Ток утечки кабеля что это

Ток утечки в электрических сетях

Схематически на рисунке изображен путь, который ток утечки проложил себе по телу человека. Почему ток пошел по телу в данном примере? Потому что сопротивление между корпусом и токоведущими частями установки по какой-то причине уменьшилось. Если корпус установки с поврежденной изоляцией заземлен, то ток утечки двинется к земле, и в месте контакта корпуса с землей из-за разогрева может случиться возгорание.

Ток утечки на землю разогреет место крепления провода заземления к корпусу, это и опасно пожаром. Если такое случится например на объекте горнодобывающей промышленности, где высока вероятность обильного выделения горючих взрывоопасных газов или иных легко воспламеняющихся веществ, это может привести к большой трагедии.

Как защитить от поражения электрическим током Вы можете прочитать здесь.

Для сетей с глухозаземленной нейтралью вышеописанная проблема, к сожалению, типична. Но есть и другая не менее опасная возможность. Для трехфазных сетей с изолированной нейтралью характерна утечка тока между фазами по земле через изоляторы, корпус, опоры ЛЭП, в случае если повреждена изоляция хотя бы одной из фаз.

Сопротивление параллельно соединенных изоляторов и опор уменьшается пропорционально их количеству, и при поврежденной изоляции шаговое напряжение может превысить безопасное для человека значение. В любом случае, если норма тока утечки превышена, необходимо срочно осуществить поиск источника неисправности и устранить утечку.

Итак, величина тока утечки связана с сопротивлением изоляции проводников, которое может быть как очень большим, так и малым при нарушенной изоляции. Так или иначе, через любую изоляцию всегда протекает хоть и очень мизерный, но реальный ток от токоведущей части установки, находящейся в данный момент под напряжением, к заземлению или к другой фазе.

Безопасное значение тока утечки регламентировано, его можно посмотреть в документации на соответствующее оборудование, но по причине работы устройства в агрессивной внешней среде, изоляция может повредиться, и ток утечки тогда возрастет. Для защиты от неприятных последствий необходимо применять «устройства защиты от токов утечки на землю».

Другие статьи

Электрощит для квартиры и частного дома: основные отличия

Электрический щит – это в первую очередь защита жизни и здоровья человека от поражения электрическом током, а во вторую защита имущества в виде не только электроприборов, но и дома, жилья в целом.

Купить розетки и выключатели в квартиру. Какие выбрать?

Электроустановочные изделия уже давно стали элементом интерьера.

Уличные светильники: организация освещения в частном доме и на придомовой территории.

Правильно организованная подсветка загородного дома уличными светильниками должна быть не только функциональной, но и отвечать всем нормам безопасности.

Разводка электрики в деревянном доме

При монтаже проводки в деревянном доме своими руками очень важно соблюсти все меры безопасности и позаботиться о качественных элементах электрооборудования.

Характерные признаки

Обладая понятием, что такое утечка электричества, причинами возникновения и сопутствующим опасными последствиями, хозяину дома или квартиры не мешает знать, как определить электрооборудование с пониженным сопротивлением изоляции. Для начала следует твердо усвоить, если при прикосновении к электрическому прибору, к трубопроводам или стенам в помещении, ощущается даже едва уловимое воздействие электричества, в электросети дома или квартиры имеет место утечка тока. Потеря сопротивления изоляции может произойти, как в неисправных потребителях электроэнергии, так и в проводке. Частый признак опасного явления — когда в ванной бьет током.

Негативное влияние и последствия токовых утечек

Утечка тока оказывает негативное влияние не только на технику и оборудование. Всем известно, что проводники с электрическим током создают вокруг себя магнитное поле промышленной частоты. Основными источниками таких полей служат силовые трансформаторы, электродвигатели, распределительные устройства. Электрический ток выделяется из всех систем электроснабжения, имеющихся в здании. Действие магнитного поля наиболее активно на расстоянии 15-20 см от источника. По мере удаления, его действие постепенно снижается.

Магнитное поле, вызванное токами утечки, оказывает заметное негативное влияние на компьютерную технику. Нередко происходит искажение изображений на мониторе, которые становятся дрожащими или плавающими. Растр покрывают цветные пятна. В некоторых случаях наблюдается полное или частичное исчезновение картинки в течение нескольких секунд.

Магнитное поле отрицательно влияет не только на изображение. Под его воздействием в информационных кабелях происходит индуцирование переменных токов промышленной частоты. Поэтому сбои в работе оборудования могут возникнуть даже при наличии нормальной системы заземления. На работу компьютерных систем отрицательно влияют переменные токи, протекающие по металлическим конструкциям и трубам, нулевым защитным проводникам, оболочкам телекоммуникационных кабелей. Это приводит к сбоям и зависаниям компьютеров, в интерфейсных, информационных и сигнальных кабелях появляются токи помех. Нарушается нормальная работа прочего офисного оборудования.

Токи утечки в электроустановках зданий

Центр электромагнитной безопасности
Петухов В.С.
к.т.н., член IEEE
Соколов В.А.
Меркулов А.В.
Красилов И.А.

Неоднократные заявления о возможном кризисе значительной части технической инфраструктуры в коммунальном хозяйстве, а также в промышленности, как об одном из основных факторов «проблемы 2003 года», похоже, стали воплощаться в жизнь

Введение

Неоднократные заявления о возможном кризисе значительной части технической инфраструктуры в коммунальном хозяйстве, а также в промышленности, как об одном из основных факторов «проблемы 2003 года», похоже, стали воплощаться в жизнь. Россия столкнулась с резким ухудшением состояния инженерных систем зданий и сооружений жилого и офисного типов. На фоне этого происходит увеличение энергопотребления, внедрение современных технических систем, работающих в автоматических режимах (вентиляции, кондиционирования, пожаротушения, дымоудаления и т.д.), постоянно возрастает количество компьютерной и другой цифровой офисной и бытовой техники. Центр электромагнитной безопасности уже более 7 лет выполняет экспертные и технические работы в жилых и офисных зданиях г. Москвы. Собственные данные, анализ материалов, опубликованных в отечественной и зарубежной научно-технической литературе, а также предоставленных Международным обществом инженеров электротехники и электроники (IEEE), позволили выделить особенности состояния систем электроснабжения современных офисных зданий г. Москвы, прямо влияющие на техническую инфраструктуру здания, включая компьютерное и коммуникационное оборудование, систему трубопроводов здания, а также непосредственно на состояние здоровья людей.

Постановка проблемы

При проектировании и монтаже новых систем электроснабжения зданий, а также при реконструкции старых внедряется трех- и пятипроводная схема подключения электрооборудования, то есть фактически к фазным и нулевому рабочему проводникам добавляется нулевой защитный проводник. Практически любая неочевидная ошибка в подключении электрооборудования в этих схемах (наиболее часто встречается подключение нулевого рабочего проводника к клемме нулевого защитного, и наоборот, либо подключение под один контактный зажим обоих проводников) приводит к появлению неконтролируемого растекания токов по металлоконструкциям и трубопроводам систем водоснабжения и отопления зданий (рис.1, 2). Таким образом, ошибки монтажа электроустановок зданий можно считать основной причиной возникновения токов утечки.

Помимо ошибок монтажа существует ряд других причин, приводящих к возникновению токов утечки:

• повреждение изоляции нулевых рабочих проводников, которое может происходить либо из-за перегрева последних, либо в результате механических повреждений;
• ухудшение состояния контактных соединений в цепях нулевых рабочих проводников;
• повреждение изоляции электропотребителей.

Рис.1. Правильное подключение нулевого рабочего и нулевого защитного проводников

Рис.2.Неправильное подключение нулевого рабочего и нулевого защитного проводников

Последствия наличия токов утечки в электроустановках здания

Магнитные поля промышленной частоты

Токи утечки влияют не только на инженерные системы здания и компьютерное оборудование, но и оказывают негативное воздействие на здоровье людей. Известно, что магнитное поле в окружающем пространстве создается проводниками с током. Таким образом, причина появления магнитных полей промышленной частоты (МП ПЧ) вблизи силовых трансформаторов, электродвигателей, распределительных устройств очевидна. Установлено, что источниками электромагнитного загрязнения в промышленных и жилых зданиях, кроме паразитного излучения электромагнитного поля различными приборами, является протекание постоянных и переменных токов по металлоконструкциям и трубопроводным системам зданий; источниками таких токов практически всегда являются системы электроснабжения этих же зданий. Кроме того, из электротехники хорошо известно, что суммарный ток по линиям питания однофазных и трехфазных нагрузок при отсутствии токов утечки тождественно равен нулю, и магнитное поле, создаваемое протекающими в таких (без утечек) кабельных линиях токами на удалении от них более 15-20 см, также пренебрежимо мало. При появлении в кабельной линии тока утечки именно этот ток создает в окружающем пространстве магнитное поле, медленно убывающее с увеличением расстояния от рассматриваемого кабеля. Диаграмма на рисунке 3 иллюстрирует результаты анализа специалистами ЦЭМБ характеристик источников МП ПЧ, сделанные на основе собственных данных за период 1997-2002 гг.

Рис. 3. Распределение источников по типам от общего числа обследованных помещений

Влияние электромагнитных полей на здоровье людей

«Предполагается, что медицинские последствия, такие как заболевания раком, изменения в поведении, потеря памяти, и многие другие состояния, включая рост числа самоубийств, являются результатом воздействия электромагнитных полей» (из обоснования Международной научной программы (1996 2005 гг.) Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по биологическому действию ЭМП). По результатам исследований, выполненных нашими специалистами в помещениях офисного типа, оснащенных ПЭВМ, на рабочих местах персонала в 70 % случаев наблюдалось превышение нормативных уровней по электрическому полю в 1,5 10 раз, а по магнитному полю в 2 40 раз. Учитывая потенциальную опасность ЭМП для здоровья населения, в нашей стране разработаны и введены в действие Санитарные нормы, по ряду параметров являющиеся самыми жесткими в мире.

Влияние ЭМП на компьютерное оборудование

Если персональный компьютер находится в помещении, по стенам, за потолком или под полом которого проходят кабельные линии с токами утечки, вызывающие повышенный уровень магнитного поля, то изображение на видеомониторе может заметно искажаться («плыть» или «дрожать»). Известны случаи, когда растр покрывается цветными пятнами различных оттенков, а иногда изображение полностью или частично пропадает на несколько секунд, и появляется вновь. Очевидно, что работать за таким монитором невозможно и вредно. Следует заметить, что в соответствии с требованиями СанПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» предельно допустимое значение плотности магнитного потока, создаваемого компьютером, на рабочем месте пользователя не должно превышать 0,25 мкТл в диапазоне частот 5-2000 Гц, т.е. наличие «дрожания» изображения видеомонитора свидетельствует о как минимум 2-4-х кратном превышении данных требований.

Помимо «дрожания» изображения, магнитное поле, вызванное токами утечки по кабельным линиям, а также протеканием токов по металлоконструкциям и трубопроводам здания, при определенных условиях может индуцировать в проводниках информационных кабелей переменные токи промышленной частоты. Таким образом, даже при правильно выполненной системе заземления информационного оборудования, в пределах какого-либо, отдельно взятого участка локальной вычислительной сети, наличие вышеописанных проблем в других частях здания с большой долей вероятностью может привести к сбоям в работе информационных и компьютерных систем по всему зданию.

Протекание токов по системе заземления здания, а значит и по основной системе уравнивания потенциалов также приводит к ряду негативных последствий, как для компьютерных систем, так и для систем электроснабжения в целом. Поскольку в основную систему уравнивания потенциалов входят нулевые защитные (РЕ) проводники, металлические трубы всех инженерных коммуникаций, металлические части каркаса здания, заземляющее устройство молниезащиты, металлические оболочки телекоммуникационных кабелей, то протекание по ним переменных токов может вызывать сбои и «зависания» компьютерных сетей, появления токов помех по интерфейсным, информационным и сигнальным кабелям, а также невозможность нормальной работы другого офисного и электронного оборудования (рис.4.)

Рис.4. Ток по интерфейсному принтерному кабелю параллельного (LPT) порта

Влияние токов утечки на выполнение современных требований по обеспечению пожаро- и электробезопасности в зданиях

Наличие токов утечки по кабельным линиям не позволяет использовать современные средства обеспечения пожарной и электробезопасности — устройства защитного отключения, предписанные Государственными стандартами Российской Федерации, инструктивными письмами Главгосэнергонадзора РФ и Главного управления государственной противопожарной службы МЧС России.

С 1 июля 2000 г. введено в действие новое (7 издание) раздела 6 и глав 7.1 и 7.2 раздела 7 «Правил устройства электроустановок (ПУЭ)». В частности, в нем указывается на необходимость установки устройств защитного отключения, обеспечивающих требуемый в настоящее время уровень обеспечения электро- и пожаробезопасности, и, как следствие этого, недопустимость наличия токов утечки в системах электроснабжения зданий.

Коррозионное действие токов утечки

Действие токов утечки на трубопроводные системы приводит к тем же последствиям, что и коррозионное действие постоянных и переменных блуждающих токов. В период с 1996 по 2002 год были выполнены прямые осциллографические измерения токов, протекающих по внутренним трубопроводам систем отопления и водоснабжения зданий на более чем 200 объектах г. Москвы. В ходе работ было зафиксировано, что по трубопроводам протекают переменные токи промышленной частоты с от 0,1 до 18,2 А, распределение токов приведено на рис. 5.

Рис. 5. Гистограмма распределения зарегистрированных токов по внутренним трубопроводам зданий (всего 2095 измерений).

На основании собственных данных, а также экспертных заключений Всероссийского НИИ Коррозии и Ассоциации разработчиков и производителей средств противокоррозионной защиты для топливно-энергетического комплекса (КАРТЭК) [6,7], можно сделать вывод о прямой корреляции между скоростью коррозии внутренних трубопроводов зданий и величиной протекающих по ним переменных и постоянных токов.

В последнее время с целью исключения коррозионного повреждения внутренних трубопроводов зданий наметилась тенденция по замене металлических водопроводных труб на пластиковые. По этому поводу необходимо высказать следующие соображения:

1. Причиной ускоренной точечной (питтинговой) коррозии труб в 98 % случаев является протекание по ним тока, то есть трубы де-факто являются элементами системы электроснабжения.
2. При замене металлических труб на пластиковые решается вопрос об устранении их электрохимической коррозии, но одновременно может существенно возрасти нагрузка на нулевые рабочие проводники и в значительной степени увеличиться сопротивление петли «фаза-ноль», что приводит к уменьшению величины токов короткого замыкания.
3. Вышеуказанные обстоятельства могут привести к недопустимому увеличению сопротивления и/или отгоранию нулевых рабочих проводников, вследствие чего напряжение у потребителей наименее нагруженных фаз резко возрастает, что зачастую приводит к выходу из строя электрооборудования и пожарам.
4. При увеличении сопротивления петли «фаза-ноль» возможно несрабатывание устройств защиты от коротких замыканий (автоматических выключателей) вследствие возникшего после замены труб несоответствия уставок автоматических выключателей и уменьшившихся величин токов короткого замыкания.

ПУЭ допускает использование водопроводных труб в качестве защитного заземляющего проводника. Поэтому в целях обеспечения электробезопасности при замене металлических труб на пластиковые требуется особенно тщательная проверка наличия заземления и зануления и измерения величины сопротивления в этих цепях.

Технические и экономические аспекты решения проблемы

Мы видим, что вопрос возникновения токов утечки затрагивает целый комплекс как инженерно-технических проблем, так и проблем, связанных со здоровьем людей. Именно поэтому необходимо профессионально подходить к их рассмотрению, сопоставляя все возможные варианты решения в техническом плане и с точки зрения экономической целесообразности.

Рассмотрим наглядный пример. Как правило, при выявлении источника повышенного уровня магнитного поля первой реакцией является желание «заэкранировать» источник. Однако на практике магнитное экранирование представляет достаточно сложную инженерно-техническую задачу, но принципиально решаемую. Для реализации этого способа необходимо выполнить длительный мониторинг величин плотности магнитного потока в помещениях. Затем по полученным данным рассчитать параметры магнитного экрана. К сожалению, в настоящее время в России материалы для экранирования магнитного поля не выпускаются. Для того, чтобы выполнить магнитное экранирование участка кабельной линии длиной 50 м с током утечки до 10 А и снизить величины плотности магнитного потока, необходимо изготовить экран площадью 550 кв. м. Только закупочная стоимость материала для экрана составит 203500,00 долларов США. Дополнительно надо учесть затраты на предпроектное обследование помещения и проектирование экрана, его доставку, таможенную очистку и монтаж, который займет порядка 1-2 месяцев при полной остановке работы в рассматриваемом помещении. Таким образом, экранирование магнитных полей, в условиях нашей страны, является экономически невыгодным мероприятием.
Для решения проблемы в вышеописанной ситуации наиболее рациональным методом является уменьшение создающего магнитное поле тока, т.е. устранение самой первопричины. Этот способ требует диагностики системы электроснабжения здания, а именно обследование систем защитного заземления и зануления и последующих работ по обнаружению и устранению токов утечки на металлоконструкции и трубопроводы.

В соответствии с отечественной и международной нормативной документацией, а также основываясь на большом практическом опыте работы по устранению токов утечки, можно предложить следующие технические мероприятия:

1. Определить наиболее вероятные источники токов и возможности их попадания на металлоконструкции и трубопроводы здания.
2. Выполнить комплекс работ по выявлению и устранению токов утечки.
3. Провести полный комплекс стандартных проверок электроустановки здания.
4. Выполнить проверку наличия, правильности выбора сечений и монтажа нулевых защитных проводников.
5. В целях недопущения возникновения токов утечки и обеспечения современных требований по пожаро — и электробезопасности разработать проект установки устройств защитного отключения (УЗО).

Как найти утечку тока

Для того, чтобы найти в электросистеме участок, отвечающий за потери, нужно заглушить двигатель, подождем примерно 15 минут.

После того, как все электроприборы ушли в спящий режим, начинаем проверку.

Снимаем плюсовую клемму на АКБ, подключаем между снятой клеммой и плюсовым выводом мультиметр и проверяем ток утечки.

Теперь нужно по одному вынимать все плавкие предохранители из коробки, каждый раз проверяя показатели на табло прибора.

Если после снятия очередного предохранителя ток утечки вернется в приемлемые нормы, то нужно будет проверить за какие именно системы отвечает плавкая вставка.

Утечка зафиксирована и нужно будет тщательно проверить весь участок электроцепи, включая провода, клеммы, гнезда и сам электроприбор, к которому подводится электричество.

Может быть ситуация, когда проверка предохранителей ничего не дала. В этом случае нужно проверять сам блок предохранителей, возможно, проблема в замыкании дорожек в ней.

Также нужно проверить питание стартера и генератора, утечки из-за грязной поверхности на АКБ, подключенное дополнительное оборудование, такое как звуковые приборы, автосигнализацию и др.

Даже если кажется, что утечки не слишком превышают максимальные, махать рукой на это обстоятельство не стоит. Летом проблема может быть незаметной.

Однако зимой, когда аккумулятор разряжается намного быстрее, может оказаться, что генератор не будет справляться с полно зарядкой батареи.

В этом случае есть риск оказаться без возможности завести двигатель.

Во время проверки нужно обязательно выключать двигатель. Иначе определить утечки будет невозможно из-за работы множества электроприборов и продолжающейся подзарядки аккумулятора генератором.

Чаще всего утечка возникает в подкапотном пространстве, так как в нем на провода и контакты воздействуют множество неблагоприятных факторов: влага, мороз, грязь, вибрация, жар от двигателя и т.д.

Поэтому прежде всего нужно проверять электросистему здесь. Следующий этап – проверка проводов и приборов в салоне.

Организация проверки

Последовательность проверки отдельных цепей по описанной выше схеме не имеет значения. Лучше это делать последовательно, чтобы случайно не пропустить одну из них. Если таковое возможно, то проверку начинайте с тех цепей, в составе которых имеется механический переключать, риски отказа которого повышаются из-за характерных для автомобиля жестких условий эксплуатации. Любой механический контакт, например, концевик лампочки освещения багажника или перчаточного ящика, может “залипнуть”, и лампочка будет гореть при закрытой крышке. Кроме того, в число проверяемых первыми стоит включить нештатные и/или установленные самостоятельно цепи, которые изначально обладают меньшей надежностью.

Особенности проверки сигнализации

Сигнализация как потребитель электроэнергии отличается от большинства остальных тем, что в активном состоянии может находиться в различных режимах. При проверке это учитывают тем, что дважды контролируют подаваемый в нее ток:

• первый раз сразу же после перевода в режим охраны;
• второй раз при переходе в ждущий режим, который происходит автоматически через пять минут после включения.

Первоначально ток заметно выше нескольких десятков мА, при переходе в ждущий режим он скачкообразно падает до полутора-двух десятков мА. При нарушении этих условий сигнализация неисправна.

Преимущество для потребителей

Если срабатывает классическое устройство защитного отключения, то к защищаемую этим устройством аппарату прекращается подача электроэнергии. Если вы имеете возможность предупредить аварию, и не пострадать при этом самому — то это самое рациональное решение. Приборы, которые только предупреждают об утечке тока, но не отключают сам агрегат, имеют возможность перевода электроустановки в щадящий режим работы или позволяют им закончить процесс, и только после этого отключают электричество. При этом подается сигнал, и у вас есть возможность разобраться с причиной утечки тока.