接觸網(wǎng)“V”形天窗停電作業(yè)觸電傷害與預(yù)防

馬 雷，白家琨

0 引言

隨著鐵路跨越式發(fā)展和鐵路體制改革的進(jìn)一步深入，鐵路運(yùn)輸正向著高速、重載、高密度方向邁進(jìn)，電氣化區(qū)段接觸網(wǎng)檢修作業(yè)方式也發(fā)生了改變。為緩和運(yùn)輸與檢修的矛盾，進(jìn)一步提高鐵路運(yùn)輸能力，接觸網(wǎng)“V”形天窗停電檢修作業(yè)方式（雙線電氣化區(qū)段上下行接觸網(wǎng)分別停電開天窗方式稱為“V”形天窗，利用“V”形天窗進(jìn)行接觸網(wǎng)設(shè)備檢修作業(yè)稱為“V”形天窗接觸網(wǎng)檢修作業(yè)）被越來越多地應(yīng)用于繁忙干線雙線電氣化區(qū)段，由于作業(yè)時(shí)存在電氣干擾，給停電區(qū)段的接觸網(wǎng)作業(yè)安全構(gòu)成威脅。本文主要通過4個(gè)典型事故案例對(duì)接觸網(wǎng)“V”形天窗停電檢修作業(yè)中的潛在危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，并針對(duì)相關(guān)問題提出一些預(yù)防措施。

1 “V”形天窗停電作業(yè)中的潛在危險(xiǎn)因素

現(xiàn)階段接觸網(wǎng)停電檢修多采用“V”形天窗作業(yè)形式，作業(yè)過程中存在感應(yīng)電壓、穿越電流、開口電壓、強(qiáng)電侵入等潛在危險(xiǎn)因素。

1.1 感應(yīng)電壓

1.1.1 感應(yīng)電觸電傷害案例

（1）事故經(jīng)過。2009年3月1日，某接觸網(wǎng)工區(qū)在某區(qū)間下行進(jìn)行“V”形天窗停電作業(yè)。當(dāng)某作業(yè)人員登上087#柱準(zhǔn)備進(jìn)行絕緣子清掃時(shí)，一只手觸碰到水平拉桿后遭受感應(yīng)電從支柱上摔下，造成該作業(yè)人員輕傷事故。

（2）事故原因。作業(yè)人員登高作業(yè)未扎好安全帶且作業(yè)區(qū)段兩接地線間距過長(zhǎng)（大于1000 m）沒有按照規(guī)定增設(shè)接地線。

1.1.2 感應(yīng)電觸電傷害原因分析

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

a.靜電感應(yīng)電壓。處在運(yùn)行設(shè)備電場(chǎng)中的停電設(shè)備，由于靜電耦合在停電設(shè)備上產(chǎn)生的對(duì)地零序電壓即為靜電感應(yīng)電壓?！癡”形天窗停電作業(yè)情況下，未停電的接觸網(wǎng)將在臨近停電的接觸網(wǎng)附近空間產(chǎn)生高壓電場(chǎng)，從而在停電線路接觸網(wǎng)各線索上產(chǎn)生感應(yīng)電位，其大小與上下行線路的間距、平行長(zhǎng)度及氣象狀況有關(guān)，有時(shí)可高達(dá)數(shù)千伏。

b.電磁感應(yīng)電壓。處在運(yùn)行設(shè)備磁場(chǎng)中的停電設(shè)備，由于電磁耦合在停電設(shè)備上感應(yīng)的對(duì)地零序電壓，稱為電磁感應(yīng)電壓?！癡”形天窗停電作業(yè)情況下，不停電接觸網(wǎng)通過牽引交流電流時(shí)，在其周圍產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，交變電磁場(chǎng)在停電線路接觸網(wǎng)各線索上產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)與供電臂長(zhǎng)度成正比，與兩供電臂間的距離成反比，同時(shí)還與牽引電流的大小有關(guān)，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)影響更大。

（2）感應(yīng)電觸電傷害原因?！癡”形天窗停電作業(yè)情況下，當(dāng)人體碰到處于地電位之上的接觸網(wǎng)上的金屬部件時(shí)，雖然產(chǎn)生的感應(yīng)電流很小不足以對(duì)人身安全構(gòu)成威脅，但是如果作業(yè)人員與地接觸不良，突然的麻電會(huì)使作業(yè)人員的神經(jīng)系統(tǒng)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(jīng)過。2009年4月6日，某接觸網(wǎng)工區(qū)進(jìn)行“V”形天窗停電作業(yè)，接好地線后，某作業(yè)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(shí)，感覺螺栓有電并且不能擺脫，最后該作業(yè)人員由支柱上墜落到地面。

（2）事故原因。進(jìn)行“V”形天窗停電作業(yè)時(shí)未對(duì)回流線接地封線，穿越電流經(jīng)回流線—接地跳線—螺栓—人體—支柱進(jìn)入大地，致使作業(yè)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?！癡”形天窗停電作業(yè)時(shí)，停電線路與不停電線路的接觸網(wǎng)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(shí)，上下行鋼軌均有牽引電流流過。當(dāng)停電線路的接觸網(wǎng)作業(yè)掛、接地線（通常是要和鋼軌相聯(lián)）時(shí)，作業(yè)區(qū)兩端的地線將鋼軌與接觸網(wǎng)（含回流線）并聯(lián)，必然在接觸網(wǎng)（含回流線）上產(chǎn)生分流，現(xiàn)場(chǎng)稱之為穿越電流，穿越電流的大小與接觸網(wǎng)、鋼軌和大地的電氣參數(shù)以及電力機(jī)車運(yùn)行位置有關(guān)。由于條件限制上下行共用一條回流線時(shí)穿越電流會(huì)更加嚴(yán)重。

（2）穿越電流傷害原因?！癡”形天窗停電作業(yè)情況下，穿越電流流過金屬導(dǎo)體會(huì)造成金屬導(dǎo)體電位抬升，當(dāng)人體碰到處于地電位之上的接觸網(wǎng)上的金屬部件時(shí)，人體與金屬物體并聯(lián)流過穿越電流造成觸電傷害，加之感應(yīng)電壓的的存在，雖然人體分流較小，但情況嚴(yán)重時(shí)足以產(chǎn)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(zhǎng)時(shí)間接觸會(huì)導(dǎo)致人體電阻下降，最終造成觸電死亡事故。

1.3 開路作業(yè)開口電壓

1.3.1 開口電壓觸電傷害案例

（1）事故經(jīng)過。2000年7月8日，某接觸網(wǎng)工區(qū)在某站更換負(fù)荷開關(guān)的設(shè)備線夾。當(dāng)線夾更換完畢準(zhǔn)備連接開關(guān)引線時(shí)，一名作業(yè)人員左手拿著引線，右手準(zhǔn)備緊螺栓時(shí)，不幸觸電死亡。

（2）事故原因。作業(yè)人員進(jìn)行隔離開關(guān)檢修作業(yè)前未使用等位線先行等位連接便開始作業(yè)，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(wǎng)開路（開口電壓）的形成?！癡”形天窗停電作業(yè)時(shí)，若作業(yè)區(qū)段內(nèi)的接觸網(wǎng)與接地線構(gòu)成的回路出現(xiàn)開路情況時(shí)，會(huì)造成接觸網(wǎng)開路，例如：作業(yè)區(qū)段設(shè)有分段絕緣器，且隔離開關(guān)處于分閘位；作業(yè)區(qū)段設(shè)有電分段錨段關(guān)節(jié)，且隔離開關(guān)處于分閘位或電連接器斷線；進(jìn)行斷線接續(xù)作業(yè)；斷開吸上線檢修作業(yè)；更換火花間隙和斷開支柱下部地線的檢修作業(yè)；檢修開關(guān)、電連接器及更換超過5 m長(zhǎng)的導(dǎo)體或成串絕緣子；拆除接地線時(shí)先拆除接地側(cè)。

（2）開口電壓觸電傷害的原因?！癡”形天窗停電作業(yè)時(shí)如果作業(yè)區(qū)發(fā)生開路，當(dāng)人體串聯(lián)于導(dǎo)電回路開口處，開口電壓會(huì)直接加在人體上，導(dǎo)電回路中的感應(yīng)電流會(huì)流過人體造成電擊，如果未停電線路上有電力機(jī)車取流時(shí)，導(dǎo)電回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)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(huì)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(xiǎn)。

1.4 強(qiáng)電侵入

1.4.1 強(qiáng)電侵入案例

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

（2）事故原因。車站值班員對(duì)停電范圍不清楚，造成電力機(jī)車誤進(jìn)無電區(qū)。

1.4.2 強(qiáng)電侵入原因分析

“V”形天窗停電作業(yè)時(shí)，停電線路與不停電線路的接觸網(wǎng)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(dāng)絕緣閃絡(luò)、擊穿或電力機(jī)車受電弓從有電側(cè)通過絕緣錨段關(guān)節(jié)或分段絕緣器誤闖無電區(qū)時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致高壓電侵入。接觸網(wǎng)的額定電壓為25 kV，強(qiáng)電侵入會(huì)對(duì)人身及設(shè)備安全構(gòu)成嚴(yán)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(dǎo)軌之外，還是牽引回流的重要通道之一（“半段效應(yīng)”無法消除），牽引回流電經(jīng)鋼軌返回牽引變電所途中，會(huì)有電流泄漏入大地，由于泄漏電流擴(kuò)散時(shí)，受到道床和大地的阻尼作用，從而使鋼軌呈現(xiàn)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(duì)軌道電路的工作性能造成不利影響；可導(dǎo)致道岔處、大橋連接處、鋼軌接縫處發(fā)生火花放電，致使絕緣節(jié)、鋼軌與軌枕間絕緣墊板、信號(hào)機(jī)設(shè)備老化，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀；容易引起靜電火花，甚至可能導(dǎo)致油料等危險(xiǎn)性物質(zhì)發(fā)生燃燒和爆炸；對(duì)人身安全構(gòu)成威脅。

“V”形天窗停電作業(yè)時(shí)，由于未停電的線路上會(huì)有電力機(jī)車取流，一般普通速度的電力機(jī)車牽引電流大致為 200～400 A，正常運(yùn)行的牽引電流經(jīng)鋼軌泄漏時(shí)，鋼軌電位很低，通常小于10～20 V，不會(huì)影響信號(hào)和通信設(shè)備的工作，也不會(huì)對(duì)觸及鋼軌的人員構(gòu)成威脅。隨著重載列車、高速列車的發(fā)展，牽引電流越來越大，例如重載列車的牽引電流可達(dá) 700～800 A，高速動(dòng)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(yè)潛在危險(xiǎn)的預(yù)防

2.1 預(yù)防感應(yīng)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(yīng)電壓，是防止突然來電、免遭感應(yīng)電壓傷害、保護(hù)人身安全的可靠措施。

（2）接觸網(wǎng)“V”形天窗停電作業(yè)時(shí)，如果作業(yè)范圍超過1000 m，還必須增設(shè)接地線。對(duì)于牽引變電所、開閉所、分區(qū)亭出口處、雙回線路等處所“V”形天窗停電作業(yè)時(shí)感應(yīng)電壓較大，應(yīng)視情況增設(shè)接地線。

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

（4）正確和規(guī)范使用勞保用品和絕緣工具，如作業(yè)時(shí)按規(guī)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(yù)防穿越電流傷害的措施

穿越電流的預(yù)防，在沒有開路作業(yè)開口電壓的情況下，采用上述第2.1節(jié)中感應(yīng)電壓的預(yù)防措施，完全可以避免穿越電流的傷害。因?yàn)楫?dāng)接觸網(wǎng)線索上（接觸線和回流線）接好地線以后，線索上的電位被強(qiáng)制降低到與鋼軌電位相同，作業(yè)人員在碰觸到有穿越電流的接觸網(wǎng)線索及其金屬零件時(shí)是一種近似的等電位作業(yè)（接觸點(diǎn)的電位差很?。鳂I(yè)人員包括作業(yè)機(jī)具的阻抗遠(yuǎn)大于線索和接地線的阻抗，穿越電流對(duì)作業(yè)組人員產(chǎn)生的分流可視為開路，不會(huì)對(duì)作業(yè)組人員造成危害，因此可以保證人身安全。

2.3 預(yù)防開路作業(yè)開口電壓傷害的措施

“V”形天窗停電作業(yè)時(shí)要盡量避免作業(yè)區(qū)接觸網(wǎng)與接地線構(gòu)成的回路發(fā)生開路現(xiàn)象，如果必須開路作業(yè)時(shí)，一定要按照“V”形天窗停電作業(yè)有關(guān)規(guī)定采取相應(yīng)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(yè)開口電壓直接作用于人體發(fā)生觸電傷害。

2.4 預(yù)防強(qiáng)電侵入的措施

對(duì)強(qiáng)電侵入的最有效的防護(hù)措施是在作業(yè)地點(diǎn)兩端裝設(shè)可靠的接地線。此外，要求行車部門不得將電力機(jī)車放入無電區(qū)段，為此就要求駐站聯(lián)絡(luò)員要不間斷地監(jiān)視接近作業(yè)區(qū)段運(yùn)行的電力機(jī)車，嚴(yán)防電力機(jī)車闖入無電區(qū)。應(yīng)加強(qiáng)雙線區(qū)段站場(chǎng)軟橫跨的上下行隔斷絕緣子及站場(chǎng)內(nèi)分段絕緣器的橋式絕緣子的絕緣水平，以防止作業(yè)時(shí)絕緣子發(fā)生閃絡(luò)或擊穿對(duì)人身造成傷害。

2.5 鋼軌電位升高相關(guān)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(wǎng)“V”形天窗停電作業(yè)中的“接地”（地線接在鋼軌上）就不是真正意義上的接地，相對(duì)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(rèn)為接觸網(wǎng)“V”形天窗停電作業(yè)的性質(zhì)是一種廣義上的等電位帶電作業(yè)，一些相應(yīng)的安全措施應(yīng)借鑒帶電作業(yè)的有關(guān)規(guī)定來辦理執(zhí)行。

3 結(jié)束語

本文通過對(duì)幾個(gè)典型“V”形天窗停電作業(yè)觸電事故案例的介紹，總結(jié)分析了接觸網(wǎng)“V”形天窗停電檢修作業(yè)中的潛在危險(xiǎn)因素，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。因此，在進(jìn)行接觸網(wǎng)“V”形天窗停電檢修作業(yè)時(shí)，應(yīng)要求職工加強(qiáng)對(duì)“V”形天窗停電作業(yè)中潛在危險(xiǎn)因素的認(rèn)識(shí)和理解，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序操作，保證作業(yè)安全。

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