煤矿井下杂散电流产生的原因及预防管理

煤矿井下杂散电流产生的原因及预防管理

由于煤矿生产条件和生产环节的复杂性，这对供电的安全管理提出了更高、更严格的要求。据统计：在我国煤矿机电事故中，因杂散电流管理不善造成火灾，甚至引发瓦斯爆炸事故的比例占25％～35％。传统的供电管理方法已不能够适应当前形势的发展，因此，应严格执行管理制度化，提高机电队伍的整体素质，进行供电设备及线路的技术改造，建立供电监控与监测体系，加快供电管理质量标准化建设和严格执行岗位责任制。

1、杂散电流产生的原因及分布规律

1．1直流杂散电流产生的原因

在煤矿井下的架线式电机车运输系统中，钢轨除作为电机车的运行轨道外，还作为电机车供电回路的连接导线用，但钢轨与大地不可能是绝缘的，总会有一部分电流经大地或流经管路和电缆外皮，最后返回牵引变流所，这就是直流杂散电流产生的主要原因。

1．1．1杂散电流的大小取决于下列因素

(1)架线式电机车运输系统钢轨的连接情况

我国很多矿井的钢轨缺乏经常性的维修，其接缝只有鱼尾板相连接，没有电气上的连接。这样，钢轨就不能作为连接导线而为电流的流通构成回路，因此，电流将流经大地等返回电源。此时，所形成的杂散电流的数值在电机车负荷电流中所占的比例就很大。

如果在钢轨之间进行电气上的连接，虽然它可以为电机车的负荷电流提供返回的路径，但随着轨道和底板间的接触电阻的减小和轨道电阻的增加，将仍有一部分电流流经大地而返回电源。这就是说，此时所形成的杂散电流在电机车负荷电流中所占的比例减少了。

(2)电机车负荷电流的大小

杂散电流的大小，一方面取决于钢轨的连接情况，另一方面还与电机车负荷电流的大小有关。在电机车负荷电流的通道中，钢轨和大地是作为两个并联支路存在的。这样，通过大地等形成杂散电流的大小就取决于这两个并联支路的电阻的比例，且负荷电流越大，形成的杂散电流越大。

1．1．2直流杂散电流的分布规律

(1)在运输巷道中的杂散电流

杂散电流总是选择具有最小电阻的通道。在运输巷道中，除了铺设轨道之外，还敷设有高压电缆、排水管路、压风管路等。这些管线较运输巷道的底板电阻小得多，因此，它们都是杂散电流的良好通道。运输大巷中高压电缆外皮是井下总接地网的一部分，杂散电流从轨道流出后，经过巷道中的岩石而进入电缆外皮，因电缆外皮的电阻很小，所以很大一部分杂散电流从电缆外皮流回电源，由于管路一般铺设在巷道底板上，所以也有一部分杂散电流从轨道流进底板的岩石，再从岩石流进管路，由管路流回电源。经测定，在运输巷道中，杂散电流主要是通过管线流回电源的。

(2)采区内部的杂散电流

采区内部从装煤站经石门到井下主要运输巷道这一段是有架线和轨道的，而从运

输大巷向各采区石门铺设的钢轨，是通过道岔来回搬动而连接的。这样，就造成石门处与运输大巷处的钢轨在电气上是断路的，所以，直流杂散电流也有可能在采区工作面内流通。经测定，在单水平生产的采区，这个杂散电流还是比较小的。

(3)掘进巷道内的杂散电流

掘进巷道内的杂散电流主要是因轨道连接或电气设备及线路绝缘降低而产生的，而且数值是比较大的，可以使雷管发生先期爆炸。

1．2交流杂散电流主生的原因

由于井下采用中性点不直接接地的供电系统，当电网三相对地的绝缘电阻、电容不等时，将出现零序电流，零序电流从地线或大地经漏电继电器流回电网，因此，交流杂散电来源于零序电流，来源于采区低压电网；另外供电接地系统不可靠或机电设备漏电造成有一部分电流从地线及大地经漏电继电器流回电网这也是杂散电流产生的原因之一。

1．3交流杂散电流的分布规律

交流杂散电流多分布在采区的各支路运输巷道及采煤工作面，在采区，则以交流杂散电流为主。

2、杂散电流的危害

(1)井下运输巷道的管线都是由金属材料制成的，是杂散电流的良好通道。在回电点附近，电流从管线中流出，成为阳极区，电流流出点将腐蚀管线。由于井下运输巷道非常潮湿，井下水又多为酸性，所以这种腐蚀就和金属电解一样。如果杂散电流很大，那么，这种由杂散电流引起的腐蚀则是相当严重的，尤其是电缆外皮，因其通过的杂散电流较大，故腐蚀现象更为严重。

(2)由于掘进头内部的轨道与大巷中的轨道相连，这样当电机车在运输大巷中运行时，掘进头内部的轨道对地有电位在掘进巷道内除了铺设有轨道之外，还铺设有一根水管。这根水管是与总接地网相连的。在掘进巷道内施工时，有很多时候会使雷管的两根导线分别碰到钢轨和水管。这样，雷管中就会有电流通过。当雷管中通过的电流大于300m A时，就可以引爆雷管。

(3)在正常情况下，漏电继电器的直流电流是通过电网的三相对地绝缘电阻和直流继电器而反回的，如果绝缘电阻低(电流大)，则漏电继电器劝作。因此，漏电继电器否动作，主要取决于直流继电器通过的电流大小。因此，当采区变电所在运输大巷附近时，将会有很小一部分杂散电流通过电网三相对地绝缘电阻和漏电继电器的直流继电器返回，虽然其数值很小，但和直流继电器原来的工作电流相叠加后，将加大通过直流继电器的电流，因而可能使漏电继电器发生误动作。

3、消除杂散电流及预防其危害的管理方法

3．1改变牵引电网的电压极性

改变牵引电网的电压极性，就是正电源接钢轨，负电源接架线。这种做法虽然不能减小杂散电流，但能解决牵引变流所附近高压电缆外皮的严重腐蚀问题。改变极性以后，杂散电流从牵引变流所附近的钢轨中流出(这里是阳极区)，因此，牵引变流所附近的钢轨腐蚀较严重，可定期地更换钢轨。杂散电流在牵引变流所附近流进电缆外皮，因为这里的电缆是阴极区，所以不会被腐蚀。

3．2缩短供电半径、增设变流所

缩短供电半径，是消除直流杂散电流的一项措施。当供电半径缩短以后，牵引网路上的电压降随之降低，轨道上的电压降也同时降低，因此杂散电流减小，危害

性降低。目前我国井下大多数是一条运输巷道有一个牵引变流所，供电半径等于运输巷道的长度。因此，其电压降大大地超过了允许值。轨道上的电压降也很大，有时达40～50V，使杂散电流的数值也很大。因此，要想降低杂散电流值，必须缩短供电半径，增设变流所。

3．3焊接长轨、减小轨道接缝电阻值

让负载电流的大部分通过轨道，降低轨道接缝电阻值，是减小杂散电流的关键措施。对钢轨进行可靠电气连接，连接处的电阻不超过同种钢轨4m长度的电阻值，各平行轨道之间每隔50m要连接一根断面不小于50mm2的铜线或具有等效电阻的导线，减少轨道电阻，降低牵引网络的电压降。

3．4采用绝缘道夹板

采用绝缘道夹板把掘进头的轨道、采区中的轨道与主要运输巷道中的轨道隔开，这样可以避免杂散电流流到掘进头或采区中去，也就可以消除杂散电流。不回电的轨道和架空线电机车回电轨道之间必须加两个绝缘点，第一个绝缘点设在两种轨道的连接处，第二个点设在不回电的轨道上，其与第一个点必须大于一列车(斜巷串车)的长度，绝缘点应无积水，绝缘电阻值不小于50K Q。

3．5提高交流电网的绝缘水平

要保证采区低压橡胶电缆的绝缘电阻值要高于规定值以上。另外，不均匀系数(最高相绝缘电阻与最低相绝缘电阻之比)应在1．4以下。当一个采区采完以后，采区的低压橡胶电缆，要上井干燥。新采区敷设电缆时，要敷设新电缆或干燥过的电缆，这样可以降低交流杂散电流的数值，架空线必须有不少于两道的绝缘，绝缘瓷瓶要定期清扫，减少架空线对地漏电。

3．6采用对称结构的橡胶电缆

我国目前所用的橡胶电缆，大部分结构不对称，因此三相导线对地的电容不等，所以出现了零序电流。如果采用对称结构的三相电缆，就不会因结构不对称而出现零序电流，也就不会产生交流杂散电流。

3．7采用屏蔽电缆

采用屏蔽电缆可使电容电流通过屏蔽层流回变流所，因零序电流不外泄，即流不到电缆外面，因此可消除交流杂散电流。

3．8完善矿井机电设备及供电系统的保护接地系统严格按保护接地要求装好矿井主副接地极，装好供电线路及设备的接地装置，增加抗静电添加剂或导电材料，减小接地导线或导电体与土壤的接地电阻值，增加接地极处的环境湿度。3．9提高机电队伍的整体素质

先进的技术装备需要高技能、高技术、高素质的管理人员和操作人员，否则再先进的技术装备也无法发挥其应有的效力。供电管理的决策层如同战场的指挥官，应树立超前思维观念和创新思维观念，把握工作的主动权。要学习社会主义市场经济知识，用新的思维观念去观察本企业供电管理工作中出现的新情况、新问题。要敢于突破旧框框，在批判中继承，在继承中创新，在创新中发展。要转变观念，只有转变观念，树立科学的管理理念，掌握科学的管理方法，才能走出一条向机电管理要效益的路子。

3．10建立健全供电管理机构和体制

各职能部门要认真严格履行好自己的岗位职责，将责任层层分解，层层落实到人。

4、结束语