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电气化铁道预防感应电知识读本感应电的危害与预防目 录内容提要5前 言6第一章 感应电的产生原理7第一节 概 述8一、电能在人类社会活动中的应用8二、感应电的分类及产生原理9第二节 静电感应的产生9一、静电感应的产生原理9二、处于强电场下电线路中的静电感应11第三节 电磁感应的产生14一、电磁感应原理151直导体在磁场中运动产生的感生电动势152变化的磁场穿过闭合线圈产生的感生电动势163椤次定律和感应电势、电流方向的判断174法拉第电磁感应定律和感应电动势的大小185自感和互感现象196电磁感应现象的利弊207电线路对其附近电线路的电磁影响21第二章 接触网线路对附近电线路的影响24第一节 接触网线路对其附近通信线路的影响25第二节 接触网线路对其附近电线路的影响及危害261静电感应的影响和危害262电磁感应的影响和危害273检修线路上有接地线时产生感应电的特点29第三节 感应电对附近不同电线路电磁影响的区别30一、接触网线路对通讯线路的影响特点31二、接触网线路对电力线路的影响特点31三、单线区段接触网对自身的影响特点32四、复线区段带电接触网对停电接触网的影响特点33五、带回流线或架空地线时感应电压的影响36六、感应电压、回流电流测试实例分析36第四节 感应电的危害特点及与高压触电的区别37一、感应电对人体危害的特点37二、高压触电与感应触电的区别38第三章 消除感应电的方法40第一节 V形天窗接触网检修作业消除感应电的方法40第二节 电力线路检修作业时消除感应电的方法43一、电力线路消除感应电的基本要求43二、电力作业消除感应电的常用方法44三、电力作业中的感应电危害及预防措施46第三节 电力机车车顶作业时消除感应电的方法48一、机车登顶作业时感应电情况分析49二、机车司机在区间或站内需接触网临时停电登上机车车顶处理故障49三、登顶机车前必须按规定对接触网进行验电、设置接地线并确认完好50第四节 车站装卸作业时消除感应电的方法51一、装卸线感应电分析51二、装卸线感应电的预防53三、装卸线装设接地线应依据接触网安全工作规程的规定做好以下具体事项53第五节 接地线的作用及设置规定54一、电线路检修作业中设置接地线的作用54二、滑动地线的作用55三、接地线设置距离的规定56四、接触网作业验电、接地规定56第四章 感应电伤人典型案例分析及预防58第一节 人身触电事故概述59第二节 典型感应电事故案例分析与预防60一、违章拆除抛线，感应电导致1人死亡61二、地线位置错误，感应电导致操作人1死1伤62三、擅自停电配合工务餐车车顶作业，感应电导致1人死亡64四、未按规定设置接地（短封）线，检修隔离开关感应电击1死1伤65五、作业未挂接地线，感应电导致1人死亡67六、未按规定设置接地线，感应电导致1人死亡69附录72感应电压、回流电流测试实例72实例一72实例二75主要参考文献77内容提要本书共分四章，主要内容包括：感应电的产生原理，重点阐述了感应电产生的原理、分类和存在的利弊；接触网线路对附近电线路的影响，重点针对复线电气化铁路V形天窗检修作业区段的特点，对接触网带电运行线路上的牵引电压、电流在停电检修的接触网、电力线路上产生的感应电对检修作业的危险影响，从确保安全作业的角度进行了重点分析，归纳总结出了感应电对人体危害的特点，高压触电与感应电触电的不同之处；消除感应电的方法，重点叙述了接触网V形天窗作业、电力线路作业、电力机车车顶作业及车站装卸作业消除感应电的具体方法及要求；典型感应电伤人案例分析及预防，选取了六个典型案例进行了重点分析，并提出了预防措施。本书内容丰富翔实，既强调理论更注重实用，可作为电气化铁路接触网工预防感应电伤害的专业培训教材，也可作为电气化区段电力线路工、电力机车司机和车站装卸工等有关人员安全培训的参考资料，亦可供电气化铁路牵引供电运营管理有关人员参考。前 言电力牵引是我国铁路牵引动力现代化的主要方向，随着我国铁路建设的发展，电气化铁路建设、特别是双线电气化建设进入到了快速发展阶段。双线电气化铁路的建设为提高铁路运输效率和社会、经济效益提供了更加有利的条件，但同时对确保设备高压带电、维修高空作业、列车高速运行状态下的安全生产提出了更高的要求，特别是双线电气化铁路V形天窗停电检修时，带电运行接触网线路在停电接触网、电力检修线路上产生的静电和电磁感应电严重威胁作业安全，如果认识不够，安全措施不到位，就极有可能发生感应电触电的事故。本书从感应电产生的原理出发，力求以通俗的语言浅显的讲述感应电产生的原理、分类和带电线路对附近电线路的影响，特别是V形天窗停电检修时感应电对作业人员的威胁，并从中对接地线的作用、设置规定等要求从原理上进行了分析，以期进一步提升接触网工、电力线路工等工种人员的安全意识和安全技能，做到严格执行作业标准和安全措施，坚决确保供电作业安全。本书由郭金平、赵施林、周存志编著，完稿后由兰州铁路局机务处刘再民、孔中秋和兰州供电段杜中成分别进行了审核，编写过程中还得到了兰州供电段技术科、安全科接触网专业技术人员的支持和帮助。在此一并表示衷心感谢。由于编者水平有限，错误和不妥之处在所难免，恳请接触网同仁批评指正。编者二一年四月第一章 感应电的产生原理第一节 概 述一、电能在人类社会活动中的应用电能是自然界中蕴藏的一种可用不可见的高效资源。自从被科学家发现它的利用价值以来，飞速的推动了社会生产力的进步、科学技术的发展，大大提高了人类的生活质量。当今社会，各行各业都在广泛的使用电能，人们的生活也离不开电能。没有电，社会生产活动就要停滞不前，人们的正常生活秩序也会发生混乱。电能在给人们的生产生活带来诸多方便的同时，如果在使用中违反正确的操作方法，不按规定的安全操作规程操作，就会发生用电设施不能正常工作、损坏甚至危害操作人员的人身安全。感应电是一种比较特殊的电能，在社会生产和生活的一些领域有着广泛的利用，但在一些领域中，必须预防和消除它的存在，如果不及时消除，就会对设备及人身安全造成危害，必须引起高度重视。在电力行业（包括铁路牵引供电系统）的检修作业中，停电检修设备上产生的感应电对作业人员来说，是一种严重威胁作业安全的隐患。如果作业中操作不当或违反安全工作规程中规定的安全措施、或不按规定的要求设置安全措施，就会发生设备损坏乃至人身伤害事故。感应电到底是什么东西？有什么危害？如何预防感应电的危害呢？下面，我们一同走进感应电的世界，了解感应电的产生原理，掌握感应电产生的规律，以达到预防感应电损坏设备、威胁或伤害作业人员安全的目的。二、感应电的分类及产生原理通常，在物体上直接施加电压或电位后，物体上就会带电。如果没有给物体直接施加电压或电位，仅在其周围有带电的物体，但该物体上也能带电的现象，我们称之为物体被感应，产生了感应电。物体上产生的感应电按其产生原理不同，一般分为静电感应和电磁感应两类。第二节 静电感应的产生一、静电感应的产生原理物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由原子核和其外围电子组成的。如图1所示，两种物质紧密接触后再分离时，一种物质把电子传给另一种物质而带正电，另一种物质得到电子而带负电，这种现象就叫做静电感应。一般认为，两种接触的物质相距小于2510-8 cm时，即会发生电子转移，产生静电。两种物质摩擦时，增加两种物质达到2510-8 cm以下距离的接触面积，并且不断的接触与分离，也可产生较多的静电。两种物质接触后再分离或相互摩擦能够产生静电。处于强电场中的两种物质，在电场力的作用下，正电荷将按电场方向移动，负电荷将逆电场方向移动，当电荷的移动达到平衡状态后，如图2所示，正、负电荷在两种物质的表面上就会大量累积形成静电，即产生静电感应。如图3所示，与流电相比，静电是相对静止的电荷。这种电荷在两种物质紧密接触的瞬间，正负电荷要产生相互吸引。这种电荷相互吸引，就形成了静电电荷的流动，即产生静电感应电流。静电感应电流的出现，会使两种物质间产生的静电电荷消失，静电就会消除。与此相似，在强电场中产生的静电荷，如果能在两种电荷间形成一条相互接触的通路，则静电电荷也会流动，即产生静电感应电流。同样，静电感应电流的出现，将使产生的静电电荷消失，静电就会减弱或消除。静电感应现象是一种常见的带电现象，如雷电、电容器残留电荷、摩擦带电、复印资料时纸张带电等都属于静电感应带电。静电感应利用的好，能够为我们的生产生活带来好处，如电喷漆、静电除尘、静电植绒、静电复印等。但在一些工作场所，必须采取措施，加以预防，如油品装运场所、易燃易爆场所、强电场环境下的检修作业场所等。二、处于强电场下电线路中的静电感应当带电线路（或带电接触网线）有交变电压时,其周围空间有电场存在,这时空间各点具有一定的电位,使位于这个电场中的中性导体出现带电现象。如图4所示，一段对地绝缘的电线路（即Z为）位于该电场中，在电场的作用下，导体中的自由电子就要作有规则的移动，引起电荷的重新分布，使该导体呈现带电状态，即产生静电感应。此时，带电线路与停电线路之间存在容性耦合电流ILA，停电线路与大地间存在容性耦合分布性电流IA。停电线路上的静电感应电压为：假设受静电影响的停电线路通过某一阻抗Z（例如人体）接地（如图4中阻抗Z），则静电容性耦合电流ILA将按电容CA的容抗和阻抗Z并联来分配，流经电容CA（或阻抗Z）的电流，由下列因素决定：当停电线路对地绝缘时，电流IA决定于电压UJ、电容CLA及CA的电抗值；当接地阻抗Z比电容CA的容抗小得多时，电流IA则决定于电压U、电容CA的电抗值及阻抗Z值。这时，停电线路上的剩余电压近似等于电流IA与阻抗Z值的乘积。通过对上述公式的分析推导，可得出下列静电感应电压、电流计算公式分别为:式中:U静电感应电压；K感应系数，单线为0.4，复线为0.6；a带电线路与停电线路间的平行距离；b带电线路距地面高度；c停电线路距地面高度；Uj带电线路对地电压；带电线路与停电线路间的平行接近长度；交流电角频率，一般为314；r停电线路导线半径。因此可知，带电线路对附近停电线路的静电感应影响的具有以下特点：1停电线路上产生的静电感应电压的大小，与带电线路与停电线路间的平行接近距离a的平方成反比；2停电线路上静电电流的大小与接近带电线路的停电线路长度成正比。当人体碰触与带电线路接近段间距大于100m、平行长度较短（例如12km）的停电线路时，流经人体的静电感应电流值不大，可以不考虑对人体的影响。对于与带电线路接近段较长（例如在数十公里）和接近距离较小（小于20m）的停电线路时，则停电线路上的静电感应电压将会较高，当人体碰触上述停电线路时，就有可能因流过人体的静电感应电流过大而出现危及人身安全的事故。但当停电线路有保护接地线时，人为的在正、负静电电荷间形成了一条静电电流通路，保护接地线电阻与停电线路对地电阻Z并联连接于停电线路与大地之间。由于保护接地线电阻近似为0。因此，停电线路与大地间的等效总电阻也为0，即静电感应电压约等于0。此时，不论人体是有意识还是意外接触到停电线路，都不会存在停电线路对人体的静电感应威胁。第三节 电磁感应的产生磁体材料和载流导体周围存在着一种叫做磁场的特殊物质。1831年法拉第发现：处于磁场中的直导体发生运动或通过线圈的磁场发生变化时，在导体或线圈中都会产生电动势；若导体或线圈是一个闭合回路的一部分，则导体或线圈中将产生电流。从本质上说，上述两种现象都是由于磁场发生变化而引起的。我们把变化磁场在导体中引起电动势的现象称为电磁感应，也称“动磁生电”，由电磁感应引起的电动势叫做感应电动势；由感应电动势引起的电流叫感应电流。一、电磁感应原理1直导体在磁场中运动产生的感生电动势如图5所示，当导体与磁力线之间有相对切割运动时，这个导体中就会产生出电动势，若导体是一个闭合回路，回路中就有感应电流。导体停止切割磁力线的运动，产生的电动势就消失了。研究表明：直导体中产生的感应电动势的方向、大小具有下列规律：（1）感应电动势不但与导体在磁场中的运动方向有关，而且还与导体的运动速度有关。（2）直导体中产生的感应电动势方向可用右手定则来判断：平伸右手，拇指与其余四指垂直，让掌心正对磁场N极，以拇指指向表示导体的运动方向，则其余四指的指向就是感应电动势的方向。（3）直导体中感应电动势的大小为：式中：e-直导体中产生的感应电动势； B-穿过直导体的磁场的磁通密度； -直导体切割磁场的运动速度； -直导体在磁场中的长度； 直导体与磁力线间的夹角。2变化的磁场穿过闭合线圈产生的感生电动势如图6所示，将磁铁插入或拔出线圈时，线圈中磁场的磁通就会变化，线圈两端中就有电动势产生，若回路闭合，回路也会有电流流动；磁铁不动时，电动势就消失了。这种磁变生电的现象就是电磁感应现象。由电磁感应现象所产生的电动势就是感应电动势，由感应电动势所产生的电流就是感应电流。3椤次定律和感应电势、电流方向的判断椤次在研究电磁感应现象的过程中，通过大量实验得出以下两个结论：第一，导体中产生感应电动势和感应电流的条件是：导体相对于磁场作切割磁力线运动或线圈中的磁通发生变化时，导体或线圈中就产生感应电动势；若导体或线圈是闭合电路的一部分，就会产生感应电流。第二，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通的变化。也就是说，当线圈中的磁通要增加时，感应电流就要产生一个磁场去阻碍它减少。由于这个规律是椤次于1834年首次发现的，所以称为椤次定律。椤次定律为我们提供了一个判断感应电动势和感应电流方向的方法，具体步骤是：（1）首先判定原磁通的方向及其变化趋势（即增加还是减少）。（2）根据感应电流的磁场方向永远和原磁通变化趋势相反的原理确定感应电流的磁场方向。（3）根据感应磁场的方向，用安培定则（右手螺旋定则）就可判断出感应电动势或感应电流的方向。应当注意，必须把线圈或导体看成一个电源。在线圈或直导体内部，感应电流从电源的“-”端流到“+”端；在线圈或直导体的外部，感应电流由电源的“+”端经负载流回“-”端。因此，在线圈或导体内部感应电流的方向永远和感应电动势的方向相同。4法拉第电磁感应定律和感应电动势的大小椤次定律说明了感应电动势的方向，并没有回答感应电动势的大小。法拉第在验证椤次定律的过程中发现，检流计指针的偏转和线圈中磁通的变化快慢有关，磁通变化越快，检流计指针的偏转越大；磁通变化越慢，检流计指针的偏转越小。所以，线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化速度（即变化率）成正比。这个规律就叫做法拉第电磁感应定律。如果用表示在时间间隔t内一个单匝线圈中的磁通变化量。则一具单匝线圈产生的感应电动势为：对于N匝线圈，其感应电动势为式中 e-在t内感应电动势的平均值，V（伏特； N-线圈的匝数； -N匝线圈的磁通变化量，Wb（韦伯）； t-磁通变化所需要的时间，s（秒）。上式是法拉第电磁感应定律的数学表达式。式中负号表示了感应电动势的方向永远和磁通变化的趋势相反。在实际应用中，常用椤次定律来判断感应电动势的方向，而用法拉第电磁感应定律来计算感应电动势的大小（取绝对值）。这两个定律，是电磁感应的基本定律。5自感和互感现象（1）自感现象如图7所示（a）中，A、B是两个完全相同的灯泡。灯泡A与一个铁芯线圈串联，灯泡B与一个纯电阻串联。当合上开关K时，灯泡B正常发光，而灯泡A却是逐渐变亮。这是因为，当合上开关K时，电流流入线圈时，该电流将产生一个左端为N极右端为S极的磁场，由楞次定律知，这个增大的磁通会在线圈中引起感应电动势，而感应电动势又会产生一个左端为S极右端为N极的磁通来阻碍原磁通的变化。根据安培定则可判断出感应电流的方向与原流进线圈电流的方向相反。因此流进线圈的电流不能很快上升，灯泡A也只能慢慢变亮。这种一个回路中电流的变化而在其自身回路中产生感生电势的现象，称为自感现象，相应的电动势称为自感电动势，形成的电流称为自感电流。（2）互感现象如图8所示，（a）中是两个独立的线圈套在一个铁芯上，(b)中是两个独立的线圈的中轴线在一条直线上。当线圈A中通入电流后，线圈两端有电动势产生，线圈B构成闭合回路后，有电流产生。根据椤次定律，线圈A中产生的磁通必定穿过了线圈B。这种由于一个回路中电流的变化而在邻近另一个回路中产生感生电势的现象，称为互感现象，相应的电动势称为互感电动势，形成的电流称为互感电流。综上所述，在一定条件下，电能感应出磁，磁也能感应出电能。6电磁感应现象的利弊电磁感应现象对人们来说，既有利又有弊。（1）自感现象的利与弊：日光灯是利用镇流器中的自感电动势来点燃灯管的，同时又利用它来限制灯管的电流。但在含有大电感元件的电路被切断的瞬间，因电感元件两端的自感电动势很高，在开关刀口的断开处会产生电弧，容易烧坏刀口，或者容易损坏设备的元器件。（2）互感现象的利与弊：在供电设备中广泛使用的变压器、电流互感器、电压互感器等设备都是利用互感原理工作的，这是其有利的一面。但在电子电路、电力线路、通讯线路中，若设计不合理、安装位置不正确或者检修作业中安全措施设置不当，就会造成相互间的干扰，严重时会使整个电路或系统工作不正常，甚至无法工作。在检修作业中，由于安全措施设置不当，感应电未能消除，就会危胁作业人员安全，甚至造成人身伤害事故。7电线路对其附近电线路的电磁影响（1）单相带负荷运行电线路产生的电磁场对其附近电线路的影响如图9所示，单相电线路L1带负荷运行时，线路中的负荷电流Ij将在导线周围产生一个以带电线路L1为圆心的电磁场，带电线路L1附近若有其他电线路或导体L2时，该电磁场必然穿过其附近的其他电线路或导体L2。若带负荷运行电线路L1中通过的电流为直流电，产生的磁场是一个恒定不变的磁场，假如此时其附近的电线路L2相对该磁场做切割磁力线的摆动，根据电磁感应原理，就会在其附近的电线路L2中产生沿L2分布的感应电压U。若带负荷运行电线路L1中通过的电流为交流电，产生的磁场就为一个交变磁场，此时处于交变磁场中的电线路L2若平行于电线路L1（或两线间不垂直），根据电磁感应原理，也会在电线路L2中产生沿L2分布的感应电压U。感应电压的大小可用以下公式计算：式中：U感应电压；Ij带电线路通过的电流；屏蔽系数，一般为1；M平行线路互感系数，一般为1040x106；交流电角频率，一般为314；平行感应长度。由此可知：感应电压U的大小与带电线路中的负荷电流大小、电流的变化率、两线路间的接近距离、平行程度成正比例关系。如果电线路L2未构成闭合回路，就只存在感应电动势。如果电线路L2是一个闭合的回路（如K在闭合位），在感应电动势的作用下，回路中就会有与负荷电流方向相反的感应电流i。该感应电流i的大小与感应电动势的大小成正比、与回路中的阻抗成反比例关系。（2）三相对称电线路产生的电磁场对其附近电线路的影响三相对称带负荷运行电线路，每一相都会对其附近的电线路产生电磁感应影响，但由于三相电流的对称分布，产生的电磁场也是对称分布的，因此施加于同一点的电磁场矢量和理论上为零，产生的感应电动势也为零。此时出现感应电动势，主要是因为三相线路间的分布间距、负荷电流的不对称因素所致，其感应电远小于单相或两相不对称电路产生的感应电。（3）不对称电线路产生的电磁场对其附近电线路的影响如果三相对称电路出现一相或两相短路或断路，产生的电磁场对附近的电线路而言，就不是对称分布，因而施加于其附近电线路上的电磁场将不为零，就将产生大的感应电动势，就会严重威胁附近的电线路正常状态。电气化铁路接触网是一种典型的不对称运行的电线路，因而当接触网线路上有机车取流时，也会对附近的电线路产生很大的电磁感应影响。如图10所示，复线区段接触网V形天窗作业时，未停电的一行接触网线路有机车取流时，不仅在其自身线路上因自感现象产生感应电，在其附近的电线路上（如停电的一行接触网线路、架空地线、供电线、低压电力线路及金属通信线路上）也会因互感现象产生感应电。尤其接触网利用V形天窗作业时，如对感应电的产生认识不足，消除感应电的措施不可靠或未采取防止感应电的措施，就会严重威胁作业人员的安全。在电气化铁路附近进行电力线路维修等工作时，由于接触网上的高电压、大电流对电力线路产生的感应电远高于电力线路的影响，因此必须要采取可靠的安全措施，以防止感应电伤人。第二章 接触网线路对附近电线路的影响带电线路上有电压就有电场存在，就会出现静电感应；有电流就有电磁场存在，就会在附近电线路上产生感应电，这是一种客观存在的现象。电气化铁道接触网线路属于强电高压线路，线路中通过的电流也是大电流，因此静电感应和电磁感应远胜于电力系统，对附近电线路的影响非常大，必须给予高度重视。第一节 接触网线路对其附近通信线路的影响我国电气化铁道牵引供电系统采用工频单相25kv交流制供电，其牵引供电方式主要有直接供电方式（DT）、BT供电方式、AT供电方式和直供加回流线（DN）四种。以上几种供电方式属于不平衡供电系统，当牵引电流流过接触网时，接触网导线周围产生的强电场和强磁场，必将对附近的通信线路和设备产生干扰和影响，使通信质量下降，严重时能危及设备和人身安全。这方面的研究起步比较早，在电气化铁路修建时，从设计到施工、运用已采取了防干扰和消除感应电的技术措施，这里不再进行过多赘述。第二节 接触网线路对其附近电线路的影响及危害牵引电流流过接触网时，在接触导线周围产生的强电场和强磁场不仅仅对通讯线路产生电磁感应，对其附近的一切电线路都会产生电磁感应。如图11所示，在有电力机车运行的接触网线路，接触网上施加的电压为25kv、机车运行时接触网上的电流通常在1000A以上。根据电磁感应原理，必然会在附近的电线路上产生静电感应电压和电磁感应电压。1静电感应的影响和危害当接触网加上25kv工频交流工作电压以后，就在接触网导线（包括承力索和接触线）的四周建立起垂直于导线表面的交变电场。由于静电感应作用，处于该电场内的各类架空电线路将产生对地感应电压uc2。当接触网线附近一条停电检修的电线路处于悬空状态时，耦合电容容抗很大，耦合电容电流很小，其上的对地电压uc2很高，若人体不慎串入电线路与大地间将电线路与大地间构成通路时，人体电阻R人与耦合电容C2形成并联电路，由于人体电阻R人远小于耦合电容C2的容抗，静电感应的电流绝大部分将通过人体分流，这一分流远大于耦合电容电流，会对作业人员的人身安全造成严重危害，必须采取措施来消除。要消除静电感应对作业人员的危害影响，只要在该电线路与大地间设置一条电阻远小于人体电阻R人的接地线，形成与人体电阻并联的支路就可以达到目的。因为，用接地线构成的并联支路将电线路与大地间直接沟通，静电感应电流基本上全部由其分流，作业人员处于同一电位，不再承受感应电压，对作业人员形不成威胁或伤害。如果接地线接触不可靠，接触电阻增大或断开，此时通过人体的感应电流就会增加。当通过人体的电流超过所能承受的最大电流（一般规定为50mA）时，就会对人身造成伤害。2电磁感应的影响和危害当接触网线路上有电力机车运行时，接触网线路中就有交流电流，其周围就会建立起交变磁场，由于电磁感应作用，这种交变磁场会在与其平行的附近电线路上感应出沿电线路纵向分布的感应电动势U。如果电线路是悬空的，未构成闭合回路，受影响的电线路中就只有感应电动势存在。如果构成了闭合回路，就必定有电磁感应电流i产生。假如受影响的是一条停电检修的线路，线路上产生的感应电动势对作业人员的安全将是一种致命的危险隐患。其影响情况如下：（1）受影响停电检修的线路悬空，与大地间无任何连接点时，该线路中有感应电动势存在，若只有一人不慎串入线路与大地间将线路与大地间构成通路，不会遭受电磁感应的危害；若有两人在不同地点不慎串入线路与大地间将线路与大地间构成两条通路，就会构成回路，产生感应电流，有遭受电磁感应的危害可能；（2）当停电线路上只有一点与大地连通时，虽构不成闭合回路，不会有感应电流，但有感应电动势存在。若有人与固定连接点相距一定距离的地方不慎串入线路与大地间，将线路与大地间形成通路，就会构成回路，产生感应电流，遭受电磁感应的危害；（3）当有两点与地连通时，两地线间就构成了闭合回路，回路中就会有固定的感应电流产生。若此时不慎将闭合回路断开，检修中就会随时发生作业人员身体连通的可能，对人身造成伤害。3检修线路上有接地线时产生感应电的特点综上所述，要消除检修线路上的电磁感应电影响，必须要为被检修线路人为构建成一个闭合回路。停电检修电线路时，为防止变配电所误送电，如图12所示，在被检修线路两端分别设置的接地线，对感应电而言，恰巧构建了一个人为的闭合回路，为感应电流提供了通路。地线的设置不同，产生的感应电影响也不同。其特点如下：（1）如果被检修线路两端设置的接地线接触牢固、位置合理，回路可靠的闭合、不形成断口或作业人员不串入断口，两地线间电线路中的感应电就达不到威胁作业安全的程度，作业人员直接接触被检修线路时是安全的，就不会造成伤害。（2）如果被检修线路两端设置的接地线位置不合理，超出相关规定，两地线间电线路中产生的感应电就会远高于安全电压值。作业人员接触被检修线路时，就会以人体为分界点，形成两个闭合回路，将人体串入感应电流通路，威胁作业安全，甚至造成伤害。（3）如果被检修线路设置的接地线接触不牢固，有一端断开了（或未设置接地线），作业人员接触时，就会直接通过人体形成闭合回路，使感应电流流过人体。这种情况下，通过人体的感应电流最大，威胁作业安全最严重，最容易发生人身伤亡。第三节 感应电对附近不同电线路电磁影响的区别上述分析表明：感应电的大小与两线间距、平行长度、带电线路上电压高低、电流变化及气候等情况有关。当停电的线路与带电的接触网线路或电线路距离不远，平行长度又较长时，在线路中感应的感应电动势可以达到危险的程度。早年我国在观音坝单线区段的就曾做过试验，当接触网和架空线间的平行距离为250m，平行长度为18.3m，接触网短路电流为1140A时，实测得感应电动势为787824V。如此高的感应电压，在作业中若停电线路未接地或接地不良，一旦有人不慎接触,电流通过人体接地形成回路，使人体遭到电击触电。研究部门的实验表明，电磁感应在相距100m以外时，仍有可观的影响。因此绝不容忽视。一、接触网线路对通讯线路的影响特点在光缆通讯技术未使用以前干扰影响很大。由于通讯线路采用光缆技术不产生电磁影响，架空通讯明线改造为地下敷设电缆后电磁感应减弱，加之两线间距一般大于100m以上，因而影响较轻。二、接触网线路对电力线路的影响特点在电化区段，对沿铁路线架设的电力贯通线，尤其是电力贯通、自闭线路，与接触网线的平行长度较长，两线间距在50100m范围内，可感应出较高的电压。特别是一些区段的电力贯通或自闭线与接触网同杆合架，这时两线距离很小，其上感应电压很高，足以危及人的生命安全。若停电作业时采取的安全措施不完善，未采取消除感应电措施，有可能发生人员遭感应电电击的伤亡事故。1静电感应电压的特点：由静电感应计算公式可知静电感应电压的大小主要取决于：（1）接触网与电力贯通(自闭)线间平行距离。平行距离越小，产生的静电感应电压越大。（2）接触网线路的电压。接触网线路的电压越高，则产生的静电感应电压越大；静电感应电压与接触网中有无电流无关。2感应电动势的特点：由电磁感应计算公式可知电磁感应电动势大小主要取决于：（1）接触网牵引电流。牵引电流越大，则产生的电磁感应电动势越大。（2）两线平行距离。两线平行距离越小，则产生的电磁感应电动势越大。（3）两线平行长度。两线平行长度越长，则产生的电磁感应电动势越大。3两线平行距离与感应电压的关系（1）根据实测数据，二线平行距离与静电感应电压的对应关系值如下表所示:两线平行距离（m）10203050100250500静电感应电压（V）18606503101203051（2）两线平行距离与电磁感应电动势的对应关系设Ij=500A，L=18km，K=0.47时，两线平行距离与感应电动势的对应关系值如下表所示:两线平行距离（m）10203050100250500电磁感应电压（V）12251044938806630407266三、单线区段接触网对自身的影响特点电气化铁路单线区段，接触网停电检修时自身不产生感应电的影响，只受到电力线路的电磁影响。由于电力线的三相对称性，加之两线距离较大，其产生的感应电压比较小，自电气化铁路开通以来几乎未发生过威胁接触网停电检修时作业人员的安全情况，一直没有引起接触网检修运行人员的普遍重视。四、复线区段带电接触网对停电接触网的影响特点电气化铁路复线区段，如图13所示，上、下两行线路虽然都是电线路，但与电力线路相比，上、下两行线路间距大多不超过10m，平行长度很长，线路电导率较小，这些结构上明显的不同之处，决定了接触网一行对另一行接触网线产生的感应电要远高于对附近其他电线路产生的感应电。若上、下行间距离为10m，接触网导高为6m，接触网电压为27.5kv，根据静电感应电压公式，则此时静电感应电压为：若通过的牵引电流在100A以上,平行感应长度为1000m，则最小电磁感应电压为但实际中机车牵引电流远大于100A，作业中，如发生装设接地线程序错误或在接地线未挂好的情况下作业人员接触停电的接触网设备时，平行感应长度也远大于1000m，假设通过的牵引电流在1000A以上,平行感应长度为10km以上，则产生的电磁感应电压为:此时产生的电磁感应电压远远大于40v的人体安全电压，就会导致人员触电。因此，作业区两端设置保护接地线，且两地线间距离不大于1000m是一项确保作业安全的有效措施。单线改复线后，由于作业人员对复线区段接触网两行线路间产生感应电危害的认识不足，作业中不自觉的将多年来在单线检修中养成的作业习惯带入V形天窗作业中，不按规定设置接地线、减少接地线设置组数，简化作业程序、违章蛮干，有着非常深刻的教训。五、带回流线或架空地线时感应电压的影响在带回流线或架空地线的直接供电方式中，由于回流线或架空地线中流过的电流与带电接触网线路中流过的电流方向相反，对停电的接触网线路而言，其产生的电磁感应与带电接触网线路产生的电磁感应方向也相反，有一定的抵消作用，即有一定的屏蔽能力。因此，此种情况下产生的电磁感应低于无回流线的情况，前述分析结论完全适合带回流线或架空地线时的情况。六、感应电压、回流电流测试实例分析2006年、2008年兰州供电段针对感应电问题在双线接触网停电、不停电或单线停电，变电所馈线接地刀闭合或打开等不同情况下的感应电进行了一系列的测试，测试的结论也对其得到了印证。测试结论如下（测试过程见附录）：1架空回流线的电压随上下行机车取流影响较大，尤其是受同一侧线路的影响大，电压随机车取流增加而增大；2停电后的接触网感应电压较高（3600v以上），大小主要跟该供电臂长度有关，长度越长，感应电压越大，该电压受邻线机车取流影响较小；3停电的接触网在两端加挂接地封线后（接地线距离300m），接触网感应电压、钢轨对地电压都较低（不大于10v），并且在兰新线截河坝武威上行，距离变电所2km的地点试验过程中，5400v接触网感应电压在变电所闭合接地刀后，立即减小到4v左右（同300m加挂地线时的电压相同）；4接触网加挂地线（钢轨）和回流线接地（接地极）后，两者间的电压不超过10v；5在接触网加挂地线（钢轨）后，如果变电所闭合接地刀，天水兰州区段、兰州武威区段、武威嘉峪关区段都存在牵引回流通过接地线接触网变电所接地刀回流的问题，且大小相当于馈线电流的1/3；6在轨道绝缘节较多的车站（或有轨缝绝缘、扼流变的区间），存在轨道回流从供电臂远端地线流向接触网，再从供电臂近端地线流回钢轨的问题，主要是钢轨电阻较大造成的；回流线接地后，地线中没有电流通过。第四节 感应电的危害特点及与高压触电的区别一、感应电对人体危害的特点由上述分析可知，感应电对人体的危害具有以下特点：1带电线路上电压越高，在附近电线路上产生的感应电压越高，危害就越大；2带电线路上通过的交流电越强或电流变化率越大，在附近电线路上产生的感应电动势越高，危害就越大；3两线的平行长度越长，在附近电线路上产生的感应电压也越高，危害就越大；4两线间的距离越近，产生的感应电压越高，危害就越大；5如果产生感应电压的导线形成了闭合回路或通路，有电流流过。当电流通过人体时，会对人体产生极大的伤害，甚至造成人身伤亡。二、高压触电与感应触电的区别1高压触电：如图14所示，接触网、变电所、电力线路、配电所等高压设备带电运行时，在其电源侧设有能快速切断短路电流的继电保护装置，当人体与带电部分间的距离小于安全距离规定，将人体与带电体间的空气击穿形成电弧对人体放电时，电源侧的保护装置动作，带动断路器（或空气开关）跳闸，瞬间断开电源，多数情况下人体能与带电设备脱开。所以，发生高压触电时，人体造成电弧烧伤多，电击直接死亡的较少。（2）感应触电：如图15所示，在停电检修的电线路形成的感应电流回路中，无任何保护装置，只要回路闭合或存在通路，感应电流就一直存在，当人体一旦触及，发生感应触电时，线路不具备自动切断感应电的能力、触电人员自行脱离电源的能力也已丧失，而其周围作业人员也不易察觉，感应电将会长时间通过人体，造成人体肌肉收缩，多数情况下人体与带电体不能脱离，直接造成电击死亡。因此，感应电对人体安全的危害更大、更隐蔽，需要引起高度重视。第三章 消除感应电的方法有电磁场，就会在处于其内的电线路产生感应电。消除感应电就是要将作业线路上产生的感应电消除掉或控制在人体可以承受的安全电压范围内。其方法就是：用接地线将可能会产生感应电势的电线路或导体两端可靠地进行接地。在不同的电线路上，结构不尽相同，在具体设置接地线和采取安全措施上也有不同的规定和要求。第一节 V形天窗接触网检修作业消除感应电的方法V形天窗是指双线区段上、下行接触网一行停电进行检修作业的方式。在此情况下，由于另一行接触网正常运行，停电进行检修的接触网线路上存在着很大的静电感应电压和电磁感应电压。接触网安全工作规程对接触网V形天窗作业时为消除感应电设置接地线有着很严格的规定。归纳起来主要有：1在V形天窗作业时，作业区段内接触悬挂和附加导线（如架空地线、回流线等）及同杆架设的其它供电线路（如供电线、加强线、低压照明线路、电力线路等）均需停电，并需在两端可靠装设接地线（两地线间距大于1000m时，需增设接地线）。主要目的之一是消除感应电。2若只在接触悬挂部分作业（作业人员不得越过与水平拉杆悬式绝缘子和平腕臂、斜腕臂棒式绝缘子，也不能攀登支柱超过斜腕臂底座以下500mm处），不侵入附加导线及同杆架设的其它供电线路的安全距离（作业人员包括所持的机具、材料、零部件等与周围带电设备的距离在25kv电压等级时不得小于1000mm），从感应电产生的原理分析，可不对附加悬挂及同杆架设的其它供电线路接地，但为了防止作业人员作业中意外接触附加悬挂及同杆架设的其它供电线路情况下发生触电，必须对附加悬挂及同杆架设的其它供电线路也要可靠设置接地线。3在直供加回流或架空地线供电方式的复线区段作业时，为切实消除感应电的危害，作业地点两端（间距不超过1000m）的接触悬挂和回流线或架空地线上均需接地线（V形地线），在有与接触网同杆架设的其它线路如供电线时，供电线必须停电并挂接地线，目的是防止外来电、消除感应电危害，并使作业区内所有导体均成为等电位。其原理如图16所示：从图中可以看出，作业区段两端的地线接好后看起来象字母V，故称之为V形地线。这种接地线法，作业非常安全。当出现向接触网误送电时，两端的A1C1和A2C2接地线立即将接触悬挂与钢轨短接，将电流引入钢轨（大地），保护作业人员不受电击；当回流线或架空地线出现感应电并有电流流过时，两端的B1C1和B2C2接地线立即将回流线或架空地线与钢轨短接，将电流引入钢轨（大地），保护在回流线或架空地线处作业，或有可能侵入回流线或架空地线作业的人员不受电击；若作业人员违章将作业区两端地线跨接到绝缘节两侧时，B1、B2之间的回流线或架空地线又充当了等电位线的作用，将A1、B1、C1、A2、B2、C2六个点等电位，当出现感应电时，由于作业人员处在同一电位点，避免受到电击；当地线保护范围内接触悬挂出现断口时，B1、B2之间的回流线或架空地线充当了短封线，和A1C1、B1C1和A2C2、B2C2接地线将A1、A2两点短接（等电位），使作业人员处在同一电位点，避免受到电击。这种接地线法虽然对作业线路意外出现断口能起到保护作业人员安全的作用，但接触网安全工作规程规定的断口处应该做短封线的地方必须要按规定要求做短封线，不能以接地线代替短封线，接地线是保护作业人员安全的最后一道防线。4装设接地线除执行规定的程序和要求外，在接触悬挂和附加导线及同杆架设的其他供电线路同时停电时，应先在接触悬挂上设置接地措施后，再设置附加导线及同杆架设的其他供电线路的接地措施，拆除时其顺序相反。第二节 电力线路检修作业时消除感应电的方法一、电力线路消除感应电的基本要求1在电气化铁路附近进行电力作业时，除必须按铁路电力安全工作规程设置地线外，当在与接触网同杆合架低压电力线路的支柱上进行电力检修作业时，接触网与电力线路必须同时停电，防止误触有电设备，且接触网及电力线路均必须按规定接地线后方准作业，防止感应电伤人。2当在与接触网或其它供电线路平行的电力线路上作业时，应加挂接地封线，以防止感应电伤人。作业线路与其它有电线路平行架设距离在15m及以下时，两组接地封线间距不得超过1000m。3停电线路在带电线路上方交叉，不松动导线时，应在停电线路交叉档处挂一组接地封线；停电线路在带电线路下方交叉，松动导线时，应在停电线路的交叉档处挂一组接地封线；停电线路在带电线路的上方交叉，松动导线时，应在停电线路交叉档内两侧，各挂接地封线一组。4因停电线路撤换电杆或松动导线而停电的其他线路也应挂接地封线。二、电力作业消除感应电的常用方法电力作业时，消除感应方法主要有三种：一是等电位作业法；二为中间电位作业法；三为间接作业法。1等电位作业法等电位作业法多用于架线施工时。如图17所示，其具体做法就是将作业区域施工线路导电体分段接地，使作业区域导电体电位与地电位等于零，从而消除或大大减弱感应电数值，使感应纵电动势与大地形成回路、充分将导电体电容放电、避免电荷积累，以防止感应电电击伤人。此方法也叫零电位作业法。2中间电位作业法（屏蔽服防感应电方法）在进行N1至换流站构架导地线安装作业时，由于临近500kV政平换流站强感应电场，施工人员将受到电磁感应电动势以及带电线路短路电流感应电动势的影响。场强超过人体感知水平时将使肌体产生毛发竖立、风吹、异声及针刺等不良感觉。为切实保证安全，安装人员采取穿着屏蔽服方法防感应电。另外，在验收结束，拆除分段接地线时也必须穿着屏蔽服，以防止出现危险。通过在施工时设临时接地，附件后对导线分段接地，感应电压全部通过接地线释放为电流，施工人员无任何不适感觉。3间接作业法（作业人员使用“保安线”法）在作业的线路上，作业人员可能碰触导电材料的地方，尽可能多的使用短封线，即每个作业人员都要在作业位置上将导线与接地体相连，但一定要注意短路线夹的位置，并在作业完毕后拆除，作业前、后清点核对“保安线”的数量，防止造成新的事故。在进行有可能断开主导电回路的检修作业时，首先使用短封线将可能的断口两端可靠短路，以使主导电回路导通。比如检修隔开、调整弛度需解开弓子线时。4作业中的安全注意事项（1）当列车通过时，在确保作业相对安全的情况下，暂停作业，可有效避开机车通过时强大磁场带来的感应电压。（2）劳保着装工整、规范，作业人员无裸露皮肤，线手套干洁（多准备一双），绝缘鞋无破损。（3）潮湿天气作业应特别注意。（4）作业人员精力集中。三、电力作业中的感应电危害及预防措施由接触网对电力线路感应电特点可知与接触网平行接近的电力贯通(自闭)线上产生的感应电压较大，大都超过人体的危险电压值。在电力贯通(自闭)线现场工作时，若不采取有效的安全措施，作业人员将会受到感应电伤害，轻则被电麻，重则被电伤，且易造成作业人员高空坠落，严重危及人身安全。1注意作业安全。进行电力作业时，应将停电的电力贯通线进行有效短路接地，以有效消除静电感应电压，并改变电磁感应电动势的分布情况，最大程度地降低接触网感应电压对作业人员的危害。作业时，应具体采取以下安全防范措施。（1）严格执行作业规程在邻近接触网的电力贯通线上作业时，应尽量避开阴雨天。同时，须严格遵守铁道部铁运1999103号部令中关于电力作业安全的有关要求，作业人员应穿绝缘状况良好的绝缘鞋，在挂拆接地封线时，应戴绝缘手套，穿绝缘鞋(靴)，并用绝缘杆操作，人体不得接触金属导体和地线。（2）有效设置短路接地封线要求短路接地封线为截面不小于25mm2的铜线。同时要做到：在与接触网水平距离较近、天气潮湿、作业范围较大情况下进行电力作业时，应适当增加接地封线点。在线路上设置短路接地封线的处所若有接地装置时，其接地电阻应不大于30；若无接地装置时，应选在土壤电阻率小的地方，且接地棒(接地极)打入地下深度不得少于0.6m。任何操作必须避免造成不同电位的开口作业。需要断开导线或隔离开关时，应在断开点两端接临时短接线或进行接地。在感应电压较强区段的电力贯通线上作业时，应由检修人员自行在检修作业地点加挂接地封线，并可利用68mm2软铜线将身体需要碰触到的导线、横担连接接地线短接，同时应戴好绝缘手套。（3）防止高空坠落上杆时，在未打好安全带前，不得碰触导线和杆上金属构件，以防感应电电击而导致高空坠落。2加强作业监护。对于工作条件复杂，感应电较强或有触电危险的工作，应设专职监护人员。专职监护人员不得兼任其他工作，以便在杆上作业人员出现异常情况时，能够迅速采取急救措施。3对有感应电的区段线路建立台帐。电力班组要在相关的统计台帐中标注，作业前重点盯控，并加强在该区段日常作业时的安全措施。4对有感应电威胁隐患的设备改造。通过对电力贯通线、接触网等设备进行改造，以降低接触网对电力贯通线静电感应和电磁感应影响。（1）迁改电力贯通线。利用专项资金或结合平时设备更改项目对电力贯通线进行逐步迁改。在地形条件允许时，将电力贯通线迁移至远离接触网的地带，并缩短平行长度；因地形限制无法进行迁移时，可将架空的电力贯通线裸导线更换为带铠装屏蔽的地下电缆，降低其屏蔽系数，有效抑制接触网的静电感应和电磁感应影响，避免感应电对电力贯通线作业人员的危害。（2）恢复带架空回流线的直接供电方式对故障回流线进行恢复，发挥其回流功能，使一部分牵引电流通过回流线回流至变电所，降低牵引阻抗和轨道电位，以减少对电力贯通线的电磁感应电压的影响，降低感应电对电力贯通线作业人员的危害。第三节 电力机车车顶作业时消除感应电的方法电力机车在运行中发生机车顶部故障是不可避免的现象。机车司机登顶处理故障的作业，需要将车顶上方的接触网进行停电，作业中人员也有接触或接近停电接触网的情况，相当于接触网V形天窗停电作业方式。因此，也应按接触网V形天窗作业一样对待，在作业前做好防止感应电和误送电的安全措施，即设置好接地线。归纳起来应做好以下事项：一、机车登顶作业时感应电情况分析机车登顶作业是在一个点进行的作业，如图19所示，作业人员位置与所设接地线的位置非常近，因此设置一组良好的接地线后，接触网上产生的静电感应电压将由接地线完全消除，不会对登顶人员安全造成威胁。同时，由于作业人员与接地线间的距离在10m以下,即使作业人员接触接触网线，与接地线一起构成闭合回路，但因产生的电磁感应电压很微弱，也不会对作业人员的安全构成威胁。二、机车司机在区间或站内需接触网临时停电登上机车车顶处理故障时，应按以下规定办理停送电手续：1司机应通过列车无线调度通信设备向车站值班员提出接触网停电申请，说明列车车次、机车型号、司机姓名、停车地点及申请停电原因。车站值班员应认真复诵，并报告列车调度员和供电调度员。2列车调度员接到供电调度员的停电申请，并确认停电范围内无电力机车运行后按规定发布准许停电的调度命令，同时通知供电调度员。供电调度员登记、确认后向有关变电所下达停电命令。供电调度员确认接触网停电后，按规定向车站下达接触网已停电准许司机作业的命令。车站接到供电调度员准许司机作业的命令后，应通过列车无线调度通信设备向司机及时转达。司机接受命令时应认真复诵，并将命令号、受令处所（人）、停电具体起至时分、供电调度员姓名等主要命令内容记录于司机手帐内。3司机接到准许作业的命令，上车顶作业前须正确使用劳动保护用品，升弓验电、确认来电方向并按规程挂好接地线方准作业。4司机作业完毕后，应使用列车无线调度通讯设备通知车站请求消除停电命令，司机汇报所消命令号、请求消令时间、请求消令人姓名，车站值班员复诵后向供电调度员消除作业命令并报告列车调度员。5供电调度员接到司机作业完毕的报告后，应按规定下达接触网送电命令，确认接触网恢复供电后通知列车调度员，列车调度员接到通知后按规定发布接触网恢复供电的调度命令。三、登顶机车前必须按规定对接触网进行验电、设置接地线并确认完好。依据接触网安全工作规程的规定应做好以下具体事项：1双线区段验电必须使用性能良好的25kv声响验电器；2当验明确已停电后，须立即在机车所停位置的接触网上装设一组接地线；3在装设接地线时，必须将接地线的一端先行接地；再将另一端与被停电的导体相连。拆除接地线时，其顺序相反。接地线要连接牢固，接触良好；4装设接地线时，人体不得触及接地线，接好的接地线不得侵入建筑限界。连接或拆除接地线时，操作人要借助于绝缘杆进行。绝缘杆要保持清洁、干燥；5验电和装设、拆除接地线必须由两人进行，一人操作，一人监护；6接地线应使用截面积不小于25mm2的裸铜绞线制成并有透明护套保护。并不得有断股、散股和接头。