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杂散电流在煤矿生产中的危害
汪志平
摘要:随着科学技术的不断进步和城市化交通系统的大力发展,人口的增多与城市化规模的不断扩大,现有的交通系统已经不能够满足现代化城市发展的需要。城市轨道交通作为一种较成熟的交通方式,凭借其运量大、干扰小、快捷、方便、安全的特点走进了我们的生活,以缓解日益突出的城市交通问题。然而在机车运行过程中产生的杂散电流对周围环境、设备和人员安全造成的危害也逐渐被关注。当前各运营线路中杂散电流的特点为分布复杂、影响因素多、参数测量困难、腐蚀危害程度的判定依据不明确,造成杂散电流的治理极其困难。本文首先阐述了杂散电流的定义、引起杂散电流的原因以及杂散电流的分布规律和危害,总结了国内外对杂散电流的防治方法。煤矿井下采用直流牵引电机车,必然会产生杂散电流。本文阐述了杂散电流的产生及危害,并就目前较为先进的几种防治方法进行了论述。通过对井下架线式电机车直流牵引网络系统中杂散电流分布规律的研究,根据数学模型的计算,确定了影响杂散电流影响杂散电流大小的因素,有针对性地提出了杂散电流的防治措施,对掌握和治理杂散电流有较大的帮助。
前言
煤矿生产中离不开运输,在煤矿井下运输供电系统中,有交流和直流两种供电系统,其中,凡事不经过回归线路,分散地流经金属管道、电缆外皮、岩石、煤层、水沟、接地网等的电流都称为杂散电流,包括交流杂散电流和直流杂散电流,而直流杂散电流是煤矿井下主要研究的对象之一。现在我国各地的煤矿普遍采用直流牵引电机车作为矿井主要运输系统,这样就必然产生杂散电流。杂散电流是1993年由当时的美国煤炭行业工会首次提出,并对此做了详细注释。我国于1996年引入这一技术课题,于1997年结合我国实际情况做了部分修改并颁布了《煤矿井下牵引网路杂散电流防治技术规范》,于1998年4月1日起正式执行。《煤矿井下牵引网路杂散电流防治技术规范》中明确地给出了杂散电流的概念:杂散电流就是直流网络中的漏电,是直流牵引网路中电流没有经轨道回路流回变流所,部分经大地、金属管路和电缆的金属铠装外皮流回变流所,这部分电流就叫杂散电流。所以杂散电流是煤矿井下直流牵引电机车运输中客观存在的事实,下面就杂散电流的危害以及防治措施做一简单论述。

一煤矿井下杂散电流产生机理及危害
我国煤矿井下大巷绝大部分采用架线式电机车运输,其供电方式见图1
理想情况下,负荷电流I经过钢轨、回流线返回牵引变电所。但由于井下敷设的轨道实际上与大地不完全绝缘,轨道通过枕木路基等与大地相接触,轨道与大地间形成了一定的轨地电阻,产生了对大地泄漏的杂散电流IY。
煤矿井下杂散电流有2种:①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;②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***、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