煤矿井下杂散电流的危害与治理

煤矿井下杂散电流的危害与治理

摘要：煤矿井下供电要求其具备安全性和可靠性，随着煤矿井下机电设备应用范围的不断增加，对井下供电的安全性要求也越来越高。井下直流牵引网络产生的杂散电流造成的电机车轨道及巷道内金属管线的腐蚀、干扰井下通讯系统和导致人身触电事故等问题日益严重。本文对煤矿井下杂散电流产生的原因以及危害进行了分析，并指出了对煤矿井下杂散电流的治理措施。

关键词：煤矿杂散电流危害治理

煤矿井下工作环境恶劣、生产环节复杂，空气中存在易燃易爆的瓦斯以及煤尘，这就对煤矿供电的安全性提出了更高、更严格的要求。在井下直流牵引网络以及采区低压电网中，往往会产生杂散电流。杂散电流可能带来井下瓦斯、煤尘爆炸，酿成重大事故。同时，长时间的杂散电流还会对井下的金属管道以及电缆的铠装层造成严重的腐蚀，有可能引起井下漏电及人身触电事故，给设备的正常运行和矿井的安全生产带来巨大的隐患，严重时还会威胁到井下员工的生命安全。

1、杂散电流产生的原因

煤矿井下主要的运输大巷内大多靠架线式电机车来作为运输工具。架线电机车凭借其可靠性强和运输能力大的优点，被广泛应用为井下的牵引动力。目前被矿井普遍采用的为单架线式电机车，此款电机车将馈电线路架设在电机车的上部，利用轨道和馈电线形成回路。单线式电机车产生的杂散电流也是煤矿井下供电系统中杂散电流的主要来源，成为影响煤矿井下供电安全的主要问题之一。

杂散电流是指井下架线电机车运输系统中不按规定通路流动的电流。在煤矿井下, 因钢轨和道床间无电气绝缘, 所以总会有一部分电流流经电缆外金属皮、水沟或金属管道, 最后回流到变流所, 这部分电流就被成为杂散电流。

杂散电流的大小取决于两个方面的因素，一个是架线式电机车导轨的连接情况，电机车导轨在长时间的运行过程中会现成一定程度的脱节，这样电流就不能通过电机车馈电导线和导轨形成有效的电气回路，电流就会流经大地等载体返回电源，从而形成较大比例的杂散电流；二是取决于电机车的负荷电流，电机车的负荷电流越大，产生的杂散电流也就越大。

2、杂散电流的危害

(1)可能引起电雷管的误爆炸，威胁人身安全。有两种情况可以引起电雷管爆炸，一是流过电雷管的电流超过300mA，二是电雷管两个角线之间的电压达到1~1.5V。根据对煤矿井下杂散电流的实际测量分析，矿井中的杂散电流远远超过300mA，有些巷道的杂散电流甚至会更高。在如此高的杂散电流的影响下，大地与导轨之间的电压很可能达到 1.5V。因此，只要两根爆破导线，一根和导

轨直接或者间接接触，另一根和地或者巷道中其它的金属管路相接触，就可以引爆电雷管。电雷管的误引爆或者超前引爆极易酿成人身安全事故。

(2)可能引起井下瓦斯或煤尘爆炸。沿着杂散电流的流经途径，会伴随着剧烈的电火花的产生。例如，架线式电机车在运行过程中，在导轨和钢丝绳接触的位置就很容易产生电火花。随着距离的不断接近，产生的电火花也越来越强烈。电火花其实就是电压电极之间的击穿放电，会产生较高的温度，因此极易引起煤矿井下瓦斯、煤尘的爆炸可能。

(3)腐蚀井下金属管道和铠装电缆的金属外皮。煤矿井下的水呈现酸性，在杂散电流产生时，井下金属管道、架线电机车的导轨和大地将形成回路。构成了以导轨和金属管道为阳极的电解池，在酸性的电解液中，铁失去电子形成铁离子。因此, 杂散电流对地下的金属结构、管线设施腐蚀极为严重, 特别对于煤矿井下的特殊环境, 杂散电流的腐蚀程度尤为明显。

(4)引起漏电保护装置误动作。当架线式电机车运行到采区附近时，则煤矿井下的总接地网电位将相对低于采区附近的岩石、水沟等处的电位，变流所回电点的电位会相对更低。

因此杂散电流可以在采区电网的绝缘电阻和采区的低压电网之间形成通路，然后经过漏电继电器的零序电抗器或者三相电抗器到达继电器，最后到达总接地网。由于杂散电流通过继电器线圈, 致使通过继电器线圈的直流电加大导致漏电保护装置发生误动作。

3、煤矿井下杂散电流的治理方法

(1)缩短供电半径。缩短供电半径，是消除井下杂散电流的一项重要措施。牵引网络上的电压降会随着供电半径的缩小而降低，导轨上的电压降也会随着降低，因此杂散电流也会减小，降低了杂散电流的危害性。在一条距离较长的运输巷道中，也可以用增加变流所的方式来达到缩短供电半径，减小杂散电流的目的。

(2)减小轨道连接之间的电阻。降低杂散电流最根本的措施就是减小轨道连接之间的电阻。架线电机车运行的轨道及道岔之间要采用轨缝焊接工艺进行联结, 把钢轨焊接成长轨。焊接后每个接缝处的电阻值都不应该大于规定值。每隔50m 便用扁钢将轨道进行焊接，最大限度的减少轨道连接之间的电阻，降低杂散电流值。

(3)完善矿井保护接地系统。严格按照《煤矿安全规程》的相关规定，装好井下水仓主副接地极，完善电缆及机电设备的接地装置，增加接地极处的环境湿度，减小接地导线或导电体与土壤的接地电阻值。

(4)提高员工的整体素质。随着科学技术的不断进步，高科技含量的设备不断应用到煤矿生产中，而先进的设备需要高技术和具有相关专业技术知识的人员来操作，否则再先进的设备也无法发挥其本应有的效果。煤矿机电管理层应当从

长远考虑，把培养员工作为一项重要工作来抓，切实为矿井培养一批适合现代化煤矿生产的技术人员。

4、结语

煤矿井下杂散电流的治理必须在理论分析透彻的基础上结合生产现场的实际情况，采取具有针对性的技术方法，从根本上切实有效的减低杂散电流值，从根源上避免杂散电流对煤矿安全生产的危害。

参考文献

[1] 煤矿电工安全培训[M].煤炭工业出版社,2009.

[2] 煤矿电工手册[M].煤炭工业出版社,1999.

主要从事煤矿机电技术与管理及PLC自动控制系统。