庞志德

【摘　要】煤矿井下杂散电流是引起电雷管误爆的主要原因，也是瓦斯、煤尘爆炸的一个重要起因,严重威胁到煤矿的安全生产。本文分析了煤矿井下交、直流两种杂散电流电流产生的原因和对煤矿安全的危害以及防治措施.

【关键词】杂散电流；危害；防治

0　引言

煤矿井下杂散电流是指不按指定路径流动的电流，它是引起煤矿井下瓦斯、煤尘爆炸的主要原因之一。因此， 掌握各处杂散电流的大小和变化规律，作好杂散电流的危 害分析和防治对策，能够有效地预防和消除事故，对煤矿井下安全供电具有重要的意义。

1　煤矿井下杂散电流的分类

在煤矿井下，杂散电流主要来源于两部分。一部分是架线电机车牵引网络，也就是直流杂散电流，另一部分来源于工频设备的漏电，也就是交流杂散电流。

2　杂散电流的产生

2.1直流杂散电流的产生。架线电机车的牵引网路上，轨道是回电导体，也就是说电机车从架线上取得的电流是沿着轨道回到牵引变流所负母线上去的。由于轨道与大地不是绝缘的，因此，本来从轨道回到牵引变流所负母线上去的电流，就可能有部分电流不通过轨道而通过大地或其它设备、管线回到牵引变流所的负母线上去，这种不经过轨道而经过大地或其它 设备、管线回到牵引变流所负母线上去的电流就是杂散电流。它是以泄漏的形式出现的，也称为泄漏电流。杂散电流是由于轨道接缝不好，电阻增大而产生的。其大小与轨道本身接缝电阻和轨道与大地、加上由大地到 牵引变流所的过渡电阻的大小有关。如果轨道的电阻越大，沿轨道的电压降就越大，杂散电流也就越大。杂散电流的大小也与负荷的大小有关，因负荷越大，沿轨道的电压降也就越大，那么杂散电流越大，在某种情况下，杂散电流值可达线路电流的50%～69%左右。 直流杂散电流主要产生在运输巷道。

2.2交流杂散电流的产生。在井下变压器中性点不接地的供电系统中当电网三相对地绝缘电阻、分布电容不对称时，将会产生零序电流，零序电流从地线或大地经漏电继电器流回电网，便产生了交流杂散电流。交流杂散电流主要产生在采区。

 3　杂散电流的危害

在矿井中，杂散电流的危害主要表现在下列四个方面:

3.1引起雷管先期爆破。矿井杂散电流可能引起电雷管的超前爆炸，造成对人员安全的威胁。这是由于一般电 雷管只需要1～1。5V的电源电压就可以爆炸，而在杂散电流的影响下，轨道与大地之间的电位差有可能达到1～1。5V。因此，当两根放炮导线一根与轨道接触，另一根与地接触就会引起电雷管爆炸。

3.2腐蚀电缆外皮和金属管道。矿井杂散电流会对邻 近的金属管道和铠装电缆金属外皮造成腐蚀、缩短金属管道和铠装电缆的使用寿命。这是由于杂散电流流入大地后，金属管道和电缆外皮的电阻小于大地电阻，因此，电流必定流入金属管道和电缆外皮。如果流入的电流靠近回电点处，再由金属管道和电缆外皮流出经大地而至轨道。

这时在管道和电缆的一端形成阴极区(电流流入)，而在管道和电缆的另一端形成阳极区(电流流出)。由电的化学效应而知，在电解时，金属是从阳极进入电解槽，而现在管道、大地和轨道就形成为电解槽;轨道作为阳极要被腐蚀， 管道和电缆作为阳极也要被腐蚀。据实验杂散电流，一年中就能腐蚀9kg的钢材。因此，牵引网路中杂散电流对金属管道和电缆外皮的腐蚀是严重的。一般情况下，由于电机车在不断地运行着，轨道的腐蚀点是分散的，几乎分布在轨道的全长上，所以腐蚀不明显；而对金属管道和电缆外皮来说，阳极区是永远靠近回电点处，因此，腐蚀是集中的、经常的，情况是严重的。

3.3使漏电保护装置和馈电开关误动作。当电机车运行到采区附近时(采区距运输巷较近)，采区的岩石、水沟、巷道较总接地网的电位高，较牵引变流所回电点的电位更高。因此杂散电流可通过采区电网的绝缘电阻到采区低压电网，再经过漏电继电器的三相电抗器、零序电抗线圈， 直到直流继电器，经整流的负端、正端、千欧表到总接地网，经回电点流回变流所的负母线，因通过继电器线圈的电流加大，从而使漏电保护装置发生误动作。研究表明，当轨道的电位较总接地网的电位高2V以上时就会引起漏电保护发生误动作。

3.4杂散电流可产生电火花，引起瓦斯、煤尘爆炸。

4　杂散电流的防治

4.1交流杂散电流的防治措施

目前防治交流杂散电流的方法，主要是提高交流电网的绝缘水平、采用屏蔽电缆、加强电缆管理防止损坏、对电气设备绝缘监视等。

4.2直流杂散电流的防治措施

4.2.1按要求架线。当有两个以上牵引变流所向架线供电时，牵引变流所供电区域之间应设绝缘和分段联络开关。当电机车为双弓时，架线上要装设两处绝缘，其间距离应大于电机车双弓之间的距离。

馈电线与架线应用不少于2个铜质馈电夹子连接，每个夹子与导线的接触面积应不小于导线截面的1.5倍。

连接应紧固、可靠。多水平生产的矿井，每个生产水平要有单独的直流供电系统，严禁一个牵引变流所向多水平供电。

牵引变流所电源的正极经馈电线接架线，负极经回电线接轨道。为了减少回电点附近电缆外皮的腐蚀，宜将电源的负极经馈电线接架线，正极经回电线接轨道。如果有几个牵引变流所向架线供电时，必须采用相同极性的接线方法。

4.2.2减少钢轨接头电阻。铺设架线电机车轨道线路时，对轨道和道岔处的轨缝必须进行可靠的连接，使接头处的电阻不超过同型钢轨4m长度的电阻值。原始的接头连接方式是鱼尾板连接，并加跨接导线以减少接头电阻。实践证明，这种连接方式不如焊接轨缝可靠有效，现行的《煤矿安全规程》规定，在钢轨接缝处，应采用轨缝焊接工艺连接;道岔各部分和道岔心之间，必须用导线连接。对这一措施必须经常性的进行轨道线路检查，防止开焊、丢失、脱落和断线。

4.2.3采煤和掘进工作面使用电雷管放炮时，应该把架线电机车运行用的轨道分支与有电气放炮区段中的轨道(非回电轨道)在电气上加以绝缘，即安设轨道绝缘器。

轨道绝缘器的安设位置是:第一绝缘点应设在两种轨道(指回电的轨道和不回电的轨道)的连接处，第二绝缘点应设在距第一绝缘点大于一列车的长度的位置，以免被列车短路。

此区段的架空线电源要断开，架空线必须有不少于两道的绝缘，绝缘瓷瓶要定期清扫，减少架空线对地的漏电。

4.2.4矿井使用的铠装电缆要吊挂在巷道壁侧的吊架上，并定期在电缆外皮上涂沥青或绝缘漆。

4.2.5金属管道的置放要设有木垫或选择适当的位置。

4.2.6设置好并维护好所有轨道连接线、轨间连接线，以减小轨道电阻，降低牵引网路的电压。

4.2.7清理道床道木、疏通巷道水沟，保持轨道整洁、干燥。

4.2.8减少加在轨道上的负荷电流

4.2.8.1双线供电接正负极法：当运输系统双线供电时，可把一架线接正极，另一架线接负极，而轨道则按其正负极之间。若空、重车道上的负荷均等时，则轨道内几乎没有电流通过，只有当空、重车道上的负荷不均等时，轨道内才流有其差额电流。如轨道上无电流通过，杂散电流也就不会产生，这种供电方式可以大大减少杂散电流。

4.2.8.2敷设回流线法：当轨道内通过的电流很大，压降很大时，可以在轨道上适当的地点接上回流线，回流线电缆截面按负荷大小来计算，电缆应与大地绝缘。这样轨道内的一部分电流通过回流线流回牵引变流所负极，通过轨道内的电流相应减少，因而杂散电流也会相应减少。

5　结语

综上所述，煤矿井下杂散电流有四个方面的危害，严重威胁到煤矿的安全生产，尤其是引发雷管、煤尘、瓦斯爆炸事故。因此，分析煤矿井下杂散电流产生的原因，对煤矿的安全生产具有十分重要的意义，应该不断加以研究，加强杂散电流监测或测量，有效判断杂散电流的危害并提出相应的防治措施。

（作者：晋城煤业集团凤凰山煤矿）　　

参考文献：

〔1〕煤矿安全规程。北京:煤炭工业出版社，2010 。

〔2〕煤矿井下牵引网络杂散电流防治技术规范〔M〕。北京:煤炭工 业出版社，1998 。