【正文】 電氣化鐵道 預防感應電知識讀本 感應電的危害與預防 2 目 錄 內容提要 ..................................... 5 前 言 ..................................... 7 第一章 感應電的產生 原理 ..................... 9 第一節(jié) 概 述 ........................... 9 一、電能在人類社會活動中的應用 ........ 9 二、感應電的分類及產生原理 ........... 10 第二節(jié) 靜電感應的產生 ................... 10 一、靜電感應的產生原理 ............... 10 二、處于強電場下電線路中的靜電感應 ... 12 第三節(jié) 電磁感應的產生 ................... 15 一、電磁感應原理 ..................... 16 1．直導體在磁場中運動產生的感生電動勢 16 2．變化的磁場穿過閉合線圈產生的感生電動勢 ..................................... 17 3．欏次定律和感應電勢、電流方向的判斷 18 4．法拉第電磁感應定律和感應電動勢的大小 ..................................... 19 5．自感和互感現(xiàn)象 .................... 20 6．電磁感應現(xiàn)象的利弊 ................ 21 7．電線路對其附近電線路的電磁影響 .... 22 第二章 接觸網(wǎng)線路對附近電線路的影響 ........ 25 第一節(jié) 接觸網(wǎng)線路對其附近通信線路的影響 . 26 3 第二節(jié) 接觸網(wǎng)線路對其附近電線路的影響及危害 ....................................... 27 1．靜電感應的影響和危害 .............. 27 2．電磁感應的影響和危害 .............. 28 3．檢修線路上有接地線時產生感應電的特點 ..................................... 30 第三節(jié) 感應電對附近不同電線路電磁影響的區(qū)別 ....................................... 31 一、接觸網(wǎng)線路對通訊線路的影響特點 ... 32 二、接觸網(wǎng)線路對電力線路的影響特點 ... 32 三、單線區(qū)段接觸網(wǎng)對自身的影響特點 ... 33 四、復線區(qū)段帶電接觸網(wǎng)對停電接觸網(wǎng)的影響特點 ................................. 34 五、帶回流線或架空地線時感應電壓的影響 37 六、感應電壓、回流電流測試實例分析 ... 37 第四節(jié) 感應電的危害特點及與高壓觸電的區(qū)別 ......................................... 38 一、感應電對人體危害的特點 ........... 38 二、高壓觸電與感應觸電的區(qū)別 ......... 39 第三章 消除感應電的方法 .................... 41 第一節(jié) V 形天窗接觸網(wǎng)檢修作業(yè)消除感應電的方法 ....................................... 41 第二節(jié) 電力線路檢修作業(yè)時消除感應電的方法 ......................................... 44 一、電力線路消除感應電的基本要求 ..... 44 4 二、電力作業(yè)消除感應電的常用方法 ..... 45 三、電力作業(yè)中的感應電危害及預防措施 . 47 第三節(jié) 電力機車車頂作業(yè)時消除感應電的方法 ......................................... 49 一、機車登頂作業(yè)時感應電情況分析 ..... 50 二、機車司機在區(qū)間或站內需接觸網(wǎng)臨時停電登上機車車頂處理故障 ................. 50 三、登頂機車前必須按規(guī)定對接觸網(wǎng)進行驗電、設置接地線并確認完好 ................. 51 第四節(jié) 車站裝卸作業(yè)時消除感應電的方法 ... 52 一、裝卸線感應電分析 ................. 52 二、裝卸線感應電的預防 ............... 54 三、裝卸線裝設接地線應依據(jù)接觸網(wǎng)安全工作規(guī)程的規(guī)定做好以下具體事項 ........... 54 第五節(jié) 接地線的作用及設置規(guī)定 ........... 55 一、電線路檢修作業(yè)中設置接地線的作用 . 55 二、滑動地線的作用 ................... 56 三、接地線設置距離的規(guī)定 ............. 57 四、接觸網(wǎng)作業(yè)驗電、接地規(guī)定 ......... 57 第四章 感應電傷人典型案例分析及預防 ........ 59 第一節(jié) 人身觸電事故概述 ................. 60 第二節(jié) 典型感應電事故案例分析與預防 ..... 61 一、違章拆除拋線，感應電導致 1人死亡 . 62 二、地線位置錯誤，感應電導致操作人 1 死 1傷 ................................... 63 5 三、擅自停電配合工務餐車車頂作業(yè)，感應電導致 1 人死亡 ......................... 65 四、未按規(guī)定設置接地（短封）線，檢修隔離開關感 應電擊 1死 1傷 ................. 66 五、作業(yè)未掛接地線，感應電導致 1人死亡 68 六、未按規(guī)定設置接地線，感應電導致 1 人死亡 ................................... 70 附錄 ........................................ 73 感應電壓、回流電流測試實例 ............... 73 實例一 ............................... 73 實例二 ............................... 76 主要參考文獻 ................................ 78 內容提要 本書 共分四章，主要內容包括：感應電的產生原理 ，重點闡述了感應電產生的原理、分類和存在的利弊 ；接觸網(wǎng)線路對附近電線路的影響 ，重點針對復線電氣化鐵路 V形天窗檢修作業(yè)區(qū)段的特點，對接觸網(wǎng)帶電運行線路上的牽引電壓、電流在停電檢修的接觸網(wǎng)、電力線路上產生的感應電對檢修作業(yè)的危險影響，從確保安全作 6 業(yè)的角度進行了重點分析，歸納總結出了感應電對人體危害的特點，高壓觸 電與感應電觸電的不同之處 ；消除感應電的方法 ，重點敘述了接觸網(wǎng) V形天窗作業(yè)、電力線路作業(yè)、電力機車車頂作業(yè)及車站裝卸作業(yè)消除感應電的具體方法及要求 ；典型感應電傷人案例分析及預防 ，選取了六個典型案例進行了重點分析，并提出了預防措施 。 本書 內容豐富翔實，既強調理論更注重實用，可 作為電氣化鐵路 接觸網(wǎng)工 預防感應電 傷害的專業(yè) 培訓教材 ，也可作為電氣化區(qū)段電力線路工、電力機車司機 和車站裝卸工等有關 人員 安全培訓 的參考資料 ， 亦 可供電氣化鐵路牽引供電 運營管理 有關人員參考 。 7 前 言 電力牽引是我國鐵路牽引動力現(xiàn) 代化的主要方向，隨著我國鐵路建設的發(fā)展，電氣化鐵路建設、特別是雙線電氣化建設進入到了快速發(fā)展階段。雙線電氣化鐵路的建設為提高鐵路運輸效率和社會、經(jīng)濟效益提供了更加有利的條件，但同時對確保設備高壓帶電、維修高空作業(yè)、列車高速運行狀態(tài)下的安全生產提出了更高的要求，特別是雙線電氣化鐵路 V 形 天窗 停電檢修 時，帶電運行 接觸網(wǎng) 線路在停電 接觸網(wǎng)、電力 檢修線路上產生的靜電和電磁感應電嚴重威脅作業(yè)安全，如果認識不夠，安全措施不到位，就極有 可能 發(fā)生感應電觸電的事故。 本 書 從 感應電產生的原理 出發(fā)，力求以 通俗的語言淺顯的講述 感應電產 生的原理、分類和帶電線路對附近電線路的影響，特別是 V形 天窗 停電檢修時感應電對作業(yè) 人員 的威脅，并從中對接地線的作用、設置規(guī)定等要求從原理上進行了分析， 以期進一步提升接觸網(wǎng)工 、電力線路工等工種人員 的安全意識 和安全技能 ，做到 嚴格 8 執(zhí)行作業(yè)標準 和安全措施 ，堅決確保供電作業(yè)安全 。 本 書 由 郭金平、 趙施林 、周存志編 著 ， 完稿后由 蘭州鐵路局機務處劉再民 、 孔中秋 和 蘭州供電段 杜中成 分別進行了 審核 ， 編寫過程中 還 得到了 蘭州供電段 技術科、安全科接觸網(wǎng)專業(yè)技術人員的支持和幫助 。在此一并表示衷心感謝 。 由于編者水平有限，錯誤和不妥之處在所難 免，懇請接觸網(wǎng)同仁批評指正。 編者 二○ 一 ○年 四月 9 第一章 感應電的產生原理 第一節(jié) 概 述 一、電能在人類社會活動中的應用 電能是自然界中蘊藏的一種可用不可 見 的高效資源 。 自從被科學家發(fā)現(xiàn)它的利用價值以來，飛速的推動了社會生產力的進步、科學技術的發(fā)展 ，大大提高了 人類的生活質量。當今社會，各行各業(yè)都在廣泛的使用電能，人們的生活也離不開電能 。 沒有電，社會生產活動就要停滯不前，人們的正常生活秩序也會發(fā)生混亂。電能在給人們的生產生活帶來諸多方便的同時，如果在使用中違反正確的操作方法，不按規(guī)定 的安全操作規(guī)程操作，就會發(fā)生用電設施 不能正常 工作、損壞甚至危害 操作人員的 人身安全。 感應電是一種比較特殊的電能，在社會生產和生活的一些領域有著廣泛的利用，但在一些領域中，必須預防和消除它的存在，如果不及時消除，就會對設備及人身安全造成危害，必須引起高度重視。在電力行業(yè)（包括鐵路牽引供電 系統(tǒng) ）的檢修作業(yè)中，停電檢修 設備上產生的感應電對作業(yè)人員來說，是一種嚴重威脅作業(yè)安全的隱患 。 如果作業(yè)中操作不當或違反安全 工作 規(guī)程中規(guī)定的安全措施、或不按規(guī)定的要求設置安全措施，就 10 會發(fā)生設備損壞 乃 至人身傷害事故。 感應電到底是什 么東西？有什么危害？如何預防感應電的危害呢？ 下面，我們一同走進感應電的世界，了解感應電的產生原理，掌握感應電產 生 的規(guī)律，以達到預防感應電損壞設備、威脅或傷害作業(yè)人員安全的目的。 二 、感應電的分類 及產生原理 通常，在物體上直接施加電壓或電位后，物體上就會帶電。如果沒有給物體直接施加電壓或電位，僅在其周圍有帶電的物體，但該物體上也能帶電的現(xiàn)象，我們稱之為物體被 感應 ，產生了感應 電 。 物體上產生的感應電按其產生原理不同， 一般 分為靜電感應和電磁感應 兩類 。 第二節(jié) 靜電感應 的產生 一、 靜電感應的產生原理 11 物質 是由分子組成的，分子是由原子組成的，原子是由原子核和其外圍電子組成的。如圖 1所示，兩種物質緊密接觸后再分離時，一種物質把電子傳給另一種物質而帶正電，另一種物質得到電子而帶負電，這種現(xiàn)象就叫做靜電感應。一般認為，兩種接觸的物質相距小于 25 108 cm 時，即會發(fā)生電子轉移，產生靜電。兩種物質摩擦時，增加兩種物質達到 25 108 cm 以下距離的接觸面積，并且不斷的接觸與分離，也可產生較多的靜電。 兩種物質 接觸后再分離或相互摩擦能夠產生靜電。處于強電場中 的 兩種物質，在電場力的作用下，正電荷將按電場方向移動， 負電荷將逆電場方向移動，當電荷的移動達到平衡狀態(tài)后，如圖 2 所示，正、負電荷在兩種物質的表面上就會大量累積形成靜電，即產生靜電感應。 12 如圖 3所示， 與流電相比，靜電是相對靜止的電荷。這種電荷在兩種物質緊密接觸的瞬間，正負電荷要產生相互吸引。這種電荷相互吸引，就形成了靜電電荷的流動，即產生靜電感應電流。靜電感應電流的出現(xiàn)，會使兩種物質間產生的靜電電荷消失，靜電就會消除。與此相似，在強電場中產生的靜電荷，如果 能在 兩種電荷間形成 一條相互 接觸的通路， 則靜電電荷也 會 流動，即產生靜電感應電流。 同樣， 靜電感應電流的出現(xiàn)， 將 使 產生的 靜電電荷消失，靜電就會減弱或 消除。 靜電感應現(xiàn)象是一種常見的帶電現(xiàn)象，如雷電、電容器殘留電荷、摩擦帶電、復印資料時紙張帶電等都屬于靜電感應帶電。靜電感應利用的好，能夠為我們的生產生活帶來好處，如電噴漆、靜電除塵、靜電植絨、靜電復印等。 但 在一些工作場所，必須采取措施，加以預防，如油品裝運場所、易燃易爆場所、強電場環(huán)境下的檢修作業(yè)場所等。 二、 處于強電場下電線路中的靜電感應 13 當帶電線路（或帶電接觸網(wǎng)線）有交變電壓時 ,其周圍空間有電場存在 ,這時空間各點具有一定的電位 ,使位于這個電場中的中性導體出現(xiàn)帶電現(xiàn) 象。如圖 4所示，一段對地絕緣的電線路（即 Z為∞）位于該電場中，