摘要：开滦钱家营矿业分公司井下使用直流架线电机车运输，运输过程中会产生杂散电流并产生危害。通过分析杂散电流产生的原因及其分布规律，采取安装绝缘道夹板、长轨焊接、焊接连接导线等措施，有效减少了杂散电流，杜绝了杂散电流引爆电雷管、瓦斯和使检漏继电器误动作的事故发生。

关键词：杂散电流；危害；防治

开滦钱家营矿业分公司井下采用直流架线式电机车运输的区域内，不同程度地存在着直流杂散电流，它的存在对矿井的安全生产和机电设备有着很大的危害。它能引起瓦斯爆炸、雷管先期引爆、井下漏电继电器误动作、腐蚀设备和金属管线等。为减少和根除杂散电流的危害，就井下杂散电流产生的原因及其分布规律进行分析，并制定出相应的防治措施。

1 杂散电流的产生

采用直流架线电机车牵引列车运输时，供电方式主要是采取以架线提供550v直流电源，以运输轨道作为回流线的方式。因此，要求行驶架线电机车的轨道线路电阻越小越好。实际上，由于钢轨本身存在电阻，两根钢轨之间的连接电阻又比较大，导致电机车的回流线路电阻比较大，而钢轨与大地之间又不是绝缘的，就有一部分电流流经大地、金属管线、电缆外皮，再流回牵引变流所附近的钢轨，然后返回牵引变流所。这部分没有直接由钢轨流回牵引变流所的电流就是杂散电流。

2 杂散电流的危害

2.1 引爆电雷管和瓦斯

掘进工作面的轨道与大巷轨道是相连的，当大巷中有电机车运行时，掘进工作面的轨道对地有电位，同时，掘进工作面内铺设的水管、风管都与接地网相连，电雷管的两根脚线如果分别碰到轨道和水管、风管，钢轨就会通过电雷管放电，如果放电电流大于电雷管的引爆电流，就可使电雷管提前引爆，造成严重事故。如果掘进工作面内积聚有足够浓度的瓦斯，轨道对地放电时的能量达到引爆瓦斯的条件时，就会引起瓦斯爆炸。

2.2 引起变电所内检漏继电器误动作

靠近轨道运输大巷的变电所最易受到杂散电流的影响，使检漏继电器误动作。动作原理是：一部分杂散电流流经检漏继电器动作回路，与其自身的工作电流叠加，达到动作电流值，而产生误动作。其过程如下：检漏继电器接入三相电网之后，便有直流电流从整流器ZL的正端到地，经过电网对地的三相绝缘电阻Ra、Rb、Rc并联支路到交流电网，再经过检漏继电器的三相电抗线圈SK、零序电抗线圈LK到ZJ继电器，回到整流器ZL的负端。这部分电流就是检漏继电器的工作电流。当轨道运输大巷中的电机车运行到变电所附近时，就会有一部分杂散电流通过电缆外皮——三相电网的绝缘电阻——三相电网——三相电抗线圈SK——零序电抗线圈LK——ZJ继电器——整流器ZL——接地芯线——总接地网——牵引变流所。这部分杂散电流通过ZJ继电器线圈时，与检漏继电器本身的工作电流叠加，使通过ZJ继电器本身的工作电流加大，而使检漏继电器误动作，造成无计划停电，极易引发通风、瓦斯积存事故。

3 杂散电流的分布规律及影响钢轨电位的因素

3.1 杂散电流的分布规律

在电气回路中，线路的电压降等于流经线路的负载电流与线路电阻的乘积，即U=IR。通过上述公式可以看出，负载电流越大、线路电阻越大，电压降就越大。

在井下直流架线电机车的牵引回路中，钢轨作为负载的回流线，只要有负载电流流过，钢轨就会产生电压降，当钢轨上某一点的电位高于大地的电位时，就会有一部分负载电流，即杂散电流流进底层岩石，在岩石中传输。当传输到牵引变流所附近时，由于该处的钢轨电位低于岩石电位，杂散电流又流回钢轨，最终回到变流所。不难看出，钢轨的对地电位越高，从这一点流出的杂散电流越大。

3.2 影响钢轨电位高低的因素

从前述钢轨线路电压降公式U=IR中不难看出，负载电流I和钢轨线路电阻R是决定钢轨电位高低的两个因素。

3.2.1 影响负载电流I大小的因素

负载电流也就是电机车工作时的电流，在一条轨道线路上同时工作的电机车台数越多，流经钢轨的负载电流越大。每台电机车的牵引负载越大，电机车的工作电流就越大，流经钢轨的负载电流也就越大。可见，影响负载电流大小的决定因素是同时工作的电机车台数和每台电机车的工作电流。

3.2.2 影响钢轨线路电阻R的因素

钢轨线路电阻由两部分组成：一是每根钢轨的内部电阻，二是每两根钢轨的接头电阻。由于一条巷道内使用的基本上是同类型的钢轨，两根钢轨的连接工艺又是一样的，其接头电阻基本相等。这样，我们就可以把轨道线路近似地看作一条内阻均匀分布的导线，其电阻R= ρL/s（Ω），电阻率ρ和钢轨截面积s是常量，只有钢轨线路长度L是变量，L的数值越大，钢轨的电阻也就越大。

4 影响杂散电流的因素

通过对杂散电流分布规律的分析，可以找出影响杂散电流大小的因素主要有以下几点：a）电机车同时运行的台数；b）电机车的负载大小；c）回流轨道线路距变流所的距离；d）钢轨接头电阻的大小；e）钢轨的内部电阻；f）钢轨与大地接触点的潮湿程度；g）回电轨道与不回电轨道之间是否加绝缘道夹板。

5 防治措施

a）通过合理调度指挥，尽量减少在同一时间同一条线路上运行电机车的台数；b）在矿井的设计安装过程中，应尽量将牵引变流所设置在运输线路的中间位置，以缩短电气回路长度；c）钢轨接头采用长轨焊接工艺，或在钢轨接头处焊接连接导线，以减小钢轨内阻；d）钢轨与大地间尽量保持干燥，以减少从钢轨流入大地的杂散电流；e）加强平行钢轨之间的连接，每隔50米，使用60*60mm的扁钢将相邻的四根轨道连接起来；f）按照规程要求，在回电轨道与不回电轨道之间安装两组绝缘道夹板，具体方法是：在回电轨道与不回电轨道的交界点处安装第一组，在不回电的轨道上与第一组相距大于一列车长度的地方安装第二组。

6 效果

通过采取以上措施后，杂散电流的数值都已经降到不足以引爆瓦斯和电雷管的数值以下，也从未发生过检漏继电器误动作现象。

7 结论

a）杂散电流是井下直流架线电机车运行中产生的危害因素，不能根除，但是可以采取措施减少其危害；b）实践证明，采取长轨焊接工艺，加强平行钢轨间的电气连接，减小直流牵引网络内阻，减少杂散电流的产生，是既经济又行之有效的措施；c）在回电轨道与不回电轨道之间加绝缘道夹板，是阻断杂散电流向掘进工作面扩散的有效途径；d）防治杂散电流的危害是一项系统工程，必须多措并举，才能收到良好的效果。

作者简介：

刘泽国，开滦钱家营矿业分公司生产技术部，运输主管工程师。