煤矿井下杂散电流的危害与防治.doc

煤矿井下杂散电流的危害与防治 煤矿井下作业的工作环境恶劣而又复杂，空气潮湿，并存在危险的瓦斯气体、煤尘等易燃易爆物质，加之在采区低压电网和井下直流牵引网络中，往往会产生杂散电流，从而对矿井安全生产以及设备产生较大的危害，严重者可能带来瓦斯、煤尘燃烧和爆炸，这也是频繁发生煤矿井下事故的原因之一。同时，长期的杂散电流还会对金属管道和铠装电缆金属外皮造成腐蚀，给设备的正常运行和安全生产带来较大的损失隐患，严重威胁着井下矿工的生命安全和国家的财产损失。1 、 杂散电流的危害及分析 煤矿井下杂散电流有2种：源于采区低压网零序电流的交流杂散电流，不过其供电半径短、量值小，其危害相对较小，在此不作介绍；直流牵引网络产生的杂散电流，也称直流杂散电流，它往往是以泄漏形式出现的，也常称为泄漏电流。直流杂散电流在矿井中对设备和生产安全有着较大的危害，其以直流架线电机车产生杂散电流最为普遍，其危害主要表现在以下几个方面： (1)容易引起瓦斯、煤尘的燃烧和爆炸 杂散电流的流经途中，有时会带来剧烈的电火花现象，如电机车运行时，在钢轨接触钢丝绳的位置就容易产生电火花，其离绞车房越近，产生的火花越大，经实测，主斜井钢丝绳与轨道问的电位可以高达50 V左右，这样在较高电压电极之间的击穿放电，会产生较高的温度，因此容易引起瓦斯、煤尘的燃烧和爆炸可能。 轨道和钢丝绳之间产生高的电势差的主要原因有：轨道连接处采用了压接，在长期的振动过程中，连接部位产生松动或断开，或有的连接部位产生了腐蚀现象，从而使接触电阻较大，产生高的电势差，导致电火花；绝缘设置不到位或者绝缘老化，如调车场与钢丝绳相接触的轨道没有装设绝缘道夹板，这就容易导致触电和电火花现象；架线电机车运行产生了直流杂散电流，从而在电机车的牵引网络中形成回路，产生高的电势差，在一些接触点容易产生电火花现象。 (2)对金属管道和铠装电缆外皮等金属腐蚀 矿井下的水多为酸性，当产生杂散电流时，管道、轨道和大地就形成了回路，并构成了电解池，轨道和管道作为阳极，在酸性电解液的情况下Fe失去电子而被腐蚀成为铁离子。因此，杂散电流对地下的金属结构、管线设施腐蚀极为严重，特别对手煤矿井下的特殊环境，杂散电流的腐蚀程度尤为明显。一般情况下，电机车在不断地运行着，轨道的腐蚀点是分散的，几乎分布在整个轨道上，因此腐蚀现象还不是很明显，但是，对于金属管道和电缆外皮来说，阳极区基本集中在回电点附近，因而腐蚀就比较集中和频繁，腐蚀的程度也就较为明显和严重。 (3)杂散电流可能引起电雷管爆炸 电雷管一般只需要l V多的电压就可以引爆，如在掘进巷道内，在杂散电流的作用下，铺设的轨道、管道与大地之间的电势差很容易超过这个可能引爆电雷管的电压值。因此，只要电雷管的放炮线一根与轨道或管道接触，一根接地，就可能引爆，从而发生井下爆炸事故，威胁着井下矿工的人身安全，并严重影响到井下的安全生产。 此外，煤矿井下杂散电流的存在，可能影响到井下电气装置的正常运行，一旦串入电气装置线路中，可能导致如一些保护装置异常，漏电装置误动，或突然过电压导致电气装置元器件烧坏等情况出现，从而影响正常的井下生产。2、杂散电流的防治措施及分析 (1)保证架线的绝缘 根据煤矿井下牵引网络杂散电流防治技术规范，架线的漏泄电流每100 m应不大于5 mA。因此，架线的规范和绝缘要求直接影响到了杂散电流的程度大小。 当有2个以上牵引变电所向架线供电时，牵引变电所供电区域之间应设绝缘和分段联络开关。当电机车为双弓时，架线上要装设2处绝缘，其间距离应大于电机车双弓之问的距离。架线约隔500 m左右应设分段绝缘和分段开关。馈电线与架线应用不少于2个铜质馈电夹子连接，每个夹子与导线的接触面积应不小于导线截面的l5倍。连接应紧固、可靠。牵引变电所电源的正极经馈电线接架线，负极经回电线接轨道。为了减少回电点附近电缆外皮的腐蚀，宜将电源的负极经馈电线接架线，正极经回电线接轨道。如果有几个牵引变电所向架线供电时，必须采用相同极性的接线方法，这样可保证架线的绝缘，降低架线泄漏的可能。 (2)截断电化学反应条件 电化学腐蚀的发生一般应具备以下4个条件：阴极和阳极；阴极和阳极之间必须有电位差；阴极和阳极之间必须有金属的电流通道；阴极和阳极必须浸在电解质中，该电解质中有流动的自由离子。因此，要控制杂散电流的化学腐蚀危害，可以从截断上述4个条件中任意一个或几个来着手。 截断导电回路，做好各方面的绝缘工作。如不回电的轨道和回电的轨道相连时，必须加以绝缘；第1道绝缘设在2根轨道的连接处，架线末端不应超过第l道绝缘，第2道绝缘与第1道绝缘的距离应大于一列车的长度，并保证在任何情况下，第2道绝缘不回电侧的轨道与回电侧轨道之间不被列车等形成电气连接；平巷与斜巷间的轨道分别设置2道绝缘，2道绝缘间的距离应大于一列串车的长度，并保证在任何情况下，第2道绝缘处不回电侧轨道与回电侧轨道之间不得被串车等形成电气连接；牵引网络的回电线，应采用带绝缘护套的导线，禁止与总接地网相接。做好了绝缘工作，就是从根本上截断杂散电流的活动路径，从而有效地达到防治效果。 控制电解液的存在，众所周知，绝缘是相对的，特别对于煤矿井下这样一个酸性且潮湿的环境下，很容易就形成电解池回路。因此，要控制杂散电流的危害，保持轨道等清洁干净是很重要的。在井下工作中，定期清理道床、道木和疏通巷道水沟，做到轨道无淤泥积水，经常保证轨道清洁干净等工作应当纳入日常工作。从而截断电化学反应发生的可能，尽量减少腐蚀。 (3)减小回流轨电阻 回流轨电阻越高，轨道压降越大，在一定的轨一地回路电阻下，将导致杂散电流泄漏增加。因此，减小回流轨电阻可以减少杂散电流的泄漏，和杂散电流的危害。在减小回流轨电阻方式上，重点可从轨道的接缝连接上人手，回电轨道的接缝应进行电气连接，焊接应采用长度不小于600 mm、截面积不小于50mm的铜线或截面积不小于255 mm的铁线进行焊接，焊接点的面积应不小于255 mm，或采用具有等同效果的其他方法。有条件时可焊接成长轨。对于与其他相连的轨道，其焊接长度应适当控制。不同规格轨道接缝电阻值，应不大于表1的规定。 表1 轨道接缝电阻值钢轨规格kgm-1 15 18 22 24 30 33 38 43轨道接缝电阻值l0-3 0.27 0.24 0.21 0.20 0.19 0.18 0.17 0.16 回电的平行钢轨间，每隔50 m应用截面积不小于50 mm的钢板进行电气连接。 减小变电所之间的距离、增大轨道截面积等方式也可以减小回流轨电阻，从而减小杂散电流。 (4)做好检查工作 定期进行对杂散电流、架线泄漏电流等的检测工作，及时发现杂散电流产生的途径和原因并做好提前控制工作，特别对于一些特殊和要害部位要做