Электрическое и магнитное влияние на отключенные провода контактной сети и меры безопасности

На участках электрифицированных железных дорог существует риск появления опасного напряжения на отключенных для производства работ проводах. На линиях постоянного тока это может произойти только в результате ошибочной подачи напряжения персоналом тяговой подстанции или при перекрытии токоприемником воздушного промежутка. На участках переменного тока ситуация сложнее: отключенные и незаземленные провода, а также иные металлические сооружения вблизи полотна, могут приобретать высокий индуцированный потенциал от соседних находящихся под напряжением цепей.

Электрическое (емкостное) влияние на отключенные провода обусловлено наличием электрического поля вокруг проводников, находящихся под высоким напряжением. Между ними и изолированным проводом возникает емкостная связь, аналогичная простому конденсатору. При расстоянии 5–10 метров от действующей контактной сети потенциал на отключенном проводе может достигать нескольких тысяч вольт. Напряженность поля резко падает с увеличением расстояния, снижаясь примерно до 250 В на удалении около 30 метров.

Рис. 194. Упрощенная схема емкостной связи между проводами. Обкладка 1 (провод под напряжением) создает на обкладке 2 (отключенный провод) индуцированный потенциал, величина которого зависит от расстояния (l) и напряжения.

Полностью снять опасный потенциал электрического влияния позволяет надежное заземление отключенных проводов на рельсовую сеть. Эта операция выполняется с помощью заземляющей штанги в строго установленной последовательности. Изолированные металлические сооружения небольшой протяженности (например, опоры, ограждения) также защищают путем их заземления с помощью двух заземлителей — металлических стержней, забитых в землю на глубину 1–1.5 метра с обеих сторон объекта.

Магнитное (индуктивное) влияние связано с переменным магнитным полем, создаваемым тяговым током в контактной сети. Силовые линии этого меняющегося поля, пересекая параллельно расположенные провода, наводят в них электродвижущую силу (ЭДС). Величина наведенной ЭДС прямо пропорциональна силе тока в сети и длине параллельного участка. Сила тягового тока в зависимости от грузонапряженности может составлять 300–1400 А, а в режиме короткого замыкания достигать 10–15 кА.

Поскольку ограничить тяговые токи для уменьшения магнитного влияния невозможно, основная мера безопасности — регламентация длины рабочей зоны. Для ограничения наведенного напряжения длина участка производства работ на отключенной контактной сети не должна превышать 200 метров. При этом для защиты персонала устанавливают два защитных заземления: каждое не далее 100 метров от места работ и на расстоянии не более 200 метров друг от друга. Для проводов линии ДПР эти расстояния сокращаются до 50 и 100 метров соответственно.

На металлические сооружения небольшой протяженности (крыши зданий, вагонов, заборы) магнитное влияние наводит незначительную ЭДС, поэтому они обычно не требуют специальных мер защиты от этого фактора. Таким образом, комплексная безопасность при работах обеспечивается четким пониманием физики обоих видов влияния, строгим соблюдением правил заземления и нормирования размеров рабочей зоны.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: А. Н. Шемякин А. С. Прудыус.

Источник: Устройство, монтаж и эксплуатация контактной сети и высоковольтных линий электропередачи.

Данные публикации будут полезны инженерам-проектировщикам и строителям контактной сети железных дорог, специалистам служб эксплуатации и ремонта инфраструктуры, а также студентам транспортных и строительных вузов, изучающим конструкции и основы надежности железнодорожных сооружений.