電氣化鐵路感應電危害與預防電氣化與交通工程等專業畢業設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 CCUU???? ? （前提條件：帶電線路產生的 交變電場是固定的，也就是說接觸網 V停檢修時，帶電鄰線 整個 供電臂上沒有電力機車運行） 假設收靜電影響停電線路通過某一阻抗 Z（例如人體）接地（如圖 4 中阻抗 Z） ,則靜電容性電流 CAI 將按電容 AC 的容抗和阻抗 Z并聯來分配，流經電流 AC (或阻抗 Z)的電流，由下列因素決定：當停電線路對地絕緣時，電流 IA決定于電壓 UJ、電容 CLA 及 AC 的電抗值；當接地阻抗 Z 比電容 AC 的容抗小的多時電流 IA則決定于電壓 U、電容 AC 的電抗值及阻抗 Z值。這時，停電線路上的剩余電壓近似等于電流 IA與阻抗 Z 值的乘積。 通過對上述公式的分析推導，可得出下列靜電感應電壓、電流計算公式分別為： 靜電感應電壓： 2 2 2 JbcU K Uabc? ? ??? 靜電感應電流： 3102pAwlIUcgr?? ? ? 式中 ： U靜電感應電壓； K感應系數，一般為 ； a帶電線路與停電線路間的平行距離； b帶電線路距地面高度； c停電線路對地電壓； UJ— 帶電線路對地電壓； Lp— 帶電線路與停電線路間的平行接近長度； w交流電角頻率，為 314； r停電線路導線半徑。 分析可知 ，帶電線路對附近停電線路的靜電感應影響具有以下特點： ① 停電線路上產生的靜電感應電壓的大小，與接近距離 a的平方成反比； ② 停電線路上 靜電電流的大小與接近 帶電 線路的長度成正比。 ③ 當人體碰觸與帶電線路接近段間距大于 100m、平行長度較短（例如 12km）的停電線路時，流經人體的靜電感應電流值不大，可以不考慮對人體的影響。 對于與帶電線路接近段較長（例如在數十公里）和接近距離較小（小于 20m）的停電線路時，則停電線路上的靜電感應電壓將會較高，當人體碰觸上述停電線路時，就有可能因流過人體的靜電 感應電流過大而出現危及人身安全的事故。但當停電線路有保護接地線時 ，人為的在正、負靜電荷間形成了一條靜電電流通路，保護接地線電阻與停電線路對 地電阻 Z并聯連接于停電線路與大地之間。由于保護接地線電阻近似為 ，停電線路與大地間的等效總電阻也為 0，即靜電感應電壓約等于 0,。此時，不論人體是有意識還是意外接觸到停電線路，都不會存在停電線路對人體的靜電感應威脅。 電磁感應電壓 大小計算公式推導 如圖 7 所示，單相 帶 電線路 L1帶負荷運行時，線路中的負荷電流 Ij 將在導線周圍產生一個以帶電線路 L1 為圓心的電磁場 ? ，帶電線路 L1 附近若有其他 停 電線路或導體 L2時，該電磁場必然穿過其附近的其他的 電線路或導體 L2。 圖 7 單向不對稱電線路對附近電線路的電磁影響原理圖 若帶負荷運行的電線路 L1 中通過的電流為直流電，則產生的磁場是一個恒定不變的磁場，假如此時其附近的電線路 L2 相對該磁場做切割磁力線的擺動，根據電磁感應原理，就會在其附近的電線路 L2中產生沿 L2 分布的感應電壓 u。 若帶負荷運行電線路 L1 中通過的電流為交流電，產生的磁場就為一個 交變 磁場，此時 處于交變 磁場中的電線路 L2 若平行與電線路 L1(或兩線間不垂直 )，根據電磁感應原理，也會在電線路 L2中產生沿 L2 分布的感應電壓 u。 感應 電壓的大小可用以下公式計算： JPu I M l??? 式中 u感應電壓 JI 帶電線路通過的電流 ? 屏蔽系數，一般為 1 M 平行線路互感系數，一般為 1040? 610? ? 交流電角頻率，中國工頻交流電為 314 Pl 平行感應長度 由 公式可知：感應電壓 u的 大小與帶電線路中的負荷電流大小，電流的變化率，兩線路間的接近距離 、平行程度成正比例關系。 如果電線路 L2 未構成回路，就只存在感應電動勢，如果電線路 L2 是一個閉合的回路（如K 在閉合位），在感應電動勢的作用下，回路中就會 產生 與負荷電流方向相反的感應電流 i。該感應電流 i 的大小與感應電動勢的大小成正比、與回路總的阻抗成反比例關系。 實際環境計算 假設接觸網上、下行間 水平距離為 10m,接觸網導高為 ,接觸網電壓為,根據靜電感應電壓公式，則此時靜電感應電壓為： 2 2 2222660. 4 27 50 010 6 623 02 ( )JbcU K UabcV? ? ????? ? ???? 據宜 **變電所統計，一趟客車在啟動后，其電力機車的負荷電流在 260— 500A；滿負荷運行后，一條供電臂可提供 1700A 的負荷電流。假設現在進行接觸網“ V”停檢修作業，在鄰線帶電供電臂上只有一輛電力 機車，且是平穩運行，消耗最小電流 260A，作業長度為 1000m,即上下行的電磁感應長度為 1000m,求 停電線路上 最小電磁感應電壓為： 62 6 0 3 1 4 1 0 4 0 1 0 1 18 4 .9 ( )JPU I M lV????? ? ? ? ? ?? 假設 發生接地線裝設程序錯誤或接地線未掛好，而 鄰線供電臂屬于滿負荷運行，供電臂上的電流達到最大 1700A,上下行電磁感應長度為 20Km,求停電線路上最大的電磁感應電壓： 61 7 0 0 3 1 4 1 0 4 0 1 0 0 1 2 01 1 1 0 3 ( )1 1 .1JPU I M lVKv????? ? ? ? ? ??? 感應電壓、回流電流實地測試實例 2021 年、 2021 年蘭州供電段針對感應電問題在雙線接觸網停電、不停電或單線停電，變電所饋線接地刀閉合或打開等不同情況下的感應電進行了一系列的測試，測試的結論如下： ①架空回流線的電壓隨上下行機車 取流影響較大，尤其是受 同一側線路的影響大，電壓隨機車取流增加而增大； ②停電后的接觸網感應電壓較高（ 3600v 以上）大小主要跟該供電臂長度有關，長度越長，感應電壓越大。 ③ 停電的接觸網在兩端加掛接地封線后（接地線距離 300m），接觸網感應電壓、鋼軌對地電壓都較低（不大于 10v） ,并且在蘭新線截河壩 — 武威上行，距離變電所 2Km 的地點實驗過程中， 5400V 接觸網感應電壓在變電所閉合接地刀后，立即減小到 4V 左右（同 300m加掛接地線時的電壓相同）； ④接觸網加掛地線（鋼軌）和 回流線接地 （接地極）后，兩者間的電壓不超過 10V。 ⑤在接觸網加掛地線（鋼軌）后，如果變電所閉合接地刀，天水 — 蘭州區段、蘭州 — 武威區段、武威 — 嘉峪關區段都存在牽引回流通過接地線 ? 接觸線 ? 變電所接地刀回流的問題，且 大小相當于饋線電流的 13 ； ⑥在軌道絕緣節較多的車站（或有軌縫絕緣、扼流變的 區間），存在軌道回流從供電臂遠端地線流向接觸網，再從供電臂近端地線流回鋼軌的問題，主要是鋼軌電阻較大造成的； ⑦回流線接地后，地線中沒有電流通過。 數據 綜合 分析 通過 ； 的 分析計算，可知當接觸網 V 停檢修作業時， 在變電所未閉合接地刀閘的狀態下， 在停電線路上能產生靜電感應電壓 2300v,電磁感應電壓在 85v— 11Kv 左右。 實際測 試所得的電壓為 3600V 左右， 但也 遠遠超過了人 體所能承受的安全電壓 36v,當面對這樣強的高電壓時，生命 真 是脆弱， 甚至 都 “不堪一擊”。 4. 消除感應電的方法 有電磁場，就會使處于其內的電線路產生感應電。消除感應電就是要將作業線路上產生的感應電消除掉或控制在人體可以承受的安全電壓范圍內。其方法就是：用接地線將可能會產生感應電勢 的電線路或導體兩端可靠的進行接地 ，通過地線將感應產生的電荷遠遠不斷地傳入大地，使停電線路或導體與接地極保持 等 電位，從而保護作業人員安全。 V 形天窗接觸網檢 修作業，消除感應電的方法 V 形天窗作業時，作業區段內接觸懸掛和附加導線（如架空地線、回流線等）及同桿架設的其他供電線路（如供電線、加強線、低壓照明線路、電力線路等）均需停電，并需在兩端可靠裝設地線（兩地線間距大于 1000m 時，需 增設接地線 ）。主要目的之一就是消除感應電。 若只在接觸懸掛部分作業（作業人員不得越過與懸式絕緣子和平腕臂、斜腕臂棒式絕緣子，也不能攀登支柱超過斜腕臂底座以下 500mm 處），不侵入附加導線及同桿架設的其他供電線路的安全距離（作業人員包括所持的機具、材 料、零部件等 ，與 周圍帶電設備的距離在 25KV 電壓等級時不得小于 1000mm） ,從感應電產生的原理分析，可不對附加懸掛及同桿架設的其他供電線路接地，但為了防止作業人員作業中意外接觸附加懸掛及同桿架設的其他供電線路情況下發生觸電，必須對附近懸掛及同桿架設的其他供電線路也要可靠設置接地線。 在直供加回流線或架空地線供電方式的復線區段作業時，為切實消除感應電的危害，作