淺談礦井供電網(wǎng)絡(luò)中雜散電流的形成及防治

摘要：

在我國(guó)煤礦井下機(jī)電設(shè)備應(yīng)用范圍的不斷增加，對(duì)井下直流牽引網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的雜散電流造成的電機(jī)車軌道及巷道內(nèi)金屬管線的腐蝕、干擾井下通訊系統(tǒng)和導(dǎo)致人身觸電事故等問題日益嚴(yán)重。大多數(shù)牽引電流經(jīng)過鋼軌返回至牽引變電所，而因環(huán)境潮濕，鋼軌與大地直接接觸等原因，會(huì)有部分電流泄漏進(jìn)入大地后，經(jīng)過管路或電纜外皮等介質(zhì)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(duì)井下直流雜散電流產(chǎn)生的原因和對(duì)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(guī)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(guī)律，作好雜散電流的危害分析和防治對(duì)策，能夠有效地預(yù)防和消除事故，對(duì)煤礦井下安全供電具有重要的意義，

1.對(duì)礦井供電網(wǎng)絡(luò)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(jī)車牽引網(wǎng)絡(luò)，是直流雜散電流；另一部分是：來源于工頻設(shè)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(jī)車電流的一部分或全部電流沒有經(jīng)過鋼軌回路全過程，而是通過大地或其它設(shè)備流回變流所的電流。交流雜散電流是指當(dāng)線路三相對(duì)地的絕緣電阻、對(duì)地電容不相平衡時(shí)產(chǎn)生的零序電流，它經(jīng)地線或管線流回變電所，經(jīng)漏電繼電器流回電網(wǎng)。

（2）雜散電流形成的原因

煤礦井下主要的運(yùn)輸大巷內(nèi)大多靠架線式電機(jī)車來作為運(yùn)輸工具，架線電機(jī)車憑借其可靠性強(qiáng)和運(yùn)輸能力大的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用為井下的牽引動(dòng)力。雜散電流是指井下架線電機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)中不按規(guī)定通路流動(dòng)的電流，在煤礦井下因鋼軌和道床間無電氣絕緣，所以總會(huì)有一部分電流流經(jīng)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(gè)方面的因素，一個(gè)是架線式電機(jī)車導(dǎo)軌的連接情況，電機(jī)車導(dǎo)軌在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過程中會(huì)現(xiàn)成一定程度的脫節(jié)或連接線失效，這樣電流就不能通過電機(jī)車饋電導(dǎo)線和導(dǎo)軌形成有效的電氣回路，電流就會(huì)流經(jīng)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(jī)車的負(fù)荷電流，電機(jī)車的負(fù)荷電流越大，產(chǎn)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(jù)對(duì)煤礦井下雜散電流的實(shí)際測(cè)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?xí)?。在如此高的雜散電流的影響下，大地與導(dǎo)軌之間的電壓很可能達(dá)到1.5V。因此只要兩根爆破導(dǎo)線，一根和導(dǎo)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(jīng)途徑，會(huì)伴隨著劇烈的電火花的產(chǎn)生，例如：架線式電機(jī)車在運(yùn)行過程中，在導(dǎo)軌和鋼絲繩接觸的位置就很容易產(chǎn)生電火花；隨著距離的不斷接近，產(chǎn)生的電火花也越來越強(qiáng)烈，電火花其實(shí)就是電壓電極之間的擊穿放電，會(huì)產(chǎn)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(huì)對(duì)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(dǎo)致雜散電流對(duì)地下的金屬結(jié)構(gòu)、管線設(shè)施腐蝕極為嚴(yán)重，特別對(duì)于煤礦井下的特殊環(huán)境，雜散電流的腐蝕程度尤為明顯。

（4）引起漏電保護(hù)裝置誤動(dòng)作

當(dāng)架線式電機(jī)車運(yùn)行到采區(qū)附近時(shí)，則煤礦井下的總接地網(wǎng)電位將相對(duì)低于采區(qū)附近的巖石、水溝等處的電位，變流所回電點(diǎn)的電位會(huì)相對(duì)更低。因此雜散電流可以在采區(qū)電網(wǎng)的絕緣電阻和采區(qū)的低壓電網(wǎng)之間形成通路，然后經(jīng)過漏電繼電器的零序電抗器或者三相電抗器到達(dá)繼電器，最后到達(dá)總接地網(wǎng)。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(dǎo)致漏電保護(hù)裝置發(fā)生誤動(dòng)作。

3.煤礦井下雜散電流的防治措施

（1）按要求架線

當(dāng)有兩個(gè)以上牽引變流所向架線供電時(shí)，牽引變流所供電區(qū)域之間應(yīng)設(shè)絕緣和分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)。當(dāng)電機(jī)車為雙弓時(shí)架線上要裝設(shè)兩處絕緣，其間距離應(yīng)大于電機(jī)車雙弓之間的距離，電線與架線應(yīng)用不少于2個(gè)銅質(zhì)饋電夾子連接，每個(gè)夾子與導(dǎo)線的接觸面積應(yīng)不小于導(dǎo)線截面的1.5倍，連接時(shí)應(yīng)緊固、可靠。

（2）縮短供電半徑方式

礦井供電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)縮短供電半徑，這是消除井下雜散電流的一項(xiàng)重要措施，牽引網(wǎng)絡(luò)上的電壓降會(huì)隨著供電半徑的縮小而降低，導(dǎo)軌上的電壓降也會(huì)隨著降低，因此雜散電流也會(huì)減小，降低了雜散電流的危害性。在一條距離較長(zhǎng)的運(yùn)輸巷道中，也可以用增加變流所的方式來達(dá)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(jī)車運(yùn)行的軌道及道岔之間要采用導(dǎo)體連接或軌縫焊接工藝進(jìn)行聯(lián)結(jié)，把鋼軌焊接成長(zhǎng)軌。焊接后每個(gè)接縫處的電阻值都不應(yīng)該大于規(guī)定值。每隔50米便用扁鋼將軌道進(jìn)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(jié)

煤礦井下工作環(huán)境惡劣、生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜，空氣中存在易燃易爆的瓦斯以及煤塵，這就對(duì)煤礦供電的安全性提出了更高、更嚴(yán)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(chǔ)上結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，采取具有針對(duì)性的技術(shù)方法，從根本上切實(shí)有效的減低雜散電流值，從根源上避免雜散電流對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的危害。