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、道木和疏通巷道水沟，做到轨道无淤泥积水，经常保证轨道清洁干净等工作应当纳入日常工作。

从而截断电化学反应发生的可能，尽量减少腐蚀。

3.3减小回流轨电阻回流轨电阻越高，轨道压降越大，在一定的轨一地回路电阻下，将导致杂散电流泄漏增加。

因此，减小回流轨电阻可以减少杂散电流的泄漏，和杂散电流的危害。

在减小回流轨电阻方式上，重点可从轨道的接缝连接上人手，回电轨道的接缝应进行电气连接，焊接应采用长度不小于600mm、截面积不小于50mm²的铜线或截面积不小于255mm²的铁线进行焊接，焊接点的面积应不小于255mm²，或采用具有等同效果的其他方法。

有条件时可焊接成长轨。

对于与其他相连的轨道，其焊接长度应适当控制。

不同规格轨道接缝电阻值，应不大于表1的规定。

回电的平行钢轨间，每隔50m应用截面积不小于50mm²的钢板进行电气连接。

减小变电所之间的距离、增大轨道截面积等方式也可以减小回流轨电阻，从而减小杂散电流。

3.4做好检查工作定期进行对杂散电流、架线泄漏电流等的检测工作，及时发现杂散电流产生的途径和原因并做好提前控制工作，特别对于一些特殊和要害部位要做重点检测和防范。

表1 轨道接缝电阻值3.5井下杂散电流管理措施3.5.1直流杂散电流测定周期①炮药库内的杂散电流每月测定一次；②开拓区新开工作面时，开工前必须按要求测定；③开拓区新开工作面时，开工前必须按要求测定；④其他需要测定部位，由单位提出申请试验组临时安排。

3.5.2井下杂散电流管理①加强井下设备及供电电缆的正规管理，做好设备入井前的检定、检测试验工作，保证入井设备台台完好，电缆泄漏电流小于10ｕA方可入井；②加强井下各馈电开关的继电整定保护工作，严格执行«矿井低压电网短路装置的整定细则»，确保井下各馈电开关保护装置安全、灵敏、可靠，馈电开关各技术参数要与所馈负荷相匹配。

③加强井下各供电电缆的运行维护工作，本电缆运行前的绝缘泄漏的测试工作，杜绝电缆有挤、碰的外部隐患，要求电缆条条上钩，电缆的弯曲半径要符合电缆的弯曲规定。

④井下电器设备电缆连接器要台台接地，接地线，接地电阻要符合«矿井保护接地装置的安装、检查、测定工作细则»规定。

⑤严格执行«煤矿井下检漏继电器安装运行维护与检修细则»，确保检漏继电器动作灵敏、可靠。

要求检漏继电器每天试验一次。

煤电钻综保应每班试验一次，在瓦检员的配合下应每月至少对检漏继电器进行一次远方人工漏电试验，每台检漏继电器每年应升井进行一次检修。

⑥做好设备的日常运行维护管理工作。

要求各运行电器设备要台台完好，杜绝设备带病运行。

⑦加强入井职工的安全教育、技能培训工作，强化职工的自主保安意识，坚决杜绝职工的违章操作。

要持证上岗，要求检修设备要停电的管理制度，严禁带电设备检修。

⑧加强巷道的有害气体、浓度的检测工作，确保巷道的甲烷浓度低于煤矿安全规程中规定值。

⑨做好高压单相接地电容电流的测试和整改工作，确保高压单相接地电容电流不超过规定值。

⑩井下轨道接地要符合<煤矿安全规程>中规定。

4.结语对杂散电流，必须在理论分析的基础上结合现场的生产实际，采取针对性的治理杂散电流的技术和方法，贯彻“以堵为主、以排为辅”的原则，结合科学的监测，截断杂散电流的发生根源和危害路径，严加防范，达到降低煤矿井下杂散电流对煤矿安全生产及设备设施的危害的目的。