本文的研究内容是山西省青年科技研究基金项目“矿井供电系统交流杂散电流分布规律及防治方法研究”（No.201701D221240）和山西省晋煤集团科技攻关项目“井下供电系统漏电时杂散电流的分布及危害预防研究”（No.JMJS-JS-2012050）中的主要内容，也是国家自然科学基金面上项目“矿用高压电缆绝缘故障机理及其寿命评估方法研究”（No.51377113）的重要组成部分。项目是针对我国矿井由交流杂散电流引起的安全事故多发、国内外有关矿井交流杂散电流产生机理及分布规律等相关理论基础薄弱等问题提出的。随着矿井综合机械化采煤工艺的推广与应用，矿井负荷容量及供电距离持续增大，供电电压等级大幅提高，随之产生的矿井交流杂散电流这一安全隐患也越来越严重。因此，研究矿井电缆交流杂散电流产生机理与分布规律，明确主要影响因素及其影响规律，对有效预防和治理矿井交流杂散电流，确保矿井供电安全具有非常重要的现实意义。　　本文以矿井常用的交联聚乙烯和乙丙橡胶绝缘屏蔽电缆为研究对象，采用理论分析、老化实验和建模仿真相结合的方法，研究了矿井电缆交流杂散电流的产生机理、分布规律，探索了交流杂散电流的影响因素及其影响机制，为有效预防和治理矿井交流杂散电流奠定了理论基础。具体研究内容如下：　　根据矿井电缆的结构特点和运行环境，对其交流杂散电流主要来源——交流泄漏电流的形成机理进行了理论分析，明确了电缆绝缘交流泄漏电流主要由电导电流、瞬时充电电流与吸收电流组成。制作了交联聚乙烯绝缘试样，以复介电常数、复介电模量及交流泄漏电流为主要参量，对分别在 120℃-140℃和 150℃下不同热老化阶段的试样以及10kV/120℃下不同电热联合老化阶段的试样进行了测试，统计得到了松驰峰与频率及温度的关系曲线，计算了活化能，研究了温度、频率、热老化及电热联合老化对交联聚乙烯绝缘交流泄漏电流的影响。结果表明：交联聚乙烯交流泄漏电流有功分量会随着老化程度的加重而急剧增大，随着温度与频率的升高而增大，且温度的影响主要体现在低频区；在10-2-105Hz频率范围内，交流泄漏电流无功分量体现出了较强的依频特性，受温度与老化的影响相对较小；与热老化相比，电热联合老化明显加速了交联聚乙烯绝缘的老化进程，增大了绝缘电导以及介质损耗因数，也显著增大了绝缘的交流泄漏电流。比较不同电热联合老化阶段乙丙橡胶与交联聚乙烯绝缘介电特性与交流泄漏电流的变化规律可知，随着老化程度的加重，两种绝缘材料交流泄漏电流的有功分量变化幅度相对较大（几倍、几十倍甚至数百倍），而无功分量的变化幅度相对较小（1-2 倍），且具有较强的依频特性。　　为了明确电缆绝缘老化对交流杂散电流的影响规律，建立了矿井屏蔽电缆交流杂散电流分布参数模型和理论计算模型，采用MATLAB软件和RTDS实时数字仿真平台，以屏蔽层交流杂散电流IP及其曲线斜率的绝对值KIP、金属锚网交流杂散电流IW及其曲线斜率的绝对值KIW、护套层交流杂散电压Uh为主要参量，研究了电缆绝缘不平衡、局部绝缘劣化、绝缘整体老化对各参量大小及分布的影响。结果表明：电缆绝缘不平衡、局部绝缘劣化及绝缘整体对称老化越严重，上述各参量就越大，其中局部绝缘劣化的影响最显著；单相局部绝缘劣化情况下，IP、Uh、KIP与劣化程度、劣化长度及劣化位置都相关，而 IW、KIW只与劣化程度、劣化长度相关，受劣化位置的影响很小，且利用 KIP的大小及其变化可对电缆绝缘劣化区段进行准确诊断及定位；从交流杂散电流与电压的绝对变化量看，电缆绝缘电阻的影响小于分布电容的影响，但从相对变化量看，电缆单相绝缘电阻从正常值下降到与人身安全电流对应的电阻值时，交流杂散电流与电压的相对变化倍数可达数百倍，远大于电缆分布电容对交流杂散电流与电压的影响（1-2倍），要想借助交流杂散电流对电缆绝缘情况进行诊断，其阻性分量的准确提取和使用是关键。　　为了探明矿井供电系统及电缆的结构特征对交流杂散电流的影响规律，在前述模型和研究方法的基础上，研究了局部接地是否良好、电缆有无屏蔽层、有无中间接线盒、供电系统中性点运行方式等因素对上述各参量大小及分布的影响。结果表明：其它条件一定时，接地电阻越大，IW、Uh及KIW就越大，但电缆两端的IP之和基本不变，且接地电阻较大一侧的IP较小；金属屏蔽层（兼做地线）能将绝大部分经主绝缘泄漏形成的交流杂散电流收集并经接地点泄放入地，同时有效限制IW及Uh的大小；矿井供电系统中性点经消弧线圈接地运行和中间接线盒的使用，可有效降低交流杂散电流及杂散电压；负荷不平衡度越大，IP、IW及 Uh就越大，但增幅较小，只要根据国家相关标准严格控制系统负序电压不平衡度小于2％，即可有效限制负荷不平衡对交流杂散电流的影响。