礦井直流架線電機(jī)車(chē)雜散電流的危害及防治范文

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《機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝》2017年第3期

摘要：針對(duì)雜散電流對(duì)井下安全生產(chǎn)帶來(lái)的危害，分析了礦井架空牽引網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生雜散電流的原因，對(duì)雜散電流可能造成的嚴(yán)重危害作了說(shuō)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(lái)治理雜散電流，減少其帶來(lái)的各種危害，從而保證礦井的安全高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：雜散電流；絕緣；回流

1雜散電流的產(chǎn)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(huì)有部分的直流電流通過(guò)大地、積水、金屬管路、電纜外殼等導(dǎo)體流回牽引變流所，這部分電流被稱(chēng)為雜散電流。我國(guó)煤礦在用的電機(jī)車(chē)主要分為架線式電機(jī)車(chē)和蓄電池電機(jī)車(chē)兩種，架線式電機(jī)車(chē)常用在低瓦斯礦井的進(jìn)風(fēng)大巷。架線電機(jī)車(chē)的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備包括列車(chē)和供電設(shè)備兩部分，列車(chē)是由電機(jī)車(chē)和礦車(chē)組組成，供電設(shè)備是由牽引電網(wǎng)和牽引變流所組成。電機(jī)車(chē)在回流軌道線路上運(yùn)行時(shí)，電源從變電所整流盤(pán)的正極—經(jīng)饋電線—巷道架空線—運(yùn)行中的電機(jī)車(chē)—回流軌道—流向變電所整流盤(pán)的負(fù)極，形成了一個(gè)閉合的回路。在這個(gè)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(shuō)電機(jī)車(chē)從架空線接收到多少電流，在軌道回流線上也會(huì)有等值的電流流過(guò)。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(huì)降低，會(huì)有一部分電流不通過(guò)回流軌道，而是經(jīng)過(guò)大地或其它媒介流回變電所整流盤(pán)的電源負(fù)極上去，這樣便產(chǎn)生了雜散電流。另外，架空線的絕緣不良也產(chǎn)生雜散電流。雜散電流的大小取決于軌道對(duì)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(gòu)成。軌道對(duì)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(huì)降低，雜散電流就會(huì)增多，相反則小。它還與軌道鋪設(shè)質(zhì)量有關(guān)，軌道接頭處的接觸面清潔、魚(yú)尾板螺栓扣件齊全、緊固有效時(shí)，電阻值會(huì)很小，電流在軌道線路上的通行阻力就會(huì)降低。當(dāng)軌道接頭接觸面銹蝕、螺絲銹蝕松動(dòng)，回流線接觸不良時(shí)，電阻值就會(huì)增大，電流在軌道線路上的通行阻力就會(huì)增大。軌道對(duì)地的接觸電阻還與軌枕的選用材質(zhì)和季節(jié)性的天氣變化等因素有很大關(guān)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(nèi)鋪設(shè)的軌道、金屬管路與大地之間的電勢(shì)差很容易達(dá)到引爆電雷管的電壓值。因此只要電雷管的放炮導(dǎo)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(fā)生井下爆炸事故，威脅到井下礦工的人身安全。

2.2誘發(fā)礦井瓦斯、煤塵爆炸事故

架線電機(jī)車(chē)運(yùn)行途中，鋼絲繩與回流軌道相接觸的位置容易產(chǎn)生電火花，金屬材料與帶電的管路、鋼軌接觸時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電火花，電位差有時(shí)可以高達(dá)50V左右，在較高電壓電極之間的擊穿放電，會(huì)產(chǎn)生較高的溫度，當(dāng)雜散電流值超過(guò)其引爆的安倍數(shù)量級(jí)時(shí)，就會(huì)引起礦井局部瓦斯、煤塵爆炸事故。

2.3對(duì)金屬管道、鎧裝電纜金屬外殼的腐蝕

礦井水多為酸性，當(dāng)產(chǎn)生雜散電流時(shí)金屬管道、鋼軌和大地之間就形成了回路，構(gòu)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(duì)于金屬管道和電纜外殼來(lái)說(shuō)，陽(yáng)極區(qū)基本集中在回電點(diǎn)附近，腐蝕比較集中和頻繁，腐蝕的程度也比較嚴(yán)重，再加上井下巷道內(nèi)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(shè)備的正常運(yùn)行

煤礦井下雜散電流的長(zhǎng)期存在會(huì)直接影響到礦井電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。一旦雜散電流通過(guò)媒介串入電氣設(shè)備的線路中，可能會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的一些保護(hù)裝置出現(xiàn)異常，如果有漏電等現(xiàn)象還會(huì)損壞電氣元器件，影響礦井電氣設(shè)備的正常運(yùn)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(yīng)連接1根95mm2的鋼芯鋁導(dǎo)線作為軌道回流線，在架線電機(jī)車(chē)運(yùn)輸量較大的地段每隔50m鋪設(shè)2根95mm2的鋼芯鋁導(dǎo)線以增強(qiáng)軌道的回流能力。選用95mm2的鋼芯鋁導(dǎo)線依據(jù)：銅線電阻率為0.018Ω，鋼芯鋁導(dǎo)線的電阻率為0.0283Ω。

（2）牽引變流所總回流線應(yīng)與靠近的所有軌道相連，回電點(diǎn)運(yùn)行最高溫度，鋁質(zhì)材料不得超過(guò)80℃，銅質(zhì)材料不得超過(guò)90℃。

（3）經(jīng)常性地保持軌道線路清潔、干燥，做到現(xiàn)場(chǎng)無(wú)淤泥、無(wú)積水、無(wú)雜物。

3.2減少軌道接頭電阻

（1）在井下主要運(yùn)輸大巷的軌道上采用長(zhǎng)軌法，每根不小于12.5m，巷道鋪設(shè)軌道時(shí)應(yīng)盡量鋪設(shè)雙軌，并選用38kg/m及以上規(guī)格的重型鋼軌。

（2）在回流鋼軌的接頭處使用導(dǎo)線進(jìn)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(jiǎn)單的對(duì)鋼軌軌縫進(jìn)行焊接，在車(chē)輛頻繁通行的情況下，短時(shí)間就可能造成焊口開(kāi)焊，影響鋼軌接頭處的回流效果，同時(shí)對(duì)鋼軌也是一種損壞。鳳凰山礦+650水平全部采用了長(zhǎng)軌法。鋼軌接頭處全部使用了銅導(dǎo)線進(jìn)行連接。定期對(duì)鋼軌扣件、回流導(dǎo)線進(jìn)行緊固，保證鋼軌接頭處的魚(yú)尾板、螺栓及其它緊固件不松動(dòng)、無(wú)銹蝕，軌縫不超過(guò)5mm。

（3）使用導(dǎo)線連接或焊接工藝處理后的鋼軌接頭處的電阻值應(yīng)符合規(guī)定。

3.3增大巷道底板巖石電阻

（1）回流軌道道床較遠(yuǎn)一側(cè)的巷幫應(yīng)設(shè)置排水溝，排水溝不得高于道床的水平位置。礦井應(yīng)定期對(duì)道床一側(cè)的排水溝進(jìn)行清挖、疏通，以確保道床周?chē)鸁o(wú)積水、無(wú)淤泥。

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

（3）做好路基維護(hù)工作，道床應(yīng)始終保持清潔干凈，無(wú)淤泥、無(wú)積水、無(wú)其它金屬導(dǎo)電材料。道床應(yīng)使用20~40mm的干燥礫石進(jìn)行充填搗固，也可以使用混凝土對(duì)道床進(jìn)行整體澆注。

3.4縮小雜散電流擴(kuò)散范圍

（1）在回流軌道和與不回流軌道交界點(diǎn)增加軌道絕緣設(shè)施。第一道軌道絕緣設(shè)置在回流軌道與不回流軌道連接處，第二道軌道絕緣設(shè)置在大于一列車(chē)長(zhǎng)度的地方，防止被串掛的列車(chē)短路。

（2）軌道絕緣設(shè)置點(diǎn)應(yīng)安排專(zhuān)人進(jìn)行檢查維護(hù)、定期測(cè)量絕緣阻值。軌道絕緣安裝位置要時(shí)刻保持干燥、無(wú)淤泥、無(wú)積水，防止因?yàn)橛倌唷⒎e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(lián)通的軌道線路上有鋼絲繩、鐵絲等金屬材料跨越時(shí)，不得與軌道相接觸，避免將雜散電流通過(guò)鋼絲繩或其它金屬材料導(dǎo)人采區(qū)，引起電雷管的先期爆炸或造成瓦斯、煤塵爆炸事故。

4結(jié)語(yǔ)

治理井下架空牽引網(wǎng)絡(luò)中的雜散電流必須從源頭上找到其形成的原因，通過(guò)科學(xué)的手段進(jìn)行細(xì)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(lái)治理雜散電流，才能夠減少其帶來(lái)的各種危害，從而保證礦井的安全高效運(yùn)行。

作者：馮晉濤 單位：晉城煤業(yè)集團(tuán)