上海铁路局供电处
摘要：电气化铁路接触网“验电盲区”的问题，给停电作业人身安全带来极大危害。本文运用数显型验电器，实地检测接触网不同部位验电过程中的感应电压，研究分析产生“验电盲区”的原因，进而提出了接触网运营维护过程中防范“验电盲区”问题的有效对策。
关键词：电容型验电器；验电盲区；电场分布
Abstract：The problem about electrical inspection’s dead zone of contract wire system in electrified railway will result in great harm to the people who working behind the power cut contract wire.The present paper discusses using digital electroscope to detect induced voltage in different part of contract wire while detecting of electricity，researches the forming reason about electrical inspection’s dead zone and puts forward corresponding strategy and advice about taking precautions against it during the maintenance of contract wire system.
Key words：capacitive detector；dead zone of electrical inspection；field distribution
0 引言
接触网是电气化铁路给电力机车或动车组传输电能的沿铁路布置的输电线路。接触网设备检修一般在停电情况下进行，验电并装设接地线是检修过程中保证人身安全的关键作业步骤。根据《接触网安全工作规程》（铁运[2007]69号）第69、71条规定：接触网作业组在接到停电作业命令后须验电接地，然后方可作业；验电前应在验电器自检良好后，先在同等电压等级有电设备检查其性能，确认声、光信号显示正常，然后方可在停电设备上验电。
目前，我国电气化铁路接触网停电检修主要使用电容型验电器作为直接验电手段，用于检测接触网27.5 kV电气设备上是否存在电压。其携带方便、操作灵活、判断简单直观等优点，被广泛应用于我国电气化铁路运营维护工作中［1］。因此，电容型验电器能否正常工作并准确判断接触网是否带电直接影响着操作人员对设备状态的判定，进而影响到作业人员人身及设备安全。本文结合接触网运营维护实际，对电容型验电器在验电过程中存在“验电盲区”的问题进行探讨，通过实地测试并进行数据分析，对“验电盲区”产生的原因进行分析，并提出了防范对策。
1 验电器的结构与原理
目前，铁路部门所采用的验电器大多为声光报警电容型交流验电器，其由接触电极、指示装置、绝缘部件与手柄等构成。根据DL 740-2000《电容型验电器》的定义：电容型验电器是通过检测流过验电器对地杂散电容中的电流来指示电压是否存在的装置［2］。其电路原理如图1 所示。
其中绝缘部件及操作人员身体均属于对地杂散电容的范畴，流过验电器对地杂散电容中的工作电流：
IC = 2πfCU
其中C 为对地杂散电容，U 为高压设备的电压。
2 验电盲区
所谓“验电盲区”就是高压设备确实带电，但使用合格的验电器验电时，验电器不发出声光报警，无法检测到设备带电的现象，即当电容型验电器处于“验电盲区”时，验电器检测不到流过验电器的对地杂散电容中的电流，或检测到的电流值太小，不足以起动声光报警装置，验电器做出无电的错误指示。如某动车所在接触网停电检修过程中，使用电容型验电器对接触网定位器进行验电，操作人员发现接触网带电的情况下，验电器未发出声光报警指示，而对跨中接触线进行验电，验电器能发出声光报警指示［3］。
显然，使用电容型验电器验电时存在的“验电盲区”现象给现场作业带来很大危害，极易发生带电装设接地线等事故，危及作业人员生命安全。
3 现场测试与分析
根据接触网日常运营维护过程中发现“验电盲区”的情况，采用带数字显示的电容型验电器对接触网的不同部位进行验电，测出验电笔所能检测到的感应电压，进而分析产生“验电盲区”的原因。
3.1 现场测试
采用数显式电容型验电器对某站场软横跨设备进行现场测量，不同部位测得的感应电压见表1。
3.2 数据分析
根据中国铁路总公司下发的《高速铁路牵引变电安全工作规则》（铁总运[2015]48号）文件规定，接触网验电器的报警启动电压值应不高于额定电压的40%，不低于额定电压的15%，接触网额定电压为25kV，即验电器出厂前设置的报警启动电压应在3.75kV至10kV间。目前国内各验电器生产厂家提供的接触网验电器报警启动电压值一般设置在5.5kV至7kV之间。因此，通过比对上述表1中的数据发现，在接触网软横跨处所，除上述验电部位①、⑧外，其它部位测出的感应电压均小于5.5kV，在现场验电过程中，会出现“验电盲区”现象。
3.3 原理分析
基于电容型验电器的工作原理，当验电器整体处于近似于等电位的电场中，由于其轴向电位梯度较小，流过对地电容的电流小，产生的感应电压达不到报警启动电压时，验电器将不会报警，出现“验电盲区”现象［4］［5］。
由于接触网属于单相供电，在大站场软横跨区段，多支接触悬挂平行架设，各导线同相位等电位并通过横向电连接连通，近似于一个大表面积的导体平行于铁路上方，导线周围的电场近似于均匀场强电场。
结合上述对电容型验电器原理分析以及接触网软横跨区段电场分布的定性分析，认为当电容型验电器处于上述软横跨位置时，因软横跨导线附近电场近似于等电位场强，验电器因达不到启动电压阀值，即便接触网带电也不发生声光报警，出现“验电盲区”现象。
4 防范对策
4.1 提高验电器的灵敏度
通过对验电器的原理分析发现，提高验电器灵敏度可以通过两个方面实施，一是对验电器的启动电压进行调整，在不突破启动电压为额定电压
的15%-40%的规定下，通过降低验电器的启动电压值，能提高验电器的灵敏度，即在3.75kV至10kV间将启动电压调至下限值。通过比对表1中的数据，当验电器的启动电压调整为3.75kV时，对软横跨所有部位基本能正常测得带电情况，但是过低的启动电压值容易因感应电导致验电器误报情况。二是增长验电器的接触电极，即加装验电延长段，当接触电极增长后，验电器接触电极跨越的等电位线越多，电压差越大，验电器内部感应的电压就越高，更容易达到验电器设置的启动电压而发出带电报警。以下是将数显式电容型验电器增加延长段后测得的电压值，每节接触电极延长段225mm，测得的电压数据如下表2。
软横跨线中间位置距定位器
2米处的接触线距定位器2米处
从上述现场测得的数据发现，增加接触电极延长段后，验电器内部感应的电压值明显提升，当增加两节延长段后，能够完全规避“验电盲区”情况的发生。
4.2 改进验电方法
通过前面的分析发现，在验电过程中，验电器与被测面应保持较大的接触角度，尽量将接触电极沿着带电体电力线的方向验电，增加验电器的轴向电压梯度，能够提高验电灵敏度［6］。通过过对接触网软横跨设备的实地检测发现，验电过程中应避免对定位器、定位器线夹、以及吊弦线夹等有导体交叉处所进行验电，当对两吊弦间的接触线进行验电时，验电器内部产生的感应电压较高，有利于规避“验电盲区”现场。
5 结语
在接触网停电作业中使用电容型验电器时，需综合考虑电场分布、起动电压、接触电极长度等因素对“验电盲区”的影响。为保证验电的准确性，应对接触网软横跨等易出现“验电盲区”的处所使用的验电器合理设置启动电压，同时可对验电器配置接触电极延长段，以提高验电器的灵敏度；此外在接触网验电过程中，应尽量避免在导体交叉处所进行验电。
参考文献：
［1］ 王培军，张萍，王立勇． 电容型验电器使用中存在的问题及对策［J］． 电力安全技术，2006，8（8）：54-55．
［2］ DL 740—2000 电容型验电器［S］．
［3］ 马雷，白家琨．27.5kV 电容型高压验电器验电死区问题探讨［J］． 电气化铁道，2013（4）：14-15．
［4］ 盛剑霓． 电磁场数值分析［M］． 北京：科学出版社，1984．
［5］ 吴黎明，杨金根． 电容型高压验电器安全探讨［J］．云南电力技术，2011，40（2）：76-77．
［6］ 盛守贫． 关于对高压交流验电器检测工作原理的认识［J］． 华东电力，2007，35（7）：81-82．
论文作者:张永波
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/7
标签：验电器论文; 电压论文; 盲区论文; 电容论文; 作业论文; 电极论文; 电场论文; 《基层建设》2016年第33期论文;