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《機車車輛工藝》2017年第3期

摘要：針對雜散電流對井下安全生產帶來的危害，分析了礦井架空牽引網絡產生雜散電流的原因，對雜散電流可能造成的嚴重危害作了說明，采用回流與不回流鋼軌人為絕緣、增大回流鋼軌的截面積等方法來治理雜散電流，減少其帶來的各種危害，從而保證礦井的安全高效運行。

關鍵詞：雜散電流；絕緣；回流

1雜散電流的產生

由于受到井下氣候、積水、粉塵等綜合因素的影響，回流軌道與大地之間不可能做到完全絕緣，因而會有部分的直流電流通過大地、積水、金屬管路、電纜外殼等導體流回牽引變流所，這部分電流被稱為雜散電流。我國煤礦在用的電機車主要分為架線式電機車和蓄電池電機車兩種，架線式電機車常用在低瓦斯礦井的進風大巷。架線電機車的運轉設備包括列車和供電設備兩部分，列車是由電機車和礦車組組成，供電設備是由牽引電網和牽引變流所組成。電機車在回流軌道線路上運行時，電源從變電所整流盤的正極—經饋電線—巷道架空線—運行中的電機車—回流軌道—流向變電所整流盤的負極，形成了一個閉合的回路。在這個閉合的回路中，回流軌道與大地之間不是完全絕緣的，不是說電機車從架空線接收到多少電流，在軌道回流線上也會有等值的電流流過。回流軌道與大地之間受巷道潮氣、道床積水、頂板淋水、空氣粉塵等因素影響，電阻值會降低，會有一部分電流不通過回流軌道，而是經過大地或其它媒介流回變電所整流盤的電源負極上去，這樣便產生了雜散電流。另外，架空線的絕緣不良也產生雜散電流。雜散電流的大小取決于軌道對地的接觸電阻。軌道與大地之間的接觸電阻主要有道渣、軌枕、路基三部分電阻構成。軌道對地的接觸電阻受多種因素影響，如巷道潮氣、空氣中的粉塵等，電阻值就會降低，雜散電流就會增多，相反則小。它還與軌道鋪設質量有關，軌道接頭處的接觸面清潔、魚尾板螺栓扣件齊全、緊固有效時，電阻值會很小，電流在軌道線路上的通行阻力就會降低。當軌道接頭接觸面銹蝕、螺絲銹蝕松動，回流線接觸不良時，電阻值就會增大，電流在軌道線路上的通行阻力就會增大。軌道對地的接觸電阻還與軌枕的選用材質和季節性的天氣變化等因素有很大關系。

2雜散電流的危害

2.1引起電雷管的超前爆炸

電雷管只需要1～1.5V的電壓就可以引爆。在雜散電流的作用下，井下采掘巷道內鋪設的軌道、金屬管路與大地之間的電勢差很容易達到引爆電雷管的電壓值。因此只要電雷管的放炮導線一根與軌道或金屬管道相接觸，一根接地就可能引爆電雷管，發生井下爆炸事故，威脅到井下礦工的人身安全。

2.2誘發礦井瓦斯、煤塵爆炸事故

架線電機車運行途中，鋼絲繩與回流軌道相接觸的位置容易產生電火花，金屬材料與帶電的管路、鋼軌接觸時也會產生電火花，電位差有時可以高達50V左右，在較高電壓電極之間的擊穿放電，會產生較高的溫度，當雜散電流值超過其引爆的安倍數量級時，就會引起礦井局部瓦斯、煤塵爆炸事故。

2.3對金屬管道、鎧裝電纜金屬外殼的腐蝕

礦井水多為酸性，當產生雜散電流時金屬管道、鋼軌和大地之間就形成了回路，構成了電解槽。鋼軌和金屬管道在酸性電解液的作用下被腐蝕成了鐵離子，對于金屬管道和電纜外殼來說，陽極區基本集中在回電點附近，腐蝕比較集中和頻繁，腐蝕的程度也比較嚴重，再加上井下巷道內的潮氣、淋水、粉塵等因素的共同作用，雜散電流的腐蝕的程度尤為明顯。

2.4影響電氣設備的正常運行

煤礦井下雜散電流的長期存在會直接影響到礦井電氣設備的正常運行。一旦雜散電流通過媒介串入電氣設備的線路中，可能會導致電氣設備的一些保護裝置出現異常，如果有漏電等現象還會損壞電氣元器件，影響礦井電氣設備的正常運行。

3雜散電流的防治

3.1減小軌道電阻

（1）兩平行鋼軌之間每隔50m應連接1根95mm2的鋼芯鋁導線作為軌道回流線，在架線電機車運輸量較大的地段每隔50m鋪設2根95mm2的鋼芯鋁導線以增強軌道的回流能力。選用95mm2的鋼芯鋁導線依據：銅線電阻率為0.018Ω，鋼芯鋁導線的電阻率為0.0283Ω。

（2）牽引變流所總回流線應與靠近的所有軌道相連，回電點運行最高溫度，鋁質材料不得超過80℃，銅質材料不得超過90℃。

（3）經常性地保持軌道線路清潔、干燥，做到現場無淤泥、無積水、無雜物。

3.2減少軌道接頭電阻

（1）在井下主要運輸大巷的軌道上采用長軌法，每根不小于12.5m，巷道鋪設軌道時應盡量鋪設雙軌，并選用38kg/m及以上規格的重型鋼軌。

（2）在回流鋼軌的接頭處使用導線進行連接，盡量不要采用焊接工藝處理鋼軌軌縫。鋼軌屬于高碳鋼，簡單的對鋼軌軌縫進行焊接，在車輛頻繁通行的情況下，短時間就可能造成焊口開焊，影響鋼軌接頭處的回流效果，同時對鋼軌也是一種損壞。鳳凰山礦+650水平全部采用了長軌法。鋼軌接頭處全部使用了銅導線進行連接。定期對鋼軌扣件、回流導線進行緊固，保證鋼軌接頭處的魚尾板、螺栓及其它緊固件不松動、無銹蝕，軌縫不超過5mm。

（3）使用導線連接或焊接工藝處理后的鋼軌接頭處的電阻值應符合規定。

3.3增大巷道底板巖石電阻

（1）回流軌道道床較遠一側的巷幫應設置排水溝，排水溝不得高于道床的水平位置。礦井應定期對道床一側的排水溝進行清挖、疏通，以確保道床周圍無積水、無淤泥。

（2）回流軌道與大地之間應盡可能鋪設采用油脂防腐處理過的木軌枕，杜絕鋼軌枕的使用。使用鋼筋混凝土軌枕時，軌枕不得有裂紋、明顯彎曲或鋼筋外露問題。

（3）做好路基維護工作，道床應始終保持清潔干凈，無淤泥、無積水、無其它金屬導電材料。道床應使用20~40mm的干燥礫石進行充填搗固，也可以使用混凝土對道床進行整體澆注。

3.4縮小雜散電流擴散范圍

（1）在回流軌道和與不回流軌道交界點增加軌道絕緣設施。第一道軌道絕緣設置在回流軌道與不回流軌道連接處，第二道軌道絕緣設置在大于一列車長度的地方，防止被串掛的列車短路。

（2）軌道絕緣設置點應安排專人進行檢查維護、定期測量絕緣阻值。軌道絕緣安裝位置要時刻保持干燥、無淤泥、無積水，防止因為淤泥、積水浸泡造成軌道絕緣短路，絕緣電阻值降低。

（3）在與回流軌道相聯通的軌道線路上有鋼絲繩、鐵絲等金屬材料跨越時，不得與軌道相接觸，避免將雜散電流通過鋼絲繩或其它金屬材料導人采區，引起電雷管的先期爆炸或造成瓦斯、煤塵爆炸事故。

4結語

治理井下架空牽引網絡中的雜散電流必須從源頭上找到其形成的原因，通過科學的手段進行細致分析，采用入井鋼軌接地、回流與不回流鋼軌人為絕緣、增大回流鋼軌的截面積、減少鋼軌接頭處的電阻值等方法來治理雜散電流，才能夠減少其帶來的各種危害，從而保證礦井的安全高效運行。

作者：馮晉濤 單位：晉城煤業集團