關(guān)于防止高壓靜電感應(yīng)電壓的探討

馬建永

（中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司嘉峪關(guān)供電段，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

0 引 言

目前，我國鐵路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)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(cè)設(shè)置變電站和輸電線路等方式，實(shí)現(xiàn)對電力能源的快速供應(yīng)，在節(jié)能環(huán)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(xiàn)安全事故，而導(dǎo)致事故的罪魁禍?zhǔn)资歉邏红o電感應(yīng)電壓。由此可知，研究高壓靜電感應(yīng)電壓及防范措施具有重要意義。

1 高壓靜電感應(yīng)電壓的來源

人們認(rèn)為直接接觸高壓電是觸電的唯一方式，當(dāng)工作人員沒有直接接觸高壓線路卻發(fā)生了觸電事故，人們對此感到十分疑惑，實(shí)際上，這屬于人們的錯誤認(rèn)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(qū)域存在較大的電場，存在于這部分區(qū)域的導(dǎo)體可能會發(fā)生靜電感應(yīng)，從而導(dǎo)致感應(yīng)電壓。當(dāng)工作人員停電檢查高壓配電裝置時，會有一部分感應(yīng)電流將人體作為導(dǎo)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(yùn)行，當(dāng)電路中的磁通量發(fā)生改變時，會導(dǎo)致閉合電路存在感應(yīng)電流，感應(yīng)電壓會隨之出現(xiàn)，如果感應(yīng)電壓不超過35 V，則不會對人體造成傷害；但是，感應(yīng)電屬于哪種性質(zhì)，與普通電流存在什么關(guān)系，都是人們需要考慮的事情。為明確感應(yīng)電壓這一概念，應(yīng)將靜電感應(yīng)概念作為依據(jù)。靜電感應(yīng)指一個帶電體靠近不帶電導(dǎo)體時，由于電荷相互作用的影響，會重新分布導(dǎo)體中的電荷，導(dǎo)致導(dǎo)體中的異電荷受到帶電體的影響并被其吸引，而導(dǎo)體中的部分正電荷會與帶電體中的正電荷產(chǎn)生排斥反應(yīng)，繼而逃離到距離帶電體較遠(yuǎn)的地方，這種情況就是靜電感應(yīng)。由上述可知，靜電感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電同樣具有電的特性，其本質(zhì)就是電，只是與普通電流產(chǎn)生的方式存在不同。從高壓靜電感應(yīng)電壓這個名字中可知，感應(yīng)電壓是高壓靜電發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的電流，具有電的特征。感應(yīng)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(yīng)電壓超過這個數(shù)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(shè)備為直流電機(jī)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(tǒng)屬于一種封閉的系統(tǒng)，停電后會產(chǎn)生高壓靜電感應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電壓，導(dǎo)致鐵路電力系統(tǒng)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(yīng)電壓對人體的危害

電壓屬于直流電，如果強(qiáng)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(jù)。感應(yīng)電荷的多少，也是判斷高壓靜電感應(yīng)電壓威脅程度的重要指標(biāo)，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(shù)會不斷上升。例如直流交換機(jī)、變壓器等設(shè)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(qiáng)度十分高，最少為100 V，但對于鐵路供電系統(tǒng)來說，其泄漏電壓的強(qiáng)度會在100 V以上，因此高壓靜電感應(yīng)電壓對人體具有嚴(yán)重威脅。

靜電感應(yīng)可能會引發(fā)電擊，尤其對鐵路電力系統(tǒng)檢修人員來說，更加危險(xiǎn)。因?yàn)殍F路供電系統(tǒng)屬于一種閉合的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部存在較大的電磁場，而人體作為電導(dǎo)體，如果長期處在電磁場環(huán)境中，易受到靜電感應(yīng)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(qiáng)度過高，會導(dǎo)致人體直接死亡。

3 防止高壓靜電感應(yīng)電壓的措施

鐵路供電系統(tǒng)中，高壓靜電感應(yīng)電壓常存在于供電裝置的外部。相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，人體對高壓靜電感應(yīng)電壓會做出快速反映[2]。高壓靜電感應(yīng)電壓問題不可小視，尤其是在檢修鐵路供電系統(tǒng)過程中，如果存在感應(yīng)電問題，工作人員應(yīng)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(yīng)從多方面進(jìn)行考慮，結(jié)合自身在實(shí)際工作過程中遇到的感應(yīng)電問題，提出合理的解決方法，并將應(yīng)對經(jīng)驗(yàn)告知其他工作人員，避免發(fā)生安全事故。常見的高壓靜電感應(yīng)電壓防止方法有以下幾種。

3.1 供電線路作業(yè)防止高壓靜電感應(yīng)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(tǒng)檢修人員進(jìn)行停電檢修時，遭到感應(yīng)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(guī)的接地線，為了進(jìn)一步明確二者的區(qū)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(yīng)注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)。個人保安輔助接地線存在兩種形式，即單項(xiàng)式和三相式。單項(xiàng)式的應(yīng)用范圍是高壓線路，三相式的適用對象為配電系統(tǒng)。這種安保接地線方式只是一種防止感應(yīng)電壓的方法，只需要考慮感應(yīng)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(hù)套，并根據(jù)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(yè)感應(yīng)電壓的防止措施

變電站是鐵路供電系統(tǒng)的重要組成部分，也是檢修的重點(diǎn)工作內(nèi)容，其內(nèi)部存放了大量的電氣設(shè)備，是高壓靜電感應(yīng)電壓事故的多發(fā)區(qū)域。為有效防止發(fā)生變電站作業(yè)高壓靜電感應(yīng)電壓事故，首先，鐵路部門應(yīng)在變電站兩側(cè)設(shè)置遮攔，全面封閉隔離室內(nèi)外的高壓設(shè)備。如果變電站需要改建和擴(kuò)建，需要使用硬質(zhì)對其進(jìn)行封閉處理。其次，工作人員在停電作業(yè)過程中不能移動防護(hù)隔離設(shè)施，檢修現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置警示標(biāo)志，防止一些不明人士擅自闖入，對防護(hù)設(shè)施造成損壞，且鐵路部門應(yīng)指派專業(yè)人員管理變電站，禁止一切與檢修電氣設(shè)備無關(guān)的金屬工具進(jìn)入現(xiàn)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(shè)備的距離，防止不良后果的發(fā)生。最后，檢修高壓設(shè)備前，必須確保其接地的穩(wěn)定性，避免發(fā)生接地線斷裂的情況。工作人員還需按照工作規(guī)定，合理佩戴防護(hù)措施，穿戴防電服。

3.3 地下電纜線路施工感應(yīng)電壓的防止措施

鐵路供電系統(tǒng)存在大量的地下電纜，地下電纜感應(yīng)問題頻繁發(fā)生，卻易被人們忽視。電纜輸送電力的過程中，其內(nèi)部的金屬芯會與金屬屏蔽層發(fā)生感應(yīng)，并且與土地存在電容，進(jìn)而引發(fā)高壓靜電感應(yīng)電壓。如果作業(yè)過程中，電纜線金屬屏蔽層接地線路發(fā)生破損或斷裂，金屬屏蔽層就會受到靜電感應(yīng)的放電攻擊，如果不及時進(jìn)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(nèi)部的繞組，會在周邊范圍內(nèi)形成一個電磁場，而這個電磁場會與電纜金屬屏蔽層發(fā)生感應(yīng)，產(chǎn)生靜電感應(yīng)電壓。如果電纜線受到內(nèi)外部環(huán)境影響發(fā)生損壞，就會導(dǎo)致感應(yīng)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(xiàn)象頻出，繼而產(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)采取一端直接接地，另一端經(jīng)電壓保護(hù)器接地的方式，避免發(fā)生短路和感應(yīng)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(yīng)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(xiàn)感應(yīng)電壓，需要在距離工作點(diǎn)10 m的位置增加接地線。最后，由于感應(yīng)電壓存在源頭，因此設(shè)置接地線不能完全避免發(fā)生感應(yīng)電壓，僅能控制電壓強(qiáng)度。如果作業(yè)期間接地線路與設(shè)備分離，靜電感應(yīng)電壓會迅速增加，因此設(shè)置完畢后，工作人員應(yīng)確保接地線連接的牢固性。

4 結(jié) 論

綜上所述，現(xiàn)階段我國鐵路運(yùn)輸業(yè)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(cè)設(shè)置了變電站和大量地下電纜，以保障供電的質(zhì)量，確保列車的穩(wěn)定運(yùn)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(yīng)電壓的威脅。鐵路部門應(yīng)采取合理的線路接地方式，并設(shè)置隔離裝置，以避免發(fā)生這類問題，提高工作人員檢修鐵路電力系統(tǒng)的安全性。