井下杂散电流

引起雷管早爆 采区上山的轨道与运输大巷相 连，并通过回风平巷铺设到采煤工作面，轨道具有正 电位，因此杂散电流通过轨道到采煤工作面。雷管的两 根导线，如果一根碰轨道，一根碰地线时，就有杂散电 流流过雷管。当电流值超过引爆电流值时，就可使雷管 引爆。

引起瓦斯爆炸 距运输大巷较近的掘进工作面， 如果掘进巷道的轨道与运输大巷的轨道不加绝缘板 时，其杂散电流的数值很大，有时高达5A以上，如果 掘进工作面的瓦斯浓度达5%～15%时，其产生的电 火花，就有可能引起瓦斯爆炸。

引起井下采区煤仓着火 在高瓦斯矿井的采区煤 仓处的杂散电流，有时可高达几十安培，由于装车点的 轨道与运输大巷的轨道是相连的，因此当煤仓的闸门 打开时，所产生的高能量电火花，会引燃瓦斯引起井火 灾事故。

引起人身触电 由于采区煤仓下面的轨道与运输 大巷的轨道相连。电机车的架线也拉到采区煤仓附近。 当煤仓下面的矿车放满煤时，需要向前移动一个矿车 位置，电机车要移动一下，这时采区煤仓的放煤工人， 两脚站在轨道上，两手扶着采区煤仓阀门的手柄，人的 身体处于轨道与煤仓外壳之间，其间的电位差可达 75V(山西煤矿的测试结果)，对于人体是非常危险的。

引起金属腐蚀 在井下运输巷道中，铺设有高压 电缆和金属管道。井下非常潮湿，井下水又多为酸性， 由于电解作用而腐蚀金属，井下运输巷道中的管线是 杂散电流的良好通道。在回电点附近，电流从管线中流 出而成为阳极区，电流的流出点使管线受到腐蚀，根据 计算，每一安培杂散电流每年能腐蚀33.96kg铅， 9.11kg铁。可以看出杂散电流对金属的腐蚀是很严重 的。

引起漏电继电器误动作 进入采区的杂散电流， 可以通过低压橡套电缆网络对地绝缘进入电网，再通 过漏电继电器的三相电抗器、零序电抗器、继电器再回 到大地。与漏电继电器的工作电流叠加而使漏电继电 器发生误动作。这种现象一般仅发生在运输大巷附近 的采区变电所内。

(1)缩短供电半径，缩短供电半径，可降低牵引电 网的电压降，因此减少了杂散电流。一般把牵引变流所 设置在架线区间的中央，或者多设牵引变流所供电，以 缩短供电半径。

(2)焊接长轨，减小轨道接缝电阻值 降低轨道接 缝电阻值，使大部分负载电流通过轨道，是减少杂散电 流的关键措施。新钢轨如果焊接成长轨，杂散电流有显 著降低。

(3)安装绝缘道夹， 安装绝缘道夹板的目的是把 掘进工作面的轨道和采区轨道与主要运输巷道的轨道 隔开，这样可以避免杂散电流流入采掘工作面。

直流杂散电流的测量 直流杂散电流是个随机事件，很难掌握规律。测量时要用假设负载的办法，使之 出现最大杂散电流进行测量。掘进工作面杂散电流的 测量，是把电机车开到掘进工作面附近，使之处于制动 状态，这时电机车的负荷电流最大，使掘进工作面附近 的杂散电流达到最大值。要用专用仪表(矿用杂散电流 测定仪)进行测量。仪器的一端接轨道，一端接地线 (开关、电动机的外壳或高压电缆的外皮)便可测出最大杂散电流值。

大气雷电引入井下 大气雷电能以行波或电磁感 应方式，沿着下井金属轨道、水管等导体侵入井下。当 发生雷击避雷针或地面设施时，还能经地闪通道引入 井下。

电力系统三相不平衡 井下电网在正常运行时， 由于电源电压及三相对地阻抗并不完全相等，此时井 下煤层中也会有较小的零序电流通过。

直流杂散电流在井下电机车运输系统中，钢轨 除支持车轮在其上滚动外，同时又作为导电体，即电机 车的负荷电流是经过钢轨返回电源的。由于钢轨与大 地等不是绝缘的，所以总会有一部分电流流散到大地 或流散到金属管路和电缆外皮，最后返回牵引变流所 (图1)。

当轨道接缝只有鱼尾板连接，无电气连接时，杂散 电流在电机车负荷电流中能达到很大的比例。杂散电 流随着轨道与底板间接触电阻的减少，轨道电阻的增 加，杂散电流所占负荷电流的比例就越大。杂散电流在 运输巷道中的分布规律如图2所示。

轨道对地电位的变化曲线(图2)。在负荷端轨道 的电位高于大地，一部分负荷电流流入大地，因此杂散 电流又从大地流入轨道。大地中流过的杂散电流随着 测定位置不同，其大小也有所变化。杂散电流是个随机 事件，其数值大小，存在时间和流经地点是无规则的。 如扩散到采煤和掘进工作面，将危及矿井和人身安全。

电气设备绝缘破损或接地不当，也会产生杂散电流。金属物体与盐溶液接触则产生电化学杂散电流，爆破时由硝铵炸药溶于矿坑水中，在铁轨上可测到20-80mA的电流，用铝炮棍装硝铵炸药，铝与硝酸铵产生的电化学电流引起过电雷管早爆，改用木炮棍避免了事故重复。大地自然电流一般为微安级，危害不大，但在磁力异常区应予注意。

杂散电流主要指不按照规定途径移动的电流，它存在于土壤中，与需要保护的设备系统没有关联。这种在土壤中的杂散电流会通过管道某一部位进入管道，并在管道中移动一段距离后在从管道中离开回到土壤中，这些电流离开管道的地方就会发生腐蚀， 也因此被称为杂散电流腐蚀。杂散电流的输出点有很多包括有外加电流阴极保护系统，DC电车系统，DC开矿以及焊接系统，高压DC、AC传输线路。杂散电流有动态与静态之分，随时间变化大小或方向的为动态杂散电流，不发生改变的为静态杂散电流。在杂散电流进入管道的部分，管道为阴极而得到保护，但是过大的电流进入时，这部分管道就会发生过保护。同时杂散电流离开管道的地方就会因为失去电子而腐蚀。确定管道是否已经受到杂散电流的干扰，可以通过检测管道电位的变化与历史数据比较来判断。

分类

根据干扰源的性质，可以将杂散电流分为静态干扰源和动态干扰源。静态杂散电流指其他外加电流系统的电流被强制施加到埋地管线上，例如其他管道的阳极地床电流。动态杂散电流是指某电力传输系统（如火车、地铁、采矿作业等）通过管道外防腐层失效的区域进入埋地管道的电流。

根据干扰源的来源可以分为直流杂散电流、交流直流电流和地电流。直流杂散电流主要来源于直流电气化铁路、直流电解系统、直流电焊系统、高压直流输电线路、其他管道外加的阴极保护系统等。交流杂散电流主要来源于交流电气化铁路，高压交流输电线路等。而地电流是由于地磁场的变化感应产生的，它也会腐蚀埋地管线、对电气设备和操作人员安全有一定的影响，但是相对而言数量比较小。

原因

杂散电流产生的原因很多也很复杂，并且容易受到外界环境因素的影响，但主要可以归纳为以下两点：

（1）电位梯度。如果电场分布不均匀，存在电位梯度，那么金属内部的自由电子会在电场力的作用发生定向移动，使金属阳离子与电子分离，从而造成对埋地金属管线的腐蚀。另外由于存在着电位梯度，电场会迫使部分电流从铁轨中流出并流入土壤和埋地金属管线中，然后再使电流从埋地金属物中流出，流向大地再返回到牵引变电所的负极，形成对埋地管线的杂散电流腐蚀。

（2）电流泄露。电流泄露是杂散电流形成的一个主要原因，电流泄露主要是因为绝缘不良或接触不好等原因造成的。电流泄露到埋地管道中时，由于电流的流动迫使金属内部的自由电子发生定向移动，使金属离子与电子分离，使得埋地金属管线遭受腐蚀。

存在环境

杂散电流就是一种因外界条件影响而产生的一种电流.例如在电气的高压试验中,直流泄漏或直流耐压试验中,因为高压部分对地存在电容,从而有电流从这个电容流过.

由于电气化铁路、矿山、工厂、港口各种用电设备接地与漏电，在土壤当中也会形成杂散电流的循环。

指存在于预设的电源网路之外的电流，其主要来源一般为：1.电气牵引网路流经金属物（指铺轨以外的金属物）或大地返回直流变电所的电流；2.动力和照明交流电路的漏电；3.大地自然电流；4.雷电和电磁辐射的感应电流等。

电化学腐蚀过程

当杂散电流从走行轨泄露出去再通过道床、大地流入埋地金属管线中，其中走行轨的A区是阳极，管道的B区为阴极；当杂散电路从管道中流出并通过大地、道床流入走行轨中时，管道的C区为阳极，走行轨的D区为阴极。由此可知，杂散电流所经过的通路实质上就是构成了两个串联的腐蚀电池。即：

电池1：A走行轨（阳极区）→道床、大地→B埋地金属管线（阴极区）

电池2：C埋地金属管线（阳极区）→大地、道床→D走行轨（阴极区）

根据电化学腐蚀特点，可知埋地管线的阴极区带负电，一般不会受到腐蚀的而影响，但是若电位过负，有可能发生析氢腐蚀，造成管线防腐层的剥离；而在埋地管线的阳极区则会发生激烈的电化学腐蚀，若管道上比较潮湿，可以很明显的看见反应现象。

当外界环境不同时，在管道上会发生不同的电化学反应，其腐蚀反应方程如下：

（1） 析氢腐蚀

阳极：2Fe→2Fe 4e

阴极：4H 4e→2H₂↑ （无氧酸性）

4H₂O 4e→4OH 2H₂↑ （无氧中性、碱性）

（2） 吸氧腐蚀

阳极：2Fe→2Fe 4e

阴极：O₂ 2H₂O 4e→4OH （有氧酸性）

上述两种反应通常都会生成Fe(OH)₂,但是Fe(OH)₂很不稳定，从管道表面析出时很容易受到氧化变成Fe(OH)₃。生成的Fe(OH)₂会继续被介质中的氧气氧化成棕色的Fe₂O₃·2xH₂O（红铁锈的主要成分），而Fe(OH)₃可以进一步生成Fe₃O₄（黑铁锈的主要成分）。杂散电流会将金属电解分解成氧化物或盐类，杂散电流具有集中腐蚀的特点，若杂散电流集中于管道的某一点，那么经过很长的时间后，管道很容易被腐蚀形成贯穿性小孔，导致管道的腐蚀穿孔。若防腐层破损点面积越小，管道越容易被腐蚀穿孔。

牵引电网漏电产生直流杂散电流，其强度随与牵引变电站距离的增大而减弱，变电站附近可达几安培，采掘工作面一般为几十毫安，但杂散电流会趋向导体，且机车启动时会增强。采掘工作面的风管、水管、铁轨有时也输出能点燃雷管的电流。改善牵引电网联结、尤其是作为回馈线的铁轨的联结甲有助于减小杂散电流 。