Що таке витік струму і які причини її виникнення?

• Що таке витік струму і чим вона небезпечна
• небезпека витоку
• Причини виникнення витоку струму
• наслідки
• Засоби захисту
• Як перевірити і знайти струм витоку своїми руками

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

В ідеальній електричного кола опір ізоляції прагне до нескінченності. На жаль, на практиці не все так однозначно. Якою б якісною була ізоляція проводу або інших струмоведучих елементів обладнання, це кінцева величина, а, отже, навіть при штатній роботі відбувається незначний витік струму. Ситуація докорінно змінюється, коли цей параметр перевищує встановлені норми, чим це загрожує і як визначити витік Ви дізнаєтеся прочитавши статтю.

Що таке витік струму і чим вона небезпечна

Почнемо з термінології. Точне визначення цього явища описано в ГОСТ 61140 2012 і ГОСТ 30331.1 2013, далі дослівно: «Електричний струм, що протікає в землю, відкриті, сторонні провідні частини і захисні провідники при нормальних умовах». Для більш детального опису явища наведемо як приклад еквівалентну схему 3-х фазної електричної мережі IT (ізольована нейтраль).

позначення:

• А, В, С - фази мережі.
• R _a, R _b, R _с - величина активного опору між землею і кожною фазою.
• З _а, С _b, С _с - параметри ємності ліній щодо землі.
• U _a, U _b, U _c - напруга кожної з фаз по відношенню до землі.
• I _a, I _b, I _c - струми витоку.

У наведеному прикладі активний опір R _a, R _b, R _з не прагнути до нескінченності, а цілком вимірювана величина. Відповідно і струмоведучих провідників ємність щодо землі (С _а, С _b, С _с) буде якусь величину більше нуля. Отже, в струмоведучих частинах з напругою U _a, U _b, U _c будуть утворюватися струми витоку I _a, I _b, I _c.

Шляхи таких струмів безпосередньо залежать від того, який тип заземлення використовується в системі. У наведеному прикладі з ізольованою нейтраллю (IT), витік відбувається через ізоляцію проводів в струмопровідні елементи обладнання. З них по провідникам, сполученим з ЗУ, йде в зону розтікання (локальну землю).

У системах з глухозаземленою нейтраллю (TN) струм витоку по шині PEN тече до ЗУ на вводі електроживлення.

небезпека витоку

Поки струм витоку відповідає прийнятим нормам, він не становить серйозної небезпеки. Коли опір ізоляції знижується, наприклад, при її пошкодженні, струм витоку різко зростає і може стати небезпечним для людини. На 1-й частині малюнка 2 схематично зображено шлях струму витоку (I _у) при торканні людиною корпусу електроустановки, в якій пошкоджена ізоляція корпусу R _і

При заземленні корпусу електроустановки (див. 2-ю часть рис.2) ураження електрострумом при торканні не відбувається, оскільки витік піде по шляху найменшого опору. Але в цьому випадку в місці кріплення захисного провідника (відзначено на малюнку червоним колом) може спостерігатися інтенсивне виділення тепла, що провокує виникнення пожежі.

Причини виникнення витоку струму

З наведеної вище інформації ми з'ясували, що витік відбувається завжди, навіть при штатній роботі електричного устаткування. Небезпеку становить перевищення нормальних показників. Давайте розглянемо ситуацію, коли перевищуються допустимі норми диференційних струмів, щоб встановити причини виникнення несправності.

З електроприладу в квартирі або будинку

Висока напруга може з'явитися на корпусі побутового електроприладу, наприклад, накопичувального нагрівача води (бойлера) або пральної машини. Як правило, причина цього порушення цілісності одного з ТЕНів або механічне пошкодження ізоляції. До чого призведе пробою на корпус, залежить від системи заземлення житлового приміщення. Розглянемо варіанти з трьохдротяним підключенням пральної машини в системі TN-CS і двопровідне підключення при заземленні TN-C.

Як видно з малюнка в разі пробою на заземлений корпус струм витоку буде на шину-PE, що призведе до спрацьовування електромагнітної або теплового захисту автоматичного вимикача, встановленого на лінію живлення електроустановки.

При двухпроводном підключенні витік струму не викличе спрацьовування АВ і пральна машина буде продовжувати працювати, поки не утвориться диференційний струм. Це може статися в разі одночасного дотику корпусу електроустановки і заземленого елемента конструкції будівлі або труб водопостачання. Струм витоку в цьому випадку піде від корпусу через тіло людини на землю (див. В рис.3). Величини струму в утвореній ланцюга буде недостатньо для спрацьовування АВ, але УЗО або діффавтомат виявить витік і зробить відключення обладнання.

У прихованій електропроводці в будинку або квартирі

Причини витоку в прихованих проводках безпосередньо пов'язані зі зниженням рівня ізоляції струмоведучих жил кабелю. Це може бути викликано наступними причинами:

1. Перевищення допустимого терміну служби проводки. Це досить поширене явище в будинках зведених 30-40 років тому і більш давніх спорудах. Згідно з нормативними документами (зокрема ВСН 58 88) термін експлуатації зірвати електропроводок, виконаних кабелем з мідними струмопровідними жилами, не може перевищувати 40 років. Для алюмінієвих проводів встановлений термін служби не більше 30 років.
2. Порушення режимів експлуатації. Якщо проводка піддавалася перевантаження, то велика ймовірність руйнування ізоляції внаслідок нагрівання струмоведучих жил.
3. Механічні пошкодження ізоляції проводу. Вони можуть бути нанесені через недотримання технології монтажних робіт або згодом під час свердління стін.

Не слід сподіватися на постійну величину опору ізоляції, при найменших підозрах слід перевірити цей показник.

В автомобілі

Розглядається нами явище нерідко спостерігається і в електромережі автомобіля. Причому ймовірність витоку може надаватися незалежно марки авто і його стану. Результат втрати струму в усіх випадках призводить до одного підсумку - розряду акумулятора. Пропонуємо розглянути найбільш ймовірні причини витоку струму в електричній мережі автотранспортного засобу.

З акумулятора

Основні функції АКБ полягають в запуску мотора автомобіля і забезпеченні харчування внутрішньої мережі, в тих випадках, коли генератор не справляється з цим завданням. Підзарядка акумуляторної батареї проводиться в процесі роботи двигуна, також крутного генератор. У припаркованої машини з вимкненим ДВС розряд АКБ відбувається за рахунок харчування підключеної електроніки (наприклад, сигналізації) і допустимого струму витоку.

Якщо недавно заряджений акумулятор швидко розрядився, не поспішайте звалювати на нього всю провину, цілком можливо, що відбулося перевищення допустимої величини витоку з наступних причин:

1. Пошкодження ізоляції бортової мережі, КЗ в блоці запобіжників.
2. Неправильно підключена електроніка і / або сигналізація споживає струм понад встановлену норму.
3. Забруднення або окислення клем акумулятора.
4. Підключення додаткових електричних приладів.

Як виміряти заряд автомобільного акумулятора і його витік, було описано на нашому сайті.

через генератор

Як показує практика, досить часто причина витоку через генератор пов'язана з «пробиттям» одного з діодів випрямного блоку. На представленому нижче малюнку приведена спрощена схема підключення АКБ до генератора, в якому «пробитий» один з силових діодів.

Як виробляти перевірку генератора, можна прочитати на нашому сайті.

через сигналізацію

Практично всі сучасні системи охорони для зниження споживання електрики з метою зниження розряду батареї переходять в режим «сну». Іноді може виникнути збій ПО або відбутися інша несправність, усунути яку досить складно. В результаті сигналізація споживає струм понад допустиму норму, що призводить до розряду АКБ. Особливо в цьому помічена китайська продукція.

З діодів, транзисторів, конденсаторів

В даних радіоелементи завжди присутній незначний рівень струму витоку, його показники зазначаються в даташит до кожного компоненту. При виході з ладу транзистора, діода або конденсатора цей показник може істотно збільшитися.

наслідки

Як ми вже говорили, протікання диференційних струмів відбувається навіть при наявності ізоляції належного рівня. Через їх низької величини не виникає деструктивних наслідків. Ситуація докорінно змінюється, коли витік перевищує допустиму норму. У таких випадках можливі такі наслідки:

• Загроза ураження електрострумом.
• Імовірність виникнення пожежі.
• Перебіг диференціального струму в мережі призводить до того, що навіть при відключених споживачах електроенергії за показниками приладів обліку буде спостерігатися витрата електрики.
• Електричний струм, проходячи через неізольовані струмопровідні конструкції, викликає їх прискорену корозію. Що можна наочно спостерігати на клемах акумуляторних батарей.
• Витік в бортовій мережі автомашини може викликати запалення проводки і практично завжди стає причиною розряду акумуляторної батареї, що створює проблеми ланцюга запалювання.

Перерахованих наслідків цілком достатньо, щоб усвідомити небезпеку диференціального струму, тому поговоримо про способи захисту і усунення витоку.

Засоби захисту

Найнадійніший спосіб захисту в ситуації, що розглядається - установка на лінію харчування УЗО або діффавтомата. Ці пристрої зроблять розрив ланцюга харчування, як тільки відбудеться витік, залишиться тільки приступити до її пошуку та усунення.

Не менш ефективно діє підключення корпусів електричних приладів до шини заземлення (PE), якщо є така можливість.

Знайти докладну інформацію щодо вибору та встановлення УЗО, АВ, діффавтоматов, а також отримати відомості про заземлення електрообладнання, Ви зможете на нашому сайті.

Як перевірити і знайти струм витоку своїми руками

Наведемо кілька непрямих способів, що дозволяють виявити витік:

• Якщо при відключенні від мережі всіх постійних споживачів електричної енергії, лічильник продовжити реєструвати витрата електроенергії, значить необхідно приступати до пошуку та усунення несправності. Тобто, шукайте витік.
• При наявності бойлера вода, що надходить з кранів, викликає відчуття проходження електрики.
• Спрацьовує захист УЗО або діффавтомата.
• В системі TN-CS відбувається відключення АВ.
• Швидко розряджається акумулятор автомобіля.

Тепер перейдемо до більш точним вимірам, для цього можуть знадобитися такі інструменти:

• Простий або безконтактний пробник напруги. З їх допомогою можна визначити наявність напруги на корпусі побутових приладів або змішувачах, тобто, виявити витік.
• Струмовимірювальні кліщі, замість них можна використовувати мультиметр з режимом амперметра. За допомогою цих інструментів знімаються показання амперметра, що дозволяє виміряти диференціальні струми. Після проведення вимірювань показники приладу (амперметра) порівнюються з допустимими параметрами. Звернемо увагу, що контакти амперметра можуть бути не пристосовані для виміру великих величин, в таких випадках струмові кліщі більш зручні.
• Авометр (необхідний для перевірки ізоляції). Діапазон вимірювання виставляється в мегаомах, якщо опір кілька сот кОм, то це говорить про недостатню ізоляції.

І кілька відео по темі (приклад того, як шукати витік струму в автомобілі):

Увага! Вимірювання опору повинно проводитися при повному відключенні джерела живлення, тобто нуля і фази для змінно напруги і плюса і мінуса в системах постійних струмів. Рекомендується перед перевіркою ізоляції провести заміри в режимі вимірювання постійної або змінної напруги (в залежності від типу мережі).

Радимо також почитати:

• Принцип роботи узо і схема підключення
• Що таке втрати електроенергії в електричних мережах?

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!