淺談礦井供電網絡中雜散電流的形成及防治

摘要：

在我國煤礦井下機電設備應用范圍的不斷增加，對井下直流牽引網絡產生的雜散電流造成的電機車軌道及巷道內金屬管線的腐蝕、干擾井下通訊系統和導致人身觸電事故等問題日益嚴重。大多數牽引電流經過鋼軌返回至牽引變電所，而因環境潮濕，鋼軌與大地直接接觸等原因，會有部分電流泄漏進入大地后，經過管路或電纜外皮等介質返回到牽引變電所。此部分電流是雜散電流的主要來源。本文分析了煤礦井下雜散電流的種類，以及對井下直流雜散電流產生的原因和對煤礦安全的危害以及防治措施。

在礦井下雜散電流是不按規定路徑流通的電流，它是引起煤礦井下瓦斯、煤塵爆炸的主要原因之一。因此，掌握各處雜散電流的大小和變化規律，作好雜散電流的危害分析和防治對策，能夠有效地預防和消除事故，對煤礦井下安全供電具有重要的意義，

1.對礦井供電網絡中雜散電流的分析

（1）煤礦井下雜散電流的分類

在煤礦井下雜散電流主要來源于兩部分，一部分是：架線電機車牽引網絡，是直流雜散電流；另一部分是：來源于工頻設備的漏電，就是交流雜散電流。直流雜散電流是指直流架線電機車電流的一部分或全部電流沒有經過鋼軌回路全過程，而是通過大地或其它設備流回變流所的電流。交流雜散電流是指當線路三相對地的絕緣電阻、對地電容不相平衡時產生的零序電流，它經地線或管線流回變電所，經漏電繼電器流回電網。

（2）雜散電流形成的原因

煤礦井下主要的運輸大巷內大多靠架線式電機車來作為運輸工具，架線電機車憑借其可靠性強和運輸能力大的優點，被廣泛應用為井下的牽引動力。雜散電流是指井下架線電機車運輸系統中不按規定通路流動的電流，在煤礦井下因鋼軌和道床間無電氣絕緣，所以總會有一部分電流流經電纜外金屬皮、水溝或金屬管道，最后回流到變流所，這部分電流就被成為雜散電流。

雜散電流的大小取決于兩個方面的因素，一個是架線式電機車導軌的連接情況，電機車導軌在長時間的運行過程中會現成一定程度的脫節或連接線失效，這樣電流就不能通過電機車饋電導線和導軌形成有效的電氣回路，電流就會流經大地等載體返回電源，從而形成較大比例的雜散電流；二是取決于電機車的負荷電流，電機車的負荷電流越大，產生的雜散電流也就越大。

2.雜散電流的形成危害

（1）引起雷管先期爆破

雜散電流的情況有兩種可以引起電雷管爆炸，根據對煤礦井下雜散電流的實際測量分析，礦井中的雜散電流超過300mA，有些巷道的雜散電流甚至會更高。在如此高的雜散電流的影響下，大地與導軌之間的電壓很可能達到1.5V。因此只要兩根爆破導線，一根和導軌直接或者間接接觸，另一根和地或者巷道中其它的金屬管路相接觸，就可以引爆電雷管，電雷管的誤引爆或者超前引爆極易釀成人身安全事故。

（2）引起礦井瓦斯或煤塵爆炸

沿著雜散電流的流經途徑，會伴隨著劇烈的電火花的產生，例如：架線式電機車在運行過程中，在導軌和鋼絲繩接觸的位置就很容易產生電火花；隨著距離的不斷接近，產生的電火花也越來越強烈，電火花其實就是電壓電極之間的擊穿放電，會產生較高的溫度，因此極易引起煤礦井下瓦斯、煤塵的爆炸可能。

（3）腐蝕電纜外皮和金屬管道

礦井雜散電流會對鄰近的金屬管道和鎧裝電纜金屬外皮造成腐蝕、縮短金屬管道和鎧裝電纜的使用壽命。由于雜散電流流入大地后，金屬管道和電纜外皮的電阻小于大地電阻，因此電流必定流入金屬管道和電纜外皮，導致雜散電流對地下的金屬結構、管線設施腐蝕極為嚴重，特別對于煤礦井下的特殊環境，雜散電流的腐蝕程度尤為明顯。

（4）引起漏電保護裝置誤動作

當架線式電機車運行到采區附近時，則煤礦井下的總接地網電位將相對低于采區附近的巖石、水溝等處的電位，變流所回電點的電位會相對更低。因此雜散電流可以在采區電網的絕緣電阻和采區的低壓電網之間形成通路，然后經過漏電繼電器的零序電抗器或者三相電抗器到達繼電器，最后到達總接地網。由于雜散電流通過繼電器線圈，致使通過繼電器線圈的直流電加大導致漏電保護裝置發生誤動作。

3.煤礦井下雜散電流的防治措施

（1）按要求架線

當有兩個以上牽引變流所向架線供電時，牽引變流所供電區域之間應設絕緣和分段聯絡開關。當電機車為雙弓時架線上要裝設兩處絕緣，其間距離應大于電機車雙弓之間的距離，電線與架線應用不少于2個銅質饋電夾子連接，每個夾子與導線的接觸面積應不小于導線截面的1.5倍，連接時應緊固、可靠。

（2）縮短供電半徑方式

礦井供電網絡中應縮短供電半徑，這是消除井下雜散電流的一項重要措施，牽引網絡上的電壓降會隨著供電半徑的縮小而降低，導軌上的電壓降也會隨著降低，因此雜散電流也會減小，降低了雜散電流的危害性。在一條距離較長的運輸巷道中，也可以用增加變流所的方式來達到縮短供電半徑，減小雜散電流的目的。

（3）減小軌道連接的電阻

降低雜散電流最根本的措施就是減小軌道連接之間的電阻，架線電機車運行的軌道及道岔之間要采用導體連接或軌縫焊接工藝進行聯結，把鋼軌焊接成長軌。焊接后每個接縫處的電阻值都不應該大于規定值。每隔50米便用扁鋼將軌道進行連焊接，最大限度的減少軌道連接之間的電阻，從而降低雜散電流值。

4.小結

煤礦井下工作環境惡劣、生產環節復雜，空氣中存在易燃易爆的瓦斯以及煤塵，這就對煤礦供電的安全性提出了更高、更嚴格的要求。通過上述分析，煤礦井下雜散電流的治理必須在理論分析透徹的基礎上結合生產現場的實際情況，采取具有針對性的技術方法，從根本上切實有效的減低雜散電流值，從根源上避免雜散電流對煤礦安全生產的危害。