓存在源頭，因此設置接地線不能完全避免發生感應電壓，僅能控制電壓強度。如果作業期間接地線路與設備分離，靜電感應電壓會迅速增加，因此設置完畢后，工作人員應確保接地線連接的牢固性。

4 結 論

綜上所述，現階段我國鐵路運輸業大量采用電力能源作為列車的動力來源，并在車站和軌道兩側設置了變電站和大量地下電纜，以保障供電的質量，確保列車的穩定運行。工作人員停電檢修變電站和供電線路時，會受到高壓靜電感應電壓的威脅。鐵路部門應采取合理的線路接地方式，并設置隔離裝置，以避免發生這類問題，提高工作人員檢修鐵路電力系統的安全性。