V形天窗感应电与穿越电流产生和防护研究.pdf
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1、广西铁道2023年增刊V形天窗感应电与穿越电流产生和防护研究王涛,刘白剑,张斌(南宁局集团公司柳州供电段,工程师,广西柳州545007)摘要:结合感应电和穿越电流成因和危害,分析V形天窗作业时防护感应电和穿越电流存在问题,提出有针对性防护,有效杜绝作业安全事故的发生。关键词:V形天窗;感应电;穿越电流;防护1引言湘桂线是繁忙运输干线,为满足日常铁路运输要求,减少对运输生产影响,接触网设备检修采取V形天窗作业模式,即一行接触网停电,另一行接触网正常供电。在这种作业模式下,由于停电接触网和正常供电接触网之间存在着电磁感应和静电耦合效应,在停电接触网上会产生感应电,正常供电接触网上回流电流通过牵引回
2、流系统流过停电接触网。现场接触网检修作业人员缺乏产生原理和特征的了解,对V形天窗作业时产生感应电和穿越电流认识不清,安全作业存在严重威胁。2感应电的组成感应电分为静电感应电和电磁感应电,两种感应电重叠形成 V形天窗作业中停电接触网上的感应电。2.1静电感应电的产生正常供电接触网会在其周围空间产生电场,电场会使临近停电接触网上产生静电感应电,大小与上、下行接触网线路距离、平行长度及环境状况有关,与正常供电接触网电压成正比,与正常供电接触网水平长度平方和两线路接触网距地面高度平方之和成反比,有时可达几千伏。静电感应电示意图如图1所示,导线1为正常供电接触网,导线2为停电接触网,由此得出静电感应电的
3、计算方式为:EC=KUj(bc/a2+b2+c2)L1/L2式中,EC是停电接触网上产生的静电感应电;K是一般数;Uj是正常供电接触网电压,一般为25kV;L1是正常供电接触网平行长度;L2是停电接触网平行接近长度;a是正常供电与停电接触网间水平距离;b是正常供电接触网距地面距离;c是停电接触网距地面距离。图1静电感应电示意图2.2电磁感应电的产生正常供电接触网负荷电流会在周围空间产生交变电磁场,交变电磁场会使停电接触网上产生电磁感应电。湘桂线采取直接供电加回流线的供电方式,则在停电接触网上产生的电磁感应电计算公式为:Ej=2fMLIgh式中2f是正常供电接触网中电流频率;M是正常供电接触网与
4、停电接触网间互感系数;L是正常供电接触网与停电接触网平行长度;I是正常供电接触网上流过电流;gh是回流线与钢轨共同作用下的屏蔽系数,数值为0.55。2.3现场实测湘桂线V形天窗感应电湘桂线V形天窗作业中现场实测,如表1所示,4在不同条件下接触网产生的感应电。可以看出在未安装接地线的情况下,现场接触网感应电可达3100V以上,在两端安装接地线后,接地线区段之间感应电明显下降。表1现场实测不同条件下的感应电序号123456现场不同条件情况停电接触网无接地线,正常供电接触网无电力机车运行停电接触网无接地线,正常供电接触网有1台电力机车运行停电接触网接地线间距500m,正常供电接触网有1台电力机车运行
5、停电接触网接地线间距750m,正常供电接触网有1台电力机车运行停电接触网接地线间距1000m,正常供电接触网有1台电力机车运行停电接触网接地线间距2000m,正常供电接触网有1台电力机车运行停电接触网上的感应电3100V3320V1.5V1.7V1.9V6.2V3穿越电流3.1牵引回流在我国电气化铁路中,接触网中产生的电流经电力机车后先流至钢轨,再流过大地、回流线,最后回到相关牵引变电所,称此电流为牵引电流;从电力机车流回牵引变电所的电流,称此电流为牵引回流,如图2所示。图2电气化铁路牵引回流通路示意图3.2牵引回流并联通路湘桂线是双线电气化铁路,上、下行线路钢轨在车站两端及渡线处,通过钢轨短
6、接线相互连接。钢轨通过装设的吸上线与沿线路架设的回流线相连通,致使上行线路钢轨与回流线和下行线路钢轨与回流线都相互连通在一起,都是牵引回流并联通路,如图3所示。1:扼流变压器;2:钢轨绝缘节;3:钢轨;4:吸上线;5:钢轨短接线;6:回流线图3 湘桂线车站与区间轨道电路连接示意图3.3穿越电流类型当湘桂线进行接触网V形天窗作业时,上或下行线路接触网停电检修作业,而下或上行线路接触网正常供电且有电力机车通过。正常供电接触网线路上电力机车一但取流,在钢轨中就会形成钢轨回流,产生两种不同的穿越电流。3.3.1穿越电流与有无装设接地线无关双线电气化铁路上、下行线路钢轨、回流线都是牵引回流并联通路,导致
7、未停电接触网钢轨中牵引回流一部分分流到已停电检修作业接触网线路钢轨和回流线中。3.3.2穿越电流与有无装设接地线有关在V形天窗检修作业时,在作业区两端装设接地线后,接地线变成短接线将钢轨与接触网短接并联起来,当有电力机车通过正常供电接触网线路时,已停电接触网中会流过一部分牵引回流。4感应电与穿越电流的特征4.1感应电的特征从感应电产生原理和公式可以得出,电气化铁路接触网距地面高度是不变的,静电感应电大小与上、下行接触网线路距离、平行长度及环境状况有关。V形天窗感应电与穿越电流产生和防护研究5广西铁道2023年增刊4.2穿越电流的特征穿越电流与牵引回流系统中诸多因素有关。例如作业区段两端装设接地
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