Утечка тока
По одному из определений из открытых источников утечка тока – это ток между находящейся под напряжением фазой и землей вследствие снижения сопротивления изоляции. Или, проще говоря, это ток, который протекает по нежелательным проводящим путям в нормальных условиях эксплуатации.
Почему проверка тока утечки становится актуальной необходимостью, а в некоторых случаях и неизбежностью разберемся далее.
Вообще ток возникает там, где создается для его протекания замкнутая цепь. Замкнутая через заземленные конструкции, через тело человека, через материалы и вещества в различном физическом состоянии, способные проводить ток, который тем больше, чем меньше омическое сопротивление на участке цепи и ниже сопротивление изоляции токоведущих частей под напряжением.
Утечку тока можно обнаружить случайно, например, по расходу электроэнергии, зафиксированному прибором учета при выключенных электроприборах, по непонятным пощипываниям при прикосновении к корпусам электроприборов, по срабатыванию устройства дифференциального тока.
Поскольку режим этот не нормальный, как определились выше, то, как найти утечку тока? Для этого существует несколько доступных способов.
Косвенно для приближенной оценки ситуации в домашних условиях подойдет индикаторная отвёртка, которая при контакте с корпусом «подозреваемого» бытового устройства известит световой индикацией о наличии потенциала. Например, при повреждении изоляции стиральной машины, напряжение может появиться даже на смесителе, который вовлекается в цепочку за счёт общего водопровода. В этом случае стоит обязательно проверить надежность защитного заземления с заземляющим контактом вилки машинки.
Для точных измерений можно воспользоваться мультиметром в режиме измерения тока. Желательно перед этим в проверяемых цепях вытащить вилки электроприборов, а работу производить в щите. Чтобы не отсоединять провода, проще всего приложить щупы мультиметра к верхнему и нижнему контакту автоматического выключателя проверяемой цепи, а только потом отключить автомат. Мультиметр утечку тока определит, но единственный минус – на минимальное время цепь останется без защиты. Потом автомат включается обратно, после чего можно убрать щупы.
Значительно проще воспользоваться токоизмерительными клещами. Устройством можно измерить ток утечки в начале линии в щитке, обхватив разъемным магнитопроводом одновременно фазный и нулевой проводники. При таком способе при отключенных потребителях оценивается величина тока утечки в проводке. Сами клещи должны иметь для таких измерений подходящую чувствительность либо быть специальных типов под эти задачи.
Далее можно подобное измерение произвести непосредственно в месте подключения к сети в рабочем режиме конкретного электроприбора, правда, для этого придется сделать переходник с выделенными жилами фазы и ноля.
При этом следует понимать, что даже в исправной проводке и оборудовании токи утечки так или иначе есть, но их суммарная величина в линии не должна превышать допустимых значений.
Ток утечки: основные термины и понятия
Цель этой статьи определить термины, связанные с требованиями безопасности в отношении тока утечки и воздушного зазора между контактами в электрическом соединителе промышленного назначения, а также сделать привязку к степени загрязнения.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ:
Вам необходимо понимать следующие общие термины, поскольку они будут использоваться в этой статье:
▪ Диэлектрик: изоляционный материал, например, пластик или воздух.
▪ Проводник: обычно металлические контакты или оборудование; что-либо электропроводящее в разъеме.
▪ Диэлектрическое выдерживаемое напряжение (DWV) и пробой: величина напряжения, которую может выдержать изолятор, и величина напряжения, вызывающего дугу через эту изоляцию.
▪ Сопротивление изоляции (IR): также называемое поверхностным сопротивлением изоляции (SIR) — это величина сопротивления протеканию тока через изолятор преимущественно вдоль поверхности.
▪ Ток утечки: Величина электрического тока, протекающего через изолятор или вдоль него.
▪ Пробой: электрический пробой поверхностного сопротивления изолятора.
ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАЗОР И ТОК УТЕЧКИ, И ПОЧЕМУ МЫ ЗАДУМЫВАЕМСЯ ОБ ЭТОМ, РАЗРАБАТЫВАЯ НАШИ СОЕДИНИТЕЛИ?
На самом деле это две простые концепции, представляющие собой термины и требования безопасности продукции для многих типов изделий/узлов/компонентов. Регулирующие органы, такие как IEC, имеют очень конкретные рекомендации и требования по применению продуктов, которые необходимо соблюдать, чтобы продавать указанные продукты во многих странах. Эти стандарты помогают обеспечить безопасную эксплуатацию продуктов, снижая риск поражения электрическим током или других травм для конечных пользователей, а также снижая опасность пожара (самопроизвольного возгорания). Эти стандарты также предназначены для защиты других компонентов, находящихся в непосредственной близости от электрических разъемов, чтобы помочь избежать распространения отказа по всей системе. Большая часть того, что мы обозначим ниже, будет связана с электрическими разъемами и кабельными сборками, т.е. с областью нашей деятельности, хотя тема касается также печатных плат и некоторых других продуктов.
ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАЗОР?
Электрический зазор – это кратчайшее расстояние между двумя электрическими проводниками по воздуху. Проще говоря, это расстояние, которое должна пройти искра, как в тесте на Диэлектрическое выдерживаемое напряжение (DWV) и пробой.
Типичный изолятор разъема и контакты с указанием зазора
ЧТО ТАКОЕ РАССТОЯНИЕ И ТОК УТЕЧКИ?
РАССТОЯНИЕ УТЕЧКИ — это линейное расстояние вдоль всех изолирующих поверхностей между двумя электрическими проводниками. Что касается электрических измерений, результат этого параметра, по сути, эквивалентен измерению поверхностного сопротивления изоляции (SIR или IR). Обратите внимание на рисунок ниже: поскольку это общее поверхностное расстояние между проводниками, оно может быть значительно больше, чем зазор между теми же контактами в зависимости от геометрии изолятора.
ТОК УТЕЧКИ — ток, который протекает в землю или на сторонние проводящие части в электрически неповрежденной цепи. В нашем случае – с контакта на контакт.
Типичный изолятор разъема и контакты с указанием расстояния утечки
ПОЧЕМУ У НАС ЕСТЬ ДВА ПОНЯТИЯ И В ЧЕМ РАЗЛИЧИЕ?
Таким образом электрический зазор определяет, какое напряжение вызовет дугу. Расстояние утечки вступает в силу уже после возникновения дуги. Когда электрическая дуга возникает над изолирующей поверхностью (а фактически по ней), возможно, что на поверхности, над которой возникла дуга, останется углеродный след. Углерод гораздо более электропроводен, чем изоляционные материалы. Эта дуга, и возникающая в результате карбонизация поверхности, существенно ухудшают SIR, уменьшая изоляцию между соответствующими проводниками и увеличивая ток утечки. Это также сокращает эквивалентную электрическую длину и делает изделие более восприимчивым к последующему искрению, тем самым снижая напряжение пробоя. Исследования показывают, что в значительном числе случаев всего одна такая дуга может привести к короткому замыканию в перспективе, при продолжении эксплуатации разъема, даже если в момент ее образования ничего не произошло. Именно поэтому в Weipu так тщательно следят за соблюдением нормативов при проектировании разъемов и не отступают от них.
ПРИМЕЧАНИЕ. Нечеткие серые линии на следующих рисунках обозначают карбонизацию поверхность изолятора в результате воздействия электрической дуги.
Дуга возникает между контактами на левом изображении, на правом показано, что, даже после того, как дуга погасла, повреждения остаются на изоляторе
СТЕПЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
А как насчет степени загрязнения… какое значение имеет степень загрязнения?
Степень загрязнения — это параметр, специфичный для конкретного применения, который учитывает, как загрязняющие вещества повлияют на продукцию, подвергающуюся воздействию различных сред с точки зрения высокого напряжения и безопасности.
Стандарт IEC 60950 вводит несколько обобщённых классов загрязнения (в стандарте более формализованные определения, ниже интерпретация)
Уровень I — загрязнения, не ухудшающие электрическую прочность изоляции. Относится только к оборудованию в чистых комнатах или в герметичных корпусах, не допускающих попадание внутрь даже бытовых загрязнителей.
Уровень 2 — офисная или бытовая обстановка, возможные загрязнители обычно не проводят ток, но в единичных случаях при конденсации влаги могут стать проводящими.
Уровень 3 — промышленная обстановка, агрохозяйства, особенно неотапливаемые помещения. Загрязнители могут проводить ток, как в случае образования конденсата, так и без него.
Уровень 4 — использование без защиты от внешней среды, регулярное воздействие воды или снега.
Как видно, Уровень 3 наиболее распространенный для сред, в которой применяются наши разъемы. Загрязнения, конденсат, вода могут сопутствовать эксплуатации значительно чаще, чем в других обстоятельствах. Следовательно, эти условия накладывают дополнительные требования к проектированию разъемов, к расстояниям между токоведущими частями разъема (контактами).
Загрязнения контактной группы значительно влияют на сокращение расстояния утечки и электрического зазора. Поэтому при проектировании инженеры учитывают этот фактор, увеличивая расстояния между контактами на расчетные дистанции, а эксплуатирующим службам или пользователю оборудования следует следить за содержанием контактной группы разъема в чистоте, при этом производителю регламентировать плановое обслуживание разъемов, работающих в зонах с уровнем загрязнения 3.
ЧТО ИМЕЕМ В РЕЗУЛЬТАТЕ
Мы в Weipu особенно тщательно учитываем эти факторы при проектировании своих продуктов. Все контактные схемы сбалансированы в разрезе соответствия диаметров контактов, изоляторам и подходящим по размеру кабелям для того, чтобы не допустить отступления от номинальных и тестовых параметров, удовлетворяющих требованиям стандартов. На этом конструкторский отдел не останавливается, еще на этапе проектирования применяемые материалы от поставщиков сырья проходят строгий отбор, все сплавы и композиты регулярно тестируются, и поставщики получают заключения заводской лаборатории о допуске. Поэтому наши клиенты всегда могут быть уверены в безупречной надежности и исключительном качестве продуктов Weipu.
Как найти ток утечки
Скачки напряжения, короткое замыкание, утечка тока – все это может привести к поломке оборудования, травмам и даже пожарам. Поэтому в частном доме, квартире или на даче не обойтись без защитных устройств. Эту функцию выполняют выключатели дифференциального тока (УЗО, ВДТ) и автоматические выключатели дифференциального тока (дифавтоматы, АВДТ).
Что такое утечка тока и почему она происходит
Утечка тока – это ток между находящейся под напряжением фазой и землей вследствие снижения сопротивления изоляции. Или, проще говоря, это ток, который протекает по нежелательным проводящим путям в нормальных условиях эксплуатации.
При этом следует понимать, что даже в исправной проводке и оборудовании токи утечки так или иначе есть, но их суммарная величина в линии не должна превышать допустимых значений.
Харечко Ю.В. конкретизирует некоторые особенности, которые касаются понятия “ток утечки”:
« Любое качественное электрооборудование имеет какие-то токи утечки, которые начинают протекать в проводниках электрических цепей при его включении. Если выполнять защиту от токов утечки, электрооборудование невозможно будет использовать, поскольку любое его включение будет инициировать срабатывание защитных устройств, которые будут отключать электрические цепи. В условиях повреждений, когда происходят замыкания на землю, протекают токи замыкания на землю. Защитные устройства обнаруживают токи замыкания на землю и отключают защищаемые ими электрические цепи или сигнализируют о появлении замыканий на землю. »
Предельные значения токов утечки
Если электрооборудование имеет ток утечки, не превышающий нормативное значение, его рассматривают в качестве кондиционного электрооборудования. В противном случае его следует рассматривать в качестве некондиционного электрооборудования, которое подлежит ремонту или утилизации. Рассмотрим максимально допустимые значения токов утечки, установленные нормативными документами для некоторых видов электрооборудования.
В разделе 13 «Ток утечки и электрическая прочность при рабочей температуре» стандарта ГОСТ IEC 60335-1-2015 [3] установлены следующие максимально допустимые значения тока утечки для основных видов бытового электрооборудования:
- для приборов класса II и частей конструкций класса II – 0,35 мА (амплитудное значение);
- для приборов класса 0 и класса III – 0,7 мА (амплитудное значение);
- для приборов класса 0I – 0,5 мА;
- для переносных приборов класса I – 0,75 мА;
- для стационарных электромеханических приборов класса I (с приводом от двигателя) – 3,5 мА;
- для стационарных нагревательных приборов класса I – 0,75 мА или 0,75 мА на кВт номинальной потребляемой мощности прибора в зависимости от того, что больше, но не более 5 мА.
Для комбинированных приборов общий ток утечки может быть внутри ограничений, установленных для нагревательных приборов или для электромеханических приборов в зависимости от того, что больше, но не суммируя оба предела.
В некоторых стандартах комплекса ГОСТ IEC 60335 «Бытовые и аналогичные электрические приборы. Безопасность» для отдельных видов бытового электрооборудования установлены иные значения максимально допустимых токов утечки. Например, в ГОСТ IEC 60335-2-6-2016 [4], для стационарных электроплит, духовых шкафов, конфорочных панелей и аналогичных нагревательных приборов класса I максимально допустимое значение тока утечки установлено равным 10 мА.
В разделе 13 «Ток утечки» стандарта ГОСТ Р МЭК 60745-1-2009 [5] установлены следующие максимально допустимые значения тока утечки для основных видов электрического инструмента:
- для инструмента класса I – 0,75 мА;
- для инструмента класса II – 0,25 мА;
- для инструмента класса III – 0,50 мА.
Соответствие фактического тока утечки электрического инструмента максимально допустимому значению тока утечки в стандарте ГОСТ Р МЭК 60745-1-2009 проверяют с помощью специального испытания, которое выполняют при напряжении питания, равном 1,06 номинального напряжения. До выполнения испытаний отсоединяют защитное сопротивление. Испытания на ток утечки выполняют с переменным током. Испытания инструмента, предназначенного только для постоянного тока, не проводят.
Почему происходит утечка тока. Причины утечки тока
Ошибка при подключении проводки в доме.
Неопытные электрики или сами жильцы путают последовательность подключения, например соединяют ноль вместо земли или выводят несколько проводов на одну клемму.
Испорченная изоляция.
Такое часто случается в старых домах, где проводка гниет, потому что ее не меняют десятилетиями. Кроме того, изоляция плавится из-за скачков напряжения или чрезмерной нагрузки, когда к сети одновременно подключают несколько электроприборов.
Чем опасна утечка тока
Безопасное значение тока утечки указано в ГОСТах и техпаспорте оборудования. Например, для стиральной машины с мощностью 2,5 кВт допустимый ток утечки 5,6 мА.
Превышение этого значения в УЗО чревато опасными последствиями. Если человек прикоснется к корпусу прибора, проводу или штепсельной вилке, его ударит током. В зависимости от силы удара это может привести к травме или смерти.
При утечке тока идет перерасход электроэнергии – даже при отключенных приборах ток проходит через счетчик. Например, вы уезжаете на несколько дней в отпуск, возвращаетесь – а один работающий холодильник намотал десятки киловатт. Если с самим холодильником все в порядке, значит, где-то возникла утечка.
Как определить утечку тока в доме
Самый простой способ – индикаторная отвертка. Аккуратно прикоснитесь щупом индикатора к корпусу каждого прибора в доме. Если светодиод загорелся, значит, есть утечка.
Профессионалы проверяют приборы мультиметром. При утечке тока мультиметр показывает сопротивление выше 20 Мом.
Как определить утечку тока в автомобиле
В ходе проверки утечки тока в автомобиле можно обнаружить следующие неполадки:
- используется старый аккумулятор;
- вы забыли отключить огни габаритов, фары, автомагнитолу;
- изоляция проводки испортилась;
- на гнездах подключения автоприборов, на контактах клеммных колодок толстый слой пыли, в результате они окислились;
- монтаж дополнительных приборов производился халатно, в результате произошло КЗ проводки;
- крепления из металла повредили проводку;
- провода, размещенные близко к мотору, оплавились.
Проверка утечки тока мультиметром
Проверка утечки тока в автомобиле мультиметром происходит следующим образом: в разрыве массы либо плюсового участка определяем объем потребляемого электротока. Причем наименее опасной считается схема определения в разрыве массы. Чтобы провести такую проверку, придерживаемся следующей инструкции:
- настраиваем мультиметр — показания тока от 10 до 20 ампер;
- отключаем минусовую клемму с аккумулятора;
- подключаем шнур мультиметра к клемме АКБ;
- второй шнур мультиметра — на снятом проводе.
Не обязательно придерживаться полярности, когда проводите проверку утечки тока в автомобиле мультиметром. Прежде чем начать тестирование, следует заглушить автомобиль и вытащить ключ зажигания
Если вы все сделали верно, мультиметр покажет объем потребляемого электротока. Если полученное значение превышает 15–80 мА, то в автомобиле есть утечка тока. Следовательно, придется найти неисправную цепь.
Как проверить утечку тока мультиметром или другими приборами
Понятие «ток утечки» знакомо каждому электрику. Ээто коварное явление ничего хорошего не обещает. Наоборот, оно означает большие проблемы — от риска возгорания до поражения электрическим током.
Как и чем определить утечку тока, какая величина опасна, а также причины возникновения этого явления рассмотрены в данной статье.
Определение
От точности определения того или иного явления зависит очень много. Поэтому обратимся к действующему ГОСТ IEC 61008-1-2020. Требуемое нам определение найдём в пункте 3.1.2.
Из этого определения ясно, что для образования тока утечки нужно условие — пониженное сопротивление изоляции. То есть не полное повреждение изоляции, которое приводит к замыканию на землю или к короткому замыканию, а такое, при котором электрическая цепь будет функционировать.
Токи утечки на землю могут быть в любом исправном электроприборе или проводке.
Однако полностью отстроить чувствительность устройств защиты, чтобы они срабатывали даже при наличии малейшего тока утечки, нельзя. В таком случае возможны частые ложные срабатывания.
Допустимые значения
Теперь разберёмся с допустимыми значениями тока. Для этого воспользуемся пунктом 7.1.83 ПУЭ.
Для лучшего понимания приведу простой пример. Допустим, у нас имеется электрический нагреватель, потребляющий ток 10 А. Длина проводки, при помощи которой подключён этот нагреватель, равна 100 м.
Теперь рассчитаем величину допустимого тока утечки. Для нагревателя этот параметр равен 0,4*10=4 мА. Этот же показатель для проводки составит 0,01*100=1 мА. Складываем вычисленные данные и получим 5 мА. Значит, это и будет допустимым значением в нашем случае.
Конкретные значения требуемого параметра ищите в технической документации электроприбора.
Как найти утечку тока
Используя любой электроприбор, помните, что идеальной изоляции не существует. С данной проблемой придётся столкнуться, это вопрос времени.
Способы определения утечки тока для разных бытовых приборов в лабораторных условиях подробно описаны в ГОСТ IEC 60335-1-2015. Однако в простых условиях для определения утечки в проводке квартиры или на корпусе электроприбора можно воспользоваться индикаторной отвёрткой или специальными измерительными приборами.
Если есть сомнения — вызывайте специалиста!
Как проверить утечку индикаторной отвёрткой? При её использовании процесс самый простой — прикасаемся щупом к корпусу электроприбора, металлическим трубам, радиаторам водяного отопления и тому подобному. Если индикатор не светится, значит, утечки нет. Если он начал даже немного светиться — утечка есть.
Другой признак – неоправданно высокое потребление электроэнергии каким-либо электроприбором. Например, после длительного отсутствия в доме или квартире хозяин замечает, что расход электроэнергии у холодильника, который был единственным потребителем электроэнергии всё это время, резко возрос. Возможно, из-за старения изоляции случилась утечка тока. Поэтому счётчик и намотал так много киловатт-часов.
Можно ли измерить мультиметром
При наличии мультиметра проверяют состояние внутренней изоляции, переведя его в режим омметра. Предел измерения устанавливают на отметку 20 МОм.
Проверяемый электроприбор отключают от электросети — вынимают вилку из розетки. Затем последовательно измеряют сопротивление между корпусом прибора и каждым из штырей вилки. Если изоляция электроприбора исправна, то омметр будет показывать сопротивление больше 20 МОм.
Измерительные клещи с функцией измерения дифференциального тока
Измерить утечку в электропроводке без нарушения её целостности можно при помощи измерительных клещей. При этом используют как прямой метод — замер силы тока, протекающего через один проводник, так и дифференциальный.
В последнем случае необходимо померить ток, проходящий через два или несколько проводников. Если утечки нет, то показания прибора будут равны нулю. При таком методе измерения учитывайте направление тока в проводниках.
Проверяем потребителей мегаомметром
Пункты 39.28 — 39.31 ПОТЭЭ требуют, чтобы испытания мегаомметром проводились только обученным персоналом с соблюдением всех требуемых мероприятий.
Если этими требованиями пренебречь, результаты могут быть плачевными. Мегаомметр является прибором, предназначенным для измерения величины сопротивления в широком диапазоне, при этом на испытываемое оборудование подаётся высокое напряжение. Разумеется, не каждый электроприбор его выдержит.
Кратко описать процесс можно так:
- Отключаются и заземляются токоведущие части.
- Снимается заземление, подключаются щупы мегаомметра к токоведущим частям.
- Проводятся замеры сопротивления между фазами, между нулём и фазой, между нулём и проводом рабочего заземления.
При проверке многожильных кабелей проверяется сопротивление каждой жилы. Остальные проводники собираются в один жгут. Показания должны быть не меньше 20 МОм.
Откуда возникает
Теперь разберёмся, что является причиной возникновения утечки электроэнергии в доме или в квартире:
- Нарушение изоляции. Причина – как старение изоляции, так и перегрев проводника из-за воздействия тока. Другая причина – механические воздействия.
- Ошибки при монтаже. Например, присоединение нулевого защитного проводника к клемме нулевого рабочего проводника и тому подобное.
В сетях с изолированной нейтралью утечка тока вполне возможна. Простой пример – высоковольтные воздушные линии электропередач напряжением 6-35 кВ.
Допустим, произошёл срыв вязки и провод упал на траверсу опоры. Отметим, что все части опоры соединены с заземляющим контуром. Таким образом, нет разницы, упал ли провод одной фазы на землю или лежит на траверсе опоры.
Релейная защита не отключит такую линию, а значит, подойдя к такой опоре или проводу на расстояние ближе 8 метров, незадачливый прохожий может попасть под действие шагового напряжения. Будьте внимательны!
Заключение
Величина тока утечки в электропроводке или в электроприборе может быть меньше во много раз, чем уровень тока установки защитного аппарата. Человек может полностью потерять способность самостоятельно освободиться от соприкосновения с токоведущей частью прибора уже при токе 16 мА. При токе 100 мА наступает остановка сердца.
Даже если прикосновение к корпусу электроприбора вызывает только неприятные ощущения — пощипывание или покалывание, обратите на это самое пристальное внимание и не затягивайте с проверкой при помощи приборов. Ведь ток, проходящий через тело человека, зависит от сопротивления кожи, которое, как известно, зависит от влажности среды, наличия ран или царапин и тому подобного.