0 引言

现阶段大多数非煤矿山企业对井下供电系统中漏电保护的重要性认识还不足，矿山电气技术人员对矿山企业井下供电系统安全规程的理解还停留在20世纪90年代的阶段，对井下供电系统中漏电保护装置的原理、选型、安装与维护也知之不多，井下漏电造成人员伤害的事故也时有发生.如福建省宁化县湖村镇某矿，因采用中性点接地的变压器直接向井下供电并且无漏电、接地保护装置，潜水泵不完好，漏电造成作业人员在触电30 s后才断电，导致作业人员触电身亡.

新版的《金属非金属矿山安全规程》 ^[1]6.5.3.4条款中，对矿山企业井下供电系统提出了安装漏电保护装置的要求.江西矿山安全生产中介机构对矿山企业井下供电安全检测中漏电保护装置的安装与否，已作为矿山在安全生产许可证年检中供电系统报告是否合格的重要评判依据.

1 井下漏电产生的原因

电缆或电气设备本身的原因.敷设在井下巷道内的电缆绝缘老化或潮气入侵，使正常运行时系统对地的绝缘电阻降低而造成漏电.设备的电气开关长期使用，接线板潮湿；内部元件和导线绝缘老化、导线头碰壳造成漏电.长期使用的电机绝缘受潮、绕组散热不良，电动机内部接头脱落，一相导线接触金属外壳产生的漏电.真空开关未装阻容保护，分断时产生过电压，瞬间击穿电动机绝缘产生漏电^[2].

安装施工不当引起漏电.电缆与设备连接芯线接头不牢，封堵不严，压板不紧，运行和移动时接头脱落和松动，使相线接触金属外壳而产生漏电.违规采用铁丝或铜丝悬挂橡套电缆产生漏电.

管理不当引起漏电.电缆被埋压或脱落浸泡在水沟中，造成散热不良或受酸性水的侵蚀，时间一长使绝缘老化而漏电.电气设备长期过负荷运行造成绝缘头老化而漏电.维修操作不当引起漏电.因意外事故埋压、切断电缆或造成电缆绝缘老化损坏而引起的漏电.

井下漏电造成的危害：引起人身触电，使雷管无准备引爆，烧损电气设备，引起短路事故，严重影响安全生产^[3].

为防止井下漏电事故的发生，保护作业人员的人身安全，安装漏电保护装置作为一种有效的手段，能对井下的用电安全起到很重要的保护作用.

市场上的漏电保护装置有两种：漏电断路器和漏电保护器.由于漏电保护器具有超高灵敏度、低电压的特性，并不适合在矿山企业井下潮湿大动力环境中的使用.所以本研究仅对矿山企业井下供电系统安全装置中漏电断路器的原理、选型、安装与维护进行探讨.

2 漏电断路器的工作原理

当漏电断路器(如图 1)正常工作时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路的三相电流相量之和等于零，二次绕组中感应电动势产生，漏电断路器工作于闭合状态.如果发生漏电或触电事故，三相电流之和便不再等于零，而等于某一电流值I_s.I_s通过人体、大地、变压器中性点形成回路，这样零序电流互感器二次侧产生于I_s对应的感应电动势，加到脱扣器上，当I_s达到一定值时，脱扣器动作，推动主开关的锁扣，分断主电路^[4].

3 漏电断路器的选型

漏电断路器有三相三线漏电断路器、三相四线漏电断路器等.由于《金属非金属矿山安全规程》 6.5.1.4条款中规定：井下电气设备不应接零.井下应采用矿用变压器，若用普通变压器，其中性点不应直接接地，变压器二次侧的中性点不应引出载流中性线^[5].需要用三相三线漏电断路器.

漏电断路器的运行电流大小根据最大负荷的两倍选用，也可以选择与总开关的运行电流大小相等的型号.

漏电断路器的额定漏电动作电流分为：30 mA、50 mA、75 mA、100 mA等.电击对人体的危害程度，主要取决于通过人体电流的大小和通电时间长短.电流强度越大，致命危险越大；持续时间越长，死亡的可能性越大.能引起人感觉到的最小电流值称为感知电流，交流为1 mA，直流为5 mA；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流，交流为10 mA，直流为50 mA；在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流，如100 mA的电流通过人体1 s，可足以使人致命，因此致命电流为50 mA.在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般可按30 mA考虑.

矿山企业井下工作环境空气湿度大，部分企业由于资金有限，采用普通铝塑线供电，线路容易受潮漏电.漏电断路器漏电动作电流过小容易使漏电断路器频繁误动作，过大则保护不了作业人员人身安全.所以对供电线路漏电断路器选择的漏电动作电流应以50 mA至200 mA，分断时间在0.2 s以下的为宜.

4 漏电断路器的安装方式和位置 4.1 安装方式

考虑到对矿山企业井下安全生产及人员人身安全，漏电断路器的安装有两种方式^[6]，企业可根据具体情况选择.

方式一：漏电断路器安装在向井下供电的总开关电源控制柜的总开关的下一级^[4](图 2).此安装方式的优点在于安装工期短、成本低、安装以后的日常维护方便.缺点是不适合在多中段多作业面的井下使用，查找漏电地点困难.假如一个作业中段出现漏电，将影响井下所有作业中段的供电.因此方式一仅适合在单中段单作业面小型矿山企业的井下供电.

方式二：漏电断路器在总开关电源控制柜的总开关的下一级安装一个总漏电断路器，然后在各支路根据电流需要安装相应的小漏电断路器(图 3).此安装方式的优点在于各作业中段相互独立，一个作业中段漏电，不会影响其他作业中段的供电和其他作业中段的安全生产.缺点是安装工期长，成本高.适合在多中段多作业面的大中型矿山企业的井下供电.

4.2 安装位置

(1) 小型矿山供电系统相对简单，供电距离相对较短，可以将漏电断路器安装在向井下供电变压器的低压控制柜内，串联于低压总开关后，漏电断路器的漏电保护优先于低压总开关的过流保护，使漏电断路器能够正常灵敏的工作，避免低压总开关的动作感应电造成漏电断路器的误动作.

(2) 大中型矿山供电系统比较复杂，中段多，供电距离较长，大多数矿山不只有一组供电变压器，有些矿山还有高压线下井，井下有供配电房.针对此情况，安装分两步：①在每个低压变压器380 V低压侧加装漏电断路器，串联在低压总开关后，井下供配电房安装位置也相同，在此位置安装是为了预防配电房内电气与供电电缆漏电造成触电事故. ②各分段作业面，有作业人员工作地点的电气设备，在电气设备开关后串联安装小型的漏电断路器，选择与电气设备开关型号相同的电流型号即可，这样可以避免因个别作业点漏电，使总开关的漏电断路器动作, 影响其他作业点的安全生产，也方便对漏电地点的查找和维修.

(3) 漏电断路器安装实例. 2008年至今，采用上述方法对矿山井下变电所进行了现场安装测试，现场安装额定漏电电流200 mA，动作时间0.1 s的漏电断路器，并使用武汉市长江电器发展有限公司生产的802型微机继电保护测试系统进行漏电试验^[7]，5个矿山的漏电测试数据如表 1所示.

通过对矿山安装漏电保护器后测试及现场试验对比，两种安装方法均能适用矿山井下特殊的工作环境，并能起到理想的保护效果.该技术先后在赣州市的崇义、大余、上犹和吉安市的泰和等县135家矿山企业推广，截止2009年12月已完成对上述企业的漏电断路器改换工作，并达到了预期的效果.

5 漏电断路器的日常维护

漏电断路器投入使用以后，必须进行有效的管理，确保漏电保护保持良好的工作状态，真正起到保护作用.

漏电断路器投入运行后，应建立运行记录并健全相应的管理制度.在通电情况下，每月需对投入运行的漏电断路器进行漏电试验，按下试验开关一到二次，检查漏电断路器动作是否正常.并记录试验相关资料、试验人员、试验开关是否正常进行记录.定期检查漏电断路器的工作情况，更换有故障的漏电断路器.遇雷雨或其他不明原因漏电断路器动作后，应检查分析原因.漏电断路器的维修和更换须由专业人员进行.在漏电保护开关的保护范围内发生意外电击伤亡事故后，应检查漏电保护开关的动作情况，分析未能起到保护作用的原因，在未调查前应保护好现场，不得拆动漏电保护开关.漏电保护开关动作后，立即检查其动作原因，允许试合闸一次，如果再次动作，应查明原因，找出故障，必要时对其进行动作特性试验，不得连续强行送电，除经检查确认为漏电保护开关本身发生故障外，严禁私自撤除漏电保护开关强行送电.漏电断路器的动作特性由原厂整定，需按说明书使用，不得随意改动.选用正规厂家生产带有3C认证的漏电断路器，严禁使用不符合安全要求的不合格产品^[8].