井下雜散電流

在煤礦井下各生產場所的雜散電流。雜散電流指 任何不按指定通路而流動的電流。如大氣雷電引入井 下，電力系統三相不平衡，井下電機車直流供電系統因 回流不好，均能產生不同程度的雜散電流，其中電機車 運輸系統中的雜散電流最為嚴重。

基本介紹

• 中文名：井下雜散電流
• 外文名：underground stray current
• 學科：安全工程
• 防治措施：縮短供電半徑等
• 危害：引起瓦斯爆炸等
• 範圍：煤礦井下

雜散電流的產生

大氣雷電引入井下 大氣雷電能以行波或電磁感 應方式，沿著下井金屬軌道、水管等導體侵入井下。當 發生雷擊避雷針或地面設施時，還能經地閃通道引入 井下。

電力系統三相不平衡 井下電網在正常運行時， 由於電源電壓及三相對地阻抗並不完全相等，此時井 下煤層中也會有較小的零序電流通過。

直流雜散電流在井下電機車運輸系統中，鋼軌 除支持車輪在其上滾動外，同時又作為導電體，即電機 車的負荷電流是經過鋼軌返回電源的。由於鋼軌與大 地等不是絕緣的，所以總會有一部分電流流散到大地 或流散到金屬管路和電纜外皮，最後返回牽引變流所 (圖1)。

圖1

當軌道接縫只有魚尾板連線，無電氣連線時，雜散 電流在電機車負荷電流中能達到很大的比例。雜散電 流隨著軌道與底板間接觸電阻的減少，軌道電阻的增 加，雜散電流所占負荷電流的比例就越大。雜散電流在 運輸巷道中的分布規律如圖2所示。

軌道對地電位的變化曲線(圖2)。在負荷端軌道 的電位高於大地，一部分負荷電流流入大地，因此雜散 電流又從大地流入軌道。大地中流過的雜散電流隨著 測定位置不同，其大小也有所變化。雜散電流是個隨機 事件，其數值大小，存在時間和流經地點是無規則的。 如擴散到採煤和掘進工作面，將危及礦井和人身安全。

圖2

直流雜散電流的危害

引起雷管早爆 採區上山的軌道與運輸大巷相 連，並通過迴風平巷鋪設到採煤工作面，軌道具有正 電位，因此雜散電流通過軌道到採煤工作面。雷管的兩 根導線，如果一根碰軌道，一根碰地線時，就有雜散電 流流過雷管。當電流值超過引爆電流值時，就可使雷管 引爆。

引起瓦斯爆炸 距運輸大巷較近的掘進工作面， 如果掘進巷道的軌道與運輸大巷的軌道不加絕緣板 時，其雜散電流的數值很大，有時高達5A以上，如果 掘進工作面的瓦斯濃度達5%～15%時，其產生的電 火花，就有可能引起瓦斯爆炸。

引起井下採區煤倉著火 在高瓦斯礦井的採區煤 倉處的雜散電流，有時可高達幾十安培，由於裝車點的 軌道與運輸大巷的軌道是相連的，因此當煤倉的閘門 打開時，所產生的高能量電火花，會引燃瓦斯引起井火 災事故。

引起人身觸電 由於採區煤倉下面的軌道與運輸 大巷的軌道相連。電機車的架線也拉到採區煤倉附近。 當煤倉下面的礦車放滿煤時，需要向前移動一個礦車 位置，電機車要移動一下，這時採區煤倉的放煤工人， 兩腳站在軌道上，兩手扶著採區煤倉閥門的手柄，人的 身體處於軌道與煤倉外殼之間，其間的電位差可達 75V(山西煤礦的測試結果)，對於人體是非常危險的。

引起金屬腐蝕 在井下運輸巷道中，鋪設有高壓 電纜和金屬管道。井下非常潮濕，井下水又多為酸性， 由於電解作用而腐蝕金屬，井下運輸巷道中的管線是 雜散電流的良好通道。在回電點附近，電流從管線中流 出而成為陽極區，電流的流出點使管線受到腐蝕，根據 計算，每一安培雜散電流每年能腐蝕33.96kg鉛， 9.11kg鐵。可以看出雜散電流對金屬的腐蝕是很嚴重 的。

引起漏電繼電器誤動作 進入採區的雜散電流， 可以通過低壓橡套電纜網路對地絕緣進入電網，再通 過漏電繼電器的三相電抗器、零序電抗器、繼電器再回 到大地。與漏電繼電器的工作電流疊加而使漏電繼電 器發生誤動作。這種現象一般僅發生在運輸大巷附近 的採區變電所內。

直流雜散電流的防治方法

(1)縮短供電半徑，縮短供電半徑，可降低牽引電 網的電壓降，因此減少了雜散電流。一般把牽引變流所 設定在架線區間的中央，或者多設牽引變流所供電，以 縮短供電半徑。

(2)焊接長軌，減小軌道接縫電阻值 降低軌道接 縫電阻值，使大部分負載電流通過軌道，是減少雜散電 流的關鍵措施。新鋼軌如果焊接成長軌，雜散電流有顯 著降低。

(3)安裝絕緣道夾， 安裝絕緣道夾板的目的是把 掘進工作面的軌道和採區軌道與主要運輸巷道的軌道 隔開，這樣可以避免雜散電流流入採掘工作面。

直流雜散電流的測量 直流雜散電流是個隨機事件，很難掌握規律。測量時要用假設負載的辦法，使之 出現最大雜散電流進行測量。掘進工作面雜散電流的 測量，是把電機車開到掘進工作面附近，使之處於制動 狀態，這時電機車的負荷電流最大，使掘進工作面附近 的雜散電流達到最大值。要用專用儀表(礦用雜散電流 測定儀)進行測量。儀器的一端接軌道，一端接地線 (開關、電動機的外殼或高壓電纜的外皮)便可測出最大雜散電流值。