感应电地危害与预防.docx

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感应电地危害与预防

感应电的危害与预防

电能是自然界中蕴藏的一种可用不可摸的高效资源，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、科学技术的发展和人类的生活质量。

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，造成一定的恐慌。

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，就会发生用电设施工作的不正常、损坏甚至危害人身安全事情。

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，必须防止和消除它的存在，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）的检修作业中，停电检修设施中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，就会发生设备损坏仍至人身伤害事故。

近年来，在我们兰州供电段先后发生了夏官营“7.31”、天祝“11.2”、甘草店“7.29”三起人身触电事故，经事故原因调查，我们发现都是由感应电所致。

为此，需要全段职工对感应电的产生及危害性预防有一个新的认识。

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，掌握感应电生产的规律，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。

一、感应电的分类

感应电一般有两种：

静电感应和电磁感应现象。

（一）静电感应：

1．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25×10-8cm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25×10-8cm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。

接触后再分离或相互摩擦能够产生静电。

处于强电场中两种物质，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。

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，如果两种电荷间形成接触的通路，静电电荷也要形成流动，即产生静电感应电流。

同样，静电感应电流的出现，会使静电电荷

消失，静电感应就会消除。

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。

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，

2．处于强电场下电线路中的静电感应

对带电电线路（或带电接触网线），由于对地高电压的存在，会在其周围空间产生强电场。

如图4所示，一段对地绝缘的电线路（即Z为∞），如果位于该电场中，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，使被感应的导体呈现带电状态，即产生静电感应。

注：

L---带电线路；A---停电线路；Z---停电线路对地电阻；

CLA---带电线路与停电线路之间的耦合电容；CA---停电线路对地分布电容。

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。

停电线路上产生的静电感应电压为：

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CAlA的容抗和阻抗Z并联来分配，流经电容CAlA（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uL、电容CLAlp及CAlA的电抗值；当接地阻抗Z比电容CAlA的容抗小得多时，电流ILA则决定于电压uL、电容CLAlp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。

停电线路上产生静电感应的研究表明：

停电线路上产生的静电感应电压和电流的大小，其值与接近段停电线路的长度成正比、与接近距离a的平方成反比。

因此，当人体碰触与带电线路接近段较短（例如1～2公里）的停电电线路时，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）和接近距离较小的停电线路，则停电线路上的静电感应电压将会较高，有可能导致停电线路上的避雷装置发生故障或损坏；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。

（二）电磁感应：

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。

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，将会出现导体或线圈中产生电压的有趣现象，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。

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，

磁场的磁通变化时，回路中就有电动势产生，以上现象称电磁感应现象。

由电磁感应现象所产生的电动势叫感应电动势，由感应电动势所产生的电流叫感应电流。

感应电动势的大小与磁通变化大小成正比，磁通变化越大，感应电动势就越大。

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。

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。

综上所述，在一定条件下，电能感应出磁，磁也能感应出电能。

我们供电设备中的变压器、电流互感器、电压互感器、等设备均是利用电磁感应原理工作的。

2.自感和互感现象

由于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。

由于一个回路中电流的变化而在临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。

复线区段接触网V形天窗作业时，未停电接触网线路有机车取流时不仅会在其自身回路有自感现象，同时，在其临近的线路上如停电接触网线路、架空地线、供电线、低压电力线路等会产生互感现象，因此，利用V形天窗作业时，必须采取防止感应电伤人的措施。

在电气化铁路附近进行电力线路维修等工作时，也要采取可靠的安全措施，防止感应电伤人。

二、交流电气化线路的感应电干扰、影响及危害

（一）交流电气化线路的感应电对通信线路的影响

我国干线牵引供电系统采用工频单相交流制，其牵引网是一种不对称回路。

当牵引电流流过接触网时，将要在接触网导线周围形成电场和磁场，这种电场和磁场对沿线邻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。

因此，在修建电气化铁路的同时，必须考虑防干扰和消除感应电的技术措施。

（二）感应电对作业安全的影响及危害

1.感应电的大小与两平行电线路的距离、平行线路的长度、电压高低及气候等情况有关。

在电化区段，由于电力贯通线路、特别是自闭电力线路与电气化铁道平行，在电力（自闭）线路上就会感应出较高的电压；而还有一些区段，自闭线路或电力贯通线与接触网同杆合架，其上的感应电压很高，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；在复线区段“V”型停电作业，装拆接地线程序错误或在接地线未挂好的情况下人员接触就会导致人员触电。

2.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线路将产生静电感应电位，作业人员一旦接触就会造成静电感应伤人。

3.当接触网线路上有电力机车运行时，或平行于接触网线路的电力线路有电流变化时，其周围就会建立起交变磁场，这种交变磁场反过来又会在其平行的无电接触网线路或电线路上感应出感应电动势。

当停电的接触网线路与平行于带电的接触网线路或电线路距离不远，平行长度又较长时，在线路中感应的纵电动势可以达到危险的程度。

实验表明，电磁感应在相距100m以外时，仍有可观的影响。

我国在观音坝单线区段的试验中，接触网和架空线的平行距离为250m，平行长度为18.3m，接触网短路电流为1140A，实测得纵电动势为787～824V。

如此高的感应电压，在作业中若未接地或接地不良，一旦有人接触,电流通过人体接地，形成回路使人体遭到电击触电。

4.感应电对人体的危害及消除感应电的有效方法

由于感应电具有以下特点：

①电压越高，相邻导线的感应电压越高，产生的危害越大；

②两根导线的距离越近，产生的感应电压越高；

③如果产生感应电压的导线形成闭合回路，有电流流过，当电流流过人体，必然产生极大的伤害。

接触网、变电所、电力线路、配电所等高压设备带电运行时，当人体与带电部分安全距离不够时即将人体与带电体直接的空气击穿形成电弧对人体放电，此时变电所跳闸，瞬时断电，多数情况下人体能与带电设备脱开，所以，人体造成电弧烧伤多，电击直接身亡的少。

而感应电一旦触及，不会引起变电所跳闸，电流通过人体作用时间长，造成人体肌肉收缩，多数情况下人体与带电体不能脱离，大多数均直接造成电击死亡。

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。

（三）接触网“V”停作业电气干扰的分析和预防

双线电气化区段接触网停电检修主要有两种方式：

一是利用垂直天窗；二是利用‘V’型天窗，通常称“V停”作业。

垂直天窗停电范围大，对运输干扰较大，尤其在繁忙干线，将大大降低运输能力。

为缓和运输与检修的矛盾，目前基本采取“V停”接触网检修。

由于作业时存在电气干扰，会给停电区段的接触网作业和电气化铁路附近的其他线路停电作业安全构成威胁。

1.“V”停作业的电气干扰因素分析

1.1静电感应电压

未停电的接触网将在临近停电的线路附近空间产生高压电场，从而在停电线路各线索上产生感应电位，其大小与上、下行线路的间距、平行长度及气象状况有关，有时可高达数千伏。

1.2电磁感应电势

不停电接触网通过牵引交流电流时，在其周围产生交变电磁场，交变电磁场在停电线路各线索上产生的感应电势，其大小与供电臂长度成正比，与两供电臂间的距离成反比，同时还与牵引电流的大小有关，当发生短路时影响更大。

1.3穿越电流

“V停”时，停电线路与不停电线路的接触网利用绝缘装置可以隔开，但由于上、下行钢轨通过车站渡线及道岔，以及大地是互相连通的，所以牵引电流通过钢轨回流时，上、下行钢轨均有牵引电流流过。

当停电线路的接触网作业挂、接地线（通常是要和钢轨相联）时，作业区两端的地线将钢轨与接触网并联，必然在接触网上产生分流，现场将其叫作“穿越”电流，穿越电流的大小，则与接触网、钢轨和大地的电气参数以及电力机车运行位置有关。

1.4强电侵入

“V停”时，停电线路与不停电线路的接触网之间是依靠上、下行隔断绝缘子和渡线分段绝缘器来隔开的。

当绝缘闪络、击穿或电力机车受电弓从有电侧通过绝缘锚段关节或分段绝缘器误闯无电区时，将会导致高压电侵入。

接触网的额定电压为25KV，强电侵入会给作业人员的安全及设备安全带来严重威胁。

2．“V”停作业的电气干扰防护措施

2.1静电感应电压的防护

静电感应是邻线高压电场通过空气介质感应过来的，电压有时高达数千伏，但通常能量有限，只要将停电侧接触网上的个线索可靠接地，感应电压值急剧下降，几乎为零。

故对人身不会造成危害，只要在作业区两端装设接地线就可安全防护。

2.2电磁感应电势的防护

电磁感应在停电的接触网各线索上产生纵向的感应电势。

将各线索可靠接地后，在邻线电力牵引的列车多种运行方式下，感应电势有效值在10KV以下。

即使邻线发生金属性短路，最大的感应电势有效值也仅为数十伏。

电磁感应的防护措施仍然是在作业区两端装设接地线。

为进一步提高安全系数，我们规定接触网“V停”作业时，如果作业范围超过1000米，还必须增设接地线。

2.3穿越电流的防护

‘V’停时，作业区两端挂接地线后，尽管有穿越电流流过，但如前所述，接触网上的感应电压很低，而作业人员包括作业机具的阻抗远大于接地线的阻抗，因此，穿越电流对作业组人员产生的分流可视为开路，不会对作业组人员造成危害，但若作业区段内的接触网与接地线构成的回路有开路的情况发生时，则穿越电流将会通过作业人员，对人身产生危害。

造成接触网开路的可能有以下几种：

（1）、作业区段设有分段绝缘器，且隔离开关处于分闸位。

（2）、作业区段设有电分段锚段关节，且隔离开关处于分闸位或连接器断线。

（3）、进行断线接续作业等。

如果作业区发生开路，穿越电流可能会给人体带来危害，轻者可能灼伤，重者可能造成生命危险，必须采取严格的防护措施，即严禁作业区段接触网开路。

因此，除接地线应装设可靠外，作业区段内的隔离开关应按规定闭合；电连接器应保证联通，不得断股或断线；需要检修开关、电连接器及更换超过5米长的导体或成串绝缘子时，必须采取旁路措施。

2.4强电侵入的防护

对强电侵入的最有效的防护措施是在作业地点两端装设可靠的接地线。

此外，要求行车部门不得将电力机车放入无电区段，为此就要求驻站联络员要不间断地监视接近作业区段的运行电力机车，严防电力机车闯入无电区。

对于双线区段的站场，软横跨的上、下行隔断绝缘子的绝缘水平应加强，以防止作业时绝缘子发生闪络或击穿对人身造成伤害。

三、消除感应电的方法

消除感应电使其在安全范围内的办法是：

将可能会产生感应电势的导体两端可靠接地。

（一）接触网作业消除感应电的措施

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。

但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），附加悬挂及同杆架设的其它供电线路可不接地。

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。

其原理如下图：

图5

从以上图示可以看出，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地线立即将接触悬挂与钢轨短接，将电引入钢轨（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有电流流过时，两端的B1C1和B2C2地线立即将回流线或架空地线与钢轨短接，将电引入钢轨（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。

同时，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。

综上所述，对电气干扰最根本的防护措施是在作业地点两端装设可靠的接地线，接地线是停电作业的生命线。

无论在任何情况下，作业人员必须撤离到安全地带才能撤除接地线，作业人员必须在接地线安全接好后，才能上网作业。

特别是在检修作业过程中，地线因某种原因而临时撤除，人员需上网作业时，必须在地线重新接好，安全措施完备后才能重新作业。

以“可靠的接地”为主体，同时在作业过程中要防止区段内接触网开路，“V停”作业的人身安全是可以保证的。

（二）电力作业消除感应电的措施

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。

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，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15米及以下时，两组接地封线间距不得超过1000米。

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；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。

消除感应电击事故，主要方法有三种：

一为等电位作业法；二为中间电位作业法；三为间接作业法。

架线施工常用的消除感应电的方法为等电位作业法，其具体做法就是将作业区域接地，使作业区域电位为零，此方法也叫零电位作业法。

采取将施工线路导电体分段接地方式，使导电体电位与地电位相等，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，从而消除或降低暂态电击和稳态电击。

1.零电位作业

施工中，零电位作业法按照以下三种措施执行。

1.1放线时采用导电胶轮滑车进行分段接地

根据静电感应电流、电磁感应纵电动势以及短路电流感应电势大小，对地线和导线放线过程中使用导电尼龙滑车进行分段接地。

地线分段接地最大区间距离为3km，导线最大区间距离为2km；应使用铝线、铜线等良导体将导、地线、牵引绳、导引绳等与通过铁塔良好接地。

在张牵场，张牵机、张牵机前的导线和地线、牵引绳、导引绳都必须做好接地。

操作手应站在绝缘板上，戴绝缘手套操作机械。

1.2导、地线临时接地措施

紧线后对架设导线采取分段接地（分段接地是将所有耐张塔每相、每侧接地，耐张塔间距离超过4km的中间设直线塔接地），线路测试前拆除。

地线附件完毕，每个塔都已经接地，不必再采取接地措施。

导、地线放线完毕，紧线和附件时需接触导、地线的均需采取临时接地措施。

导线附件后需采取分段接地措施。

具体措施如下。

1.2.1直线塔紧线完毕画印时，需先安装接地线，接地线安装方法一律为先安装接地端，再连接带电端。

施工人员均应正确使用安全带，严禁无保护下软梯画印。

1.2.2直线塔附件时，附件前应用临时接地线对6根导线进行临时接地。

接地做好后方可进行附件作业及拆除放线滑车；对导线滑车分段接地的塔位，附件完成后，用接地线将导线与铁塔进行接地后方可拆除临时接地线。

对接地塔位的接地线应始终保留至验收结束方可拆除。

如图5。

1.2.3耐张塔附件时，应先使用临时接地线将耐张塔滑车内导线接地，然后出线进行锚线，最后进行高空压接挂线或地面压接挂线。

由于锚线钢绳接地效果不佳，锚线后不可拆除临时接地线。

在挂线前应将耐张绝缘子两端金具用良导体连接形成接地，此接地线应保持到验收结束。

1.3采取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。

2.作业人员使用“保安线”

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。

3.其他经验

3.1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。

3.2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。

3.3潮湿天气作业应特别注意。

3.4作业人员精力集中。

接地线的目的，一是消除可能对人身安全有伤害的感应电，二是将停电作业区段所有导体等电位，使作业人员与作业区段导体处于同一电位点，避免受到电击。

三是防止误送电。

接触网工在作业时使用滑动地线，该地线并不是真正的地线，它其实是等电位线，作业前挂在作业部位，使作业部位与车梯等电位，既能消除感应电，当两端地线接地不良时，也能起到一定的保护作用。

使用滑动地线不能代替作业区内各个方向的可靠接地线，它只是接触网作业人身安全的重要辅助保护措施之一，不是主要保护措施，主保护是作业区内各个方向的可靠接地线。

电力作业也是这样。

电气化复线区段V形天窗作业时，除在接触悬挂及附加导线上均设置可靠的接地线外，还要保证两地线间的距离不超过1000m。

当两地线间的距离超过1000m时，感应电压将可能超过人体承受的安全电压值，因此，两接地线间距大于1000m时，必须按《接触网安全工作规程》第65条规定增设接地线。

“7.29”事故的发生，主要原因是在附加导线未挂接地线。

其中，该项作业的工作票对要悬挂设置的两端接地线间距实际为1030m，超过1000m，未按规定增设接地线，这是也是错误的。