电气化铁路的高电压与牵引大电流的分析与防护

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  电气化铁路是用电能作为牵引动力的,它具有动力强、速度快、能耗低、效率高,并且对环境污染小等优势,获得了较快发展,成为铁路现代化发展的主要方向。
  电气化铁路的动力是由发电厂发出的低电压,为便于远距离的传输,降低能耗,用高压输电线输送到牵引变电所,降至25KV的高压后,再送至牵引接触网,供给机车变成牵引力。
  然而高电压也带来了较强的电磁干扰,以及对人身触电伤害的可能,又变成不利因素,所以掌握电化区段的强电知识,减少损害和影响,是非常必要的。
  电气化铁路是以接触网作为电能的输入,通过机车电动机产生动能,以两钢轨作为通道,通过回流线,使牵引电流回到牵引变电所,构成电气化铁路的供电回路。
  电气化铁路的高电压主要带来两种影响:
  一是强电磁场的影响,长时间处在强磁场中的人,会引起头疼、头晕、恶心、心慌等各种不感觉,对人身体产生危害,强电场也对沿线及站场的电子设备产生干扰;另外,牵引电流产生的电磁感应,对信号电缆也产生感性、容性耦合的干扰,并在沿线铺设的信号电缆中产生较高的电动势,形成感应电流,对信号轨道电路的信号电流产生工频干扰,影响轨道电路工作的可靠性。
  为克服这些影响,采用法拉第笼减少了对人身的损害;电子设备则采用抗干扰电路的方法,消除强磁干扰;信号轨道电路,经过反复试验,采用了25Hz频率的相频轨道电路和高频载频轨道电路来减少影响;信号电缆采用了综合护套、铝护套和数字信号电缆,并使钢带和铝护套接地,有效减少了对信号电流的干扰,提高了信号轨道电路的电气稳定性。
  二是牵引电流的影响。牵引电流在两钢轨中能达到几百安培的大电流。牵引电流的回流分为两部分:一部分主要由两钢轨作为传输导体,通过与钢轨连接的回流线返回牵引变电所,而另一部分则由于钢轨对大地的绝缘很低,通过大地返回,这部分电流采用吸流变压器进行有效回流,提高了供电的稳定性。
  信号轨道电路也是利用两钢轨作为信息传输通道,为保证牵引电流的回流,设有轭流变压器,两个轭流变压器的中心点相连,使相邻轨道电路中牵引电流沟通。
  轭流变压器是由轨道圈和信号圈组成的,轨道圈是由两个匝数相同,并相通的线圈构成的。信号圈是把轨道上传输的25HZ信号电流通过轨道圈耦合到信号圈,然后传回室内动作信号设备的。
  按原理,由于两钢轨长度相等,轭流变压器两半轨道圈匝数和阻值相等,两钢轨上传输的牵引电流应是相等的,但实际上是不平衡的,主要是几个方面原因造成:
  (1)曲线时,外轨长于内轨形成阻抗不一致;
  (2)钢轨接头阻抗不一致;
  (3)轭流变压器两个线圈阻抗也不可能绝对相等;
  (4)两轨条对地电阻(主要由轨枕、道砟和路基组成)不等,造成漏流不平衡;(据实际测试能达到50 ~ 100A不平衡电流)
  两轨条上不平衡的电流,可引起电压的不平衡,所以在与钢轨相连的设备接触不良,钢轨接头电阻过大时,就可能引起放电现象,对人体或设备产生危害,所以要遵守电气化区段作业的安全技术规则和强电伤害的防护知识。
  强电流可引起各种触电损伤:
  (1)电烧伤:强电流可引起金属体气化,经过人体时形成皮肤金属化或电烧伤;
  (2)电弧光:强电弧光属于强紫外线,能引起眼角膜发炎;
  (3)触电伤害:心脏受到电击,可引起心肌纤维化或麻痹,血液循环不良,呼吸困难等,严重时可致休克,心脏停止跳动;人的心脏能够承受的最大容许电流是10 ~15mA,超过15mA,时间超过60秒以上,可引起心脏停止跳动。
  所以在电气化铁路区段作业时,要严格遵守安全作业制度。例如:当发现信号设备的箱线、钢轨接续线,钢轨绝缘不良或更换轭流变压器等设备时,一定要在作业处加装“两纵一横”的连接线,保证牵引电流通道畅通的情况下,才能更换或维修不良的设备,否则,造成的后果是会悔之终身的。
  另外,在发现接触网断网或回流线断线时,应立即通知附近的接触网工区或电力调度所,设置停车防护信号加以防护,并在接触网断点10米半径范围内不准接近,若已在此范围内,应立即并拢双脚,向外蹦离此区域,防止形成跨步电压而触电;当回流线断线时,应保持在3米以外。
  在雨季或大雾天气,也禁止停留在接触网杆边或在接触网下打雨伞和通过,防止接触网放电而造成电击伤。
  总之,在电气化区段作业时,一定要遵守电气化区段作业的规章制度,安全意识不可放松,一切按科学的方法办事,尊重科学是做任何工作的准则。
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