礦井供電網(wǎng)絡(luò)中雜散電流的形成與防治研究

摘 要：在國內(nèi)煤礦設(shè)備使用廣泛性不斷擴(kuò)大，對井下直流牽引網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的雜散電流導(dǎo)致的井下管線的損壞與腐蝕、對于井下工作人員生命財(cái)產(chǎn)的威脅以及對于井下通訊信號的干擾等現(xiàn)象越來越突出。一般的牽引電流都是在鋼軌的作用下最終回歸到牽引變電所，但是并不是所有的牽引電流都能夠返回到牽引變電所，也有部分電流受到濕潤空氣等的影響，泄露到地面上，然后經(jīng)過管道等返回到牽引變電所，這類電流就是所謂的雜散電流。文章主要對礦井工作中雜散電流進(jìn)行了分析，闡述了雜散電流的形成危害，并提出了煤礦井下雜散電流的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：礦井；爆炸；電阻；雜散電流；電雷管

礦井中通常會(huì)存在部分的雜散電流，這些電流的流通沒有固定的規(guī)律，也沒有固定的路徑，因此，很容易造成井下作業(yè)危險(xiǎn)的發(fā)生。第一，雜散電流有可能會(huì)引起電雷管爆炸，電雷管如果在沒有防范措施的情況下引爆會(huì)帶來極大的人身傷亡事故。第二，雜散電流在流通的路徑中，會(huì)不斷產(chǎn)生電火花，此時(shí)其溫度也較高，井下的瓦斯很可能就會(huì)發(fā)生爆炸。第三，礦井中雜散電流除了引發(fā)以上的安全隱患以外，同時(shí)還會(huì)加速金屬管道的腐蝕，縮短其使用年限。第四，會(huì)引起漏電保護(hù)裝置誤動(dòng)作。因此，為加強(qiáng)井下作業(yè)安全，應(yīng)該加強(qiáng)對井下雜散電流的研究。

1 對礦井工作中雜散電流的分析

1.1 對煤礦井下雜散電流的分類

雜散電流在煤礦井下可將其分為兩部分，第一部分為：來自于架線電機(jī)車牽引網(wǎng)絡(luò)的直流雜散電流。第二部分為交流雜散電流，主要是工頻設(shè)備漏電產(chǎn)生的。直流雜散電流指的是直流架線電機(jī)車電流中有少量電流沒有經(jīng)過鋼軌回歸全過程，反而是經(jīng)過了礦井中的其它的設(shè)備或者經(jīng)過地面流回到變流所的電流。交流雜散電流指的是零序電流的產(chǎn)生，零序電流經(jīng)過地線或者管線流回到變電所中，然后再流回電網(wǎng)中。

1.2 雜散電流成因

架線式機(jī)車是一般煤礦井下運(yùn)輸大巷內(nèi)的工具，井下牽引動(dòng)力之所以依靠架線電機(jī)車來完成主要是因?yàn)榧芫€電機(jī)車具有強(qiáng)大的運(yùn)輸能力，并且其可靠性很強(qiáng)。雜散電流指的是井下架線電機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)中部分沒有按照規(guī)定的路徑進(jìn)行流通的電流，這些電流都是雜散電流的來源。

雜散電流有大有小，有兩個(gè)方面的原因直接影響了其大小。第一個(gè)方面是架線式電機(jī)車的連接有效與否，由于長時(shí)間的運(yùn)作，電機(jī)車導(dǎo)軌會(huì)出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，因而連接會(huì)失效，此種情況下，電流的流通路徑很可能發(fā)生改變，其路徑有可能是其它設(shè)備，也可能是大地，從而導(dǎo)致大量的雜散電流的產(chǎn)生。第二個(gè)方面來自于電機(jī)車的負(fù)荷電流，它的大小因電機(jī)車的負(fù)荷電流的增大而增大。

2 雜散電流的形成危害

2.1 引起雷管先期爆破

電雷管爆破的情況在煤礦井下作業(yè)中常有發(fā)生，基于雜散電流引起的電雷管爆炸原因如下：根據(jù)大量的測量數(shù)據(jù)分析，礦井中的雜散電流通常較大，甚至超過了300mA，大地與導(dǎo)軌之間的電壓在較高的雜散電流的作用下通常能夠達(dá)到1.5V，此種情況之下，兩根爆破導(dǎo)線中，只要滿足其中一根與巷路中的金屬設(shè)備接觸，另一端正在與導(dǎo)軌接觸的條件，那么電雷管就會(huì)被引爆。電雷管如果在沒有防范措施的情況下引爆會(huì)帶來極大地人身傷亡事故。

2.2 引發(fā)礦井瓦斯以及煤塵爆炸

雜散電流在流通的路徑中，會(huì)不斷產(chǎn)生電火花，例如：架線式電機(jī)車的運(yùn)行中，若有鋼絲繩接觸到導(dǎo)軌，那么電火花就會(huì)產(chǎn)生，電火花的大小與距離也有關(guān)系，距離拉近，火花就越強(qiáng)，產(chǎn)生電火花的時(shí)候，其溫度也較高，這時(shí)，井下的瓦斯很可能就會(huì)發(fā)生爆炸。

2.3 造成電纜外皮以及金屬管道的腐蝕

礦井中雜散電流除了引發(fā)以上的安全隱患以外，同時(shí)還會(huì)加速金屬管道的腐蝕，縮短其使用年限，在雜散電流偏離導(dǎo)軌流向大地之后，金屬管道以及電纜外皮的電阻比大地的電阻小，所以電流就會(huì)從金屬導(dǎo)管以及電纜外皮中經(jīng)過，此時(shí)，井下環(huán)境中，雜散電流帶來的腐蝕作用影響極大。

2.4 引起漏電保護(hù)裝置誤動(dòng)作

煤礦井下的總接地網(wǎng)電位在架線式電機(jī)車運(yùn)行到采區(qū)附近時(shí)，將比周邊的地理環(huán)境中的其它物質(zhì)含有的電位更低，變流所回電點(diǎn)的電位也就會(huì)更低，所以雜散電流能夠在采區(qū)電網(wǎng)的絕緣電阻與采區(qū)低壓電網(wǎng)中自開一條路徑，并流通到繼電器當(dāng)中，之后再達(dá)到總的接地網(wǎng)之中。由于雜散電流通過繼電器線圈，自然會(huì)加大通過繼電器線圈的直流電，最終，漏電保護(hù)裝置就會(huì)自動(dòng)斷電，產(chǎn)生誤動(dòng)作。

3 對煤礦井下雜散電流的預(yù)防

3.1 架線時(shí)要嚴(yán)格按照要求執(zhí)行

當(dāng)架線被供電的過程中，如果電源來自兩個(gè)或兩個(gè)以上的牽引變流所，牽引變流所供電區(qū)域間需要安裝絕緣開關(guān)以及分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)。架線絕緣設(shè)置的原則是當(dāng)電機(jī)車為雙供時(shí)，就應(yīng)該在兩個(gè)部位設(shè)置絕緣，并且，兩處絕緣之間的距離要比雙弓之間的距離大，電線與架線之間的連接也是不能偷工減料的，必須使用至少兩個(gè)銅質(zhì)饋電夾。并且，夾子在設(shè)置時(shí)應(yīng)該確保所有夾子與導(dǎo)線的接觸面積要在導(dǎo)線截面的1.5倍以上。連接完成之后還應(yīng)該檢查其是否緊固與可靠。

3.2 縮短供電半徑方式

要想消除礦井底下的電流，其中一項(xiàng)非常重要的措施就是應(yīng)縮短供電半徑，牽引網(wǎng)絡(luò)上電壓降會(huì)隨著供電半徑的增大而升高，從而帶動(dòng)導(dǎo)軌上的電壓降的降低，此時(shí)的雜散電流也就跟著減小，在運(yùn)輸巷道較長的情況下，要想縮短供電半徑，可以增加變流所，從而減小雜散電流。

3.3 將軌道連接的電阻降低

將軌道連接中的電阻降低是降低雜散電流最直接的辦法，架線電機(jī)車運(yùn)行的軌道以及道岔之間需要有導(dǎo)體進(jìn)行中間的連接，將鋼軌焊接為更長的軌道，應(yīng)該在焊接過程中確保所有接縫的電阻值控制到規(guī)定范圍以內(nèi)，為了最大限度地減少軌道連接間的電阻，每五十米間都應(yīng)該使用扁鋼將軌道進(jìn)行焊接，從而使雜散電流值降低。

4 結(jié)束語

雜散電流主要來源于兩個(gè)方面，分別是來自于架線電機(jī)車牽引網(wǎng)絡(luò)的直流雜散電流和工頻設(shè)備漏電產(chǎn)生的交流雜散電流。由于長時(shí)間的運(yùn)作，電機(jī)車導(dǎo)軌會(huì)出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，因而連接會(huì)失效，此種情況下，電流的流通路徑很可能發(fā)生改變，從而導(dǎo)致大量的雜散電流的產(chǎn)生，電機(jī)車的負(fù)荷電流同樣也會(huì)產(chǎn)生雜散電流，在對煤礦井下雜散電流進(jìn)行預(yù)防的過程中，當(dāng)架線被供電的過程中，如果電源來自兩個(gè)或兩個(gè)以上的牽引變流所，牽引變流所供電區(qū)域間需要安裝絕緣開關(guān)以及分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)。架線絕緣設(shè)置的原則是當(dāng)電機(jī)車為雙供時(shí)，就應(yīng)該在兩個(gè)部位設(shè)置絕緣，并且，兩處絕緣之間的距離要比雙弓之間的距離大，電線與架線之間的連接必須使用至少兩個(gè)銅質(zhì)饋電夾。另外，應(yīng)縮短供電半徑，在運(yùn)輸巷道較長的情況下，要想縮短供電半徑，可以增加變流所，從而減小雜散電流。再者，將軌道連接中的電阻降低同樣是降低雜散電流的有效辦法，架線電機(jī)車運(yùn)行的軌道以及道岔之間需要有導(dǎo)體進(jìn)行中間的連接，將鋼軌焊接為更長的軌道，應(yīng)該在焊接過程中確保所有接縫的電阻值控制到規(guī)定范圍以內(nèi)且每五十米間都應(yīng)該使用扁鋼將軌道進(jìn)行焊接。

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