礦井供電網(wǎng)絡中雜散電流的形成與防治研究

摘 要：在國內煤礦設備使用廣泛性不斷擴大，對井下直流牽引網(wǎng)絡中出現(xiàn)的雜散電流導致的井下管線的損壞與腐蝕、對于井下工作人員生命財產(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防措施。

關鍵詞：礦井；爆炸；電阻；雜散電流；電雷管

礦井中通常會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)危險的發(fā)生。第一，雜散電流有可能會引起電雷管爆炸，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，會不斷產(chǎn)生電火花，此時其溫度也較高，井下的瓦斯很可能就會發(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，同時還會加速金屬管道的腐蝕，縮短其使用年限。第四，會引起漏電保護裝置誤動作。因此，為加強井下作業(yè)安全，應該加強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：來自于架線電機車牽引網(wǎng)絡的直流雜散電流。第二部分為交流雜散電流，主要是工頻設備漏電產(chǎn)生的。直流雜散電流指的是直流架線電機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

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

雜散電流有大有小，有兩個方面的原因直接影響了其大小。第一個方面是架線式電機車的連接有效與否，由于長時間的運作，電機車導軌會出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，因而連接會失效，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備，也可能是大地，從而導致大量的雜散電流的產(chǎn)生。第二個方面來自于電機車的負荷電流，它的大小因電機車的負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，大地與導軌之間的電壓在較高的雜散電流的作用下通常能夠達到1.5V，此種情況之下，兩根爆破導線中，只要滿足其中一根與巷路中的金屬設備接觸，另一端正在與導軌接觸的條件，那么電雷管就會被引爆。電雷管如果在沒有防范措施的情況下引爆會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，會不斷產(chǎn)生電火花，例如：架線式電機車的運行中，若有鋼絲繩接觸到導軌，那么電火花就會產(chǎn)生，電火花的大小與距離也有關系，距離拉近，火花就越強，產(chǎn)生電火花的時候，其溫度也較高，這時，井下的瓦斯很可能就會發(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，同時還會加速金屬管道的腐蝕，縮短其使用年限，在雜散電流偏離導軌流向大地之后，金屬管道以及電纜外皮的電阻比大地的電阻小，所以電流就會從金屬導管以及電纜外皮中經(jīng)過，此時，井下環(huán)境中，雜散電流帶來的腐蝕作用影響極大。

2.4 引起漏電保護裝置誤動作

煤礦井下的總接地網(wǎng)電位在架線式電機車運行到采區(qū)附近時，將比周邊的地理環(huán)境中的其它物質含有的電位更低，變流所回電點的電位也就會更低，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，并流通到繼電器當中，之后再達到總的接地網(wǎng)之中。由于雜散電流通過繼電器線圈，自然會加大通過繼電器線圈的直流電，最終，漏電保護裝置就會自動斷電，產(chǎn)生誤動作。

3 對煤礦井下雜散電流的預防

3.1 架線時要嚴格按照要求執(zhí)行

當架線被供電的過程中，如果電源來自兩個或兩個以上的牽引變流所，牽引變流所供電區(qū)域間需要安裝絕緣開關以及分段聯(lián)絡開關。架線絕緣設置的原則是當電機車為雙供時，就應該在兩個部位設置絕緣，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，必須使用至少兩個銅質饋電夾。并且，夾子在設置時應該確保所有夾子與導線的接觸面積要在導線截面的1.5倍以上。連接完成之后還應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，其中一項非常重要的措施就是應縮短供電半徑，牽引網(wǎng)絡上電壓降會隨著供電半徑的增大而升高，從而帶動導軌上的電壓降的降低，此時的雜散電流也就跟著減小，在運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，架線電機車運行的軌道以及道岔之間需要有導體進行中間的連接，將鋼軌焊接為更長的軌道，應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，為了最大限度地減少軌道連接間的電阻，每五十米間都應該使用扁鋼將軌道進行焊接，從而使雜散電流值降低。

4 結束語

雜散電流主要來源于兩個方面，分別是來自于架線電機車牽引網(wǎng)絡的直流雜散電流和工頻設備漏電產(chǎn)生的交流雜散電流。由于長時間的運作，電機車導軌會出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，因而連接會失效，此種情況下，電流的流通路徑很可能發(fā)生改變，從而導致大量的雜散電流的產(chǎn)生，電機車的負荷電流同樣也會產(chǎn)生雜散電流，在對煤礦井下雜散電流進行預防的過程中，當架線被供電的過程中，如果電源來自兩個或兩個以上的牽引變流所，牽引變流所供電區(qū)域間需要安裝絕緣開關以及分段聯(lián)絡開關。架線絕緣設置的原則是當電機車為雙供時，就應該在兩個部位設置絕緣，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銅質饋電夾。另外，應縮短供電半徑，在運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，架線電機車運行的軌道以及道岔之間需要有導體進行中間的連接，將鋼軌焊接為更長的軌道，應該在焊接過程中確保所有接縫的電阻值控制到規(guī)定范圍以內且每五十米間都應該使用扁鋼將軌道進行焊接。

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