煤矿井下杂散电流的危害与防治

煤矿井下杂散电流的危害与防治

摘要：杂散电流是指任何不按指定通路而流动的电流。杂散电流分为交流杂散

电流和直流杂散电流。交流杂散电流主要来源于用电负荷电流以外的零序电流。

在三相三线制中性点不接地系统中，电网对地阻抗不平衡的情况下，电源对地形

成杂散电流。由于其供电半径短、量值小，其危害相对较小，故在此不做介绍。

而直流杂散电流主要来源于架线机车直流电源。这些电流通过电缆芯线、电动机、电气设备的导线和母线等导体，通过绝缘、电网对地分布电容，与大地构成任意

通路矿井轨道运输系统的主体结构钢筋、电气设备以及井下大巷轨道附近埋地的

管线经常遭受矿井杂散电流的电化学腐蚀，缩短使用寿命，引起电雷管的误爆炸，可能使漏电保护发生误动作，可引起电火花，引起瓦斯、煤尘爆炸等,对煤矿安全

构成了严重威胁。

关键词：杂散；电流；危害；防治

引言：四川省叙永煤矿是原9万吨/年的小矿，通过升级改造为45万吨/年的

国有中型矿井，矿井分为三个平硐，其中主平硐达2千米为轨道运输巷，副平硐

为皮带运输巷，风井作为回风巷，6KV双回路入井，供水供水管从风井入井。运

输大巷与各采区上下山轨道连接，同时叙永片区为高雷击区域。矿井杂散电流分

布较为复杂。

1.矿井杂散电流产生的原因

1.1《煤矿安全规程》第四百四十条规定：严禁井下配电变压器中性点直接接地，严禁由地面中性点直接接地的变压器或者发电机直接向井下。煤矿井下供电

电网在三相对地的绝缘电阻、电容不相等的情况，会产生零序电流，并通地电流

或接地系统回至电网中。此外由于漏电、接地系统不好而使部份电流沿着零序电

流的路径回流至电网，因而导致产生交流杂散电流。

1.2直流牵引网络产生的杂散电流，也称直流杂散电流，它往往是以泄漏形式出现的，也常称为泄漏电流，由于叙永煤矿为高瓦斯矿井，已取消的架线机车，

在此不作分析。

2.矿井杂散电流的危害

杂散电流在矿井中对设备和生产安全有着较大的危害，其危害主要表现在以

下几个方面：

2.1容易引起瓦斯、煤尘的燃烧和爆炸

杂散电流的流经途中，有时会带来剧烈的电火花现象，如电机车运行时，在

钢轨接触接头的位置和钢丝绳与轨道摩擦就容易产生电火花，其离绞车房越近，

产生的火花越大，在较高电压电极之间的击穿放电，会产生较高的温度，因此容

易引起瓦斯、煤尘的燃烧和爆炸可能。

轨道和钢丝绳之间产生高的电势差的主要原因有：①轨道连接处采用了压接，在长期的振动过程中，连接部位产生松动或断开，或有的连接部位产生了腐蚀现象，从而使接触电阻较大，产生高的电势差，导致电火花；②轨道绝缘设置不到位或者绝缘老化，如车场轨道没有装设绝缘道夹板，这就容易导致触电和电火花

现象；③架线电机车运行产生了直流杂散电流，从而在电机车的牵引网络中形成回路，产生高的电势差，在一些接触点容易产生电火花现象。

2.2对金属管道和铠装电缆外皮等金属腐蚀

矿井下的水多为酸性，当产生杂散电流时，管道、轨道和大地就形成了回路，并构成了电解池，轨道和管道作为阳极，在酸性电解液的情况下Fe失去电子而

被腐蚀成为铁离子。因此，杂散电流对地下的金属结构、管线设施腐蚀极为严重，特别对手煤矿井下的特殊环境，杂散电流的腐蚀程度尤为明显。一般情况下，电

机车在不断地运行着，轨道的腐蚀点是分散的，几乎分布在整个轨道上，因此腐

蚀现象还不是很明显，但是，对于金属管道和电缆外皮来说，阳极区基本集中在

回电点附近，因而腐蚀就比较集中和频繁，腐蚀的程度也就较为明显和严重。

2.3杂散电流可能引起电雷管爆炸

电雷管一般只需要lV多的电压就可以引爆，如在掘进巷道内，在杂散电流的

作用下，铺设的轨道、管道与大地之间的电势差很容易超过这个可能引爆电雷管

的电压值。因此，只要电雷管的放炮线一根与轨道或管道接触，一根接地，就可

能引爆，从而发生井下爆炸事故，威胁着井下矿工的人身安全，并严重影响到井

下的安全生产。

此外，煤矿井下杂散电流的存在，可能影响到井下电气装置的正常运行，一

旦串入电气装置线路中，可能导致如一些保护装置异常，漏电装置误动，或突然

过电压导致电气装置元器件烧坏等情况出现，从而影响正常的井下生产。

3.杂散电流的防治措施及分析

3.1保证架线的绝缘

根据《煤矿井下牵引网络杂散电流防治技术规范》，架线的漏泄电流每100m 应不大于5mA。因此，架线的规范和绝缘要求直接影响到了杂散电流的程度大小。

4.1当有2个以上牵引变电所向架线供电时，牵引变电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2处绝缘，其间距离应大

于电机车双弓之问的距离。架线约隔500m左右应设分段绝缘和分段开关。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l.5倍。连接应紧固、可靠。牵引变电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。如果有几个牵引变电所向架线供电时，必须采用相同极性的接线方法，这样可保证架线的绝缘，降低架线泄漏的可能。

同时高瓦斯矿井取消架线机车运行。

3.2截断电化学反应条件

电化学腐蚀的发生一般应具备以下4个条件：①阴极和阳极；②阴极和阳

极之间必须有电位差；③阴极和阳极之间必须有金属的电流通道；④阴极和阳

极必须浸在电解质中，该电解质中有流动的自由子。因此，要控制杂散电流的化

学腐蚀危害，可以从截断上述4个条件中任意一个或几个来着手。

截断导电回路，做好各方面的绝缘工作。如不回电的轨道和回电的轨道相连时，必须加以绝缘；第1道绝缘设在2根轨道的连接处，架线末端不应超过第l

道绝缘，第2道绝缘与第1道绝缘的距离应大于一列车的长度，并保证在任何情

况下，第2道绝缘不回电侧的轨道与回电侧轨道之间不被列车等形成电气连接；

平巷与斜巷间的轨道分别设置2道绝缘，2道绝缘间的距离应大于一列串车的长度，并保证在任何情况下，第2道绝缘处不回电侧轨道与回电侧轨道之间不得被

串车等形成电气连接；牵引网络的回电线，应采用带绝缘护套的导线，禁止与总

接地网相接。做好了绝缘工作，就是从根本上截断杂散电流的活动路径，从而有

效地达到防治效果。

控制电解液的存在，众所周知，绝缘是相对的，特别对于煤矿井下这样一个

酸性且潮湿的环境下，很容易就形成电解池回路。因此，要控制杂散电流的危害，保持轨道等清洁干净是很重要的。在井下工作中，定期清理道床、道木和疏通巷