Измерители тока утечки реферат

Обновлено: 02.07.2024

Утечка тока , то есть протекание электричества там, где его быть не должно: в стенах, опорных конструкциях, через землю - это самая большая "головная боль" электрика. Блуждающие утечки, как и плохие контакты в соединениях это 90% всех неисправностей в проводке.

Но, в отличие от плохого контакта, утечку не видно и не слышно : не считая небольшого нагрева и повышенного расхода электроэнергии, она никак себя не проявляет. Ровно до того момента, как выделяемое тепло не станет чрезмерным и не возникнет пожар .

Вы удивитесь, но утечку отследить несложно . Нужно лишь собрать очень простое приспособление и обзавестись токоизмерительными клещами , стоимостью около 1000 руб. Оно того стоит. О том, как провести это измерение - читайте в нашей небольшой статье!

Приспособление для измерения

Возьмите готовый удлинитель, желательно мощный, на полтора квадрата, и аккуратно снимите часть его наружной оболочки . Проверьте, чтобы изоляция жил была не повреждённой! Если вам жалко портить удлинитель, соберите его сами , из шнура от неисправного утюга, электроплитки или другого прибора - нужно докупить розетку и присоединить её на второй конец шнура. Приспособление готово!

Как измерять утечку

Подключите прибор , который вы хотите проверить через наш самодельный удлинитель. Важно, чтобы розетка, в которую мы подключаемся, имела заземление , иначе измерение не получится. Обхватите клещами провод фазы или ноля , если вы хотите измерить ток, потребляемый прибором (мощность можно будет посчитать, умножив его на 220), а для измерения утечки - обхватите жилу заземления .

На видео выше, которое мы сняли специально для этой статьи, электрическая плитка имеет мощность 1000 Ватт (что подтверждается измерением тока потребления), а утечка равна 0,01 - 0,02 Ампера , что весьма опасно и показывает низкое качество, с каким была изготовлена плитка (мы достали её прямо из упаковки). Если бы она не была подключена к заземлению, то весьма ощутимо билась бы током .

Запомните - утечка в любом приборе должна равняться нулю ! При измерении утечки в щитке, небольшая утечка допускается, но также не должна превышать 0,01 Ампера на линию или 50 мА на всю квартиру (весь дом)

Заключение

Этим способом желательно проверить все приборы , имеющие металлический корпус , особенно старше 10 лет. Утечка тока - вещь опасная и непредсказуемая, поэтому лучше будет поймать и устранить её " в зародыше ".

Ток утечки (leakage current) — это электрический ток, протекающий в землю, открытые, сторонние проводящие части и защитные проводники при нормальных условиях (определение согласно ГОСТ 30331.1-2013 [1]).

Проведя очень большой анализ существующей нормативной документации Харечко Ю.В. в своей книге [2] заключает следующее:

Харечко Ю.В. также поясняет причину возникновения тока утечки [2]:

Устранить токи утечки можно лишь одним способом – отключив электроустановку здания.

Особенности

Харечко Ю.В. продолжает [2]:

Путь протекания тока утечки

Харечко Ю.В. в своей книге [2] описывает пути протекания тока утечки следующим образом:

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.

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.

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.

Технический отчет МЭК 62350 приводит следующие типичные примеры уровней тока утечки, которые может иметь распространенное электрооборудование: компьютеры – 1–2 мА; принтеры – 0,5–1мА; небольшое портативное электрооборудование – 0,5–0,75 мА; факсимильные аппараты – 0,5–1 мА; светокопировальные аппараты – 0,5–1,5 мА; фильтры – около 1 мА.

Измерение

Согласно требованиям стандарта ГОСТ IEC 60335-1-2015 [3] измерение токов утечки электрооборудования выполняют во время нормального оперирования прибора при самых неблагоприятных условиях его использования в течение промежутка времени, который может состоять из более чем одного цикла оперирования.

Во время испытаний бытового электрооборудования нагревательные приборы приводят в действие при 1,15 номинальной потребляемой мощности. Приборы с приводом от двигателя и комбинированные приборы питают напряжением, равным 1,06 номинального напряжения. Трехфазные приборы, которые в соответствии с инструкциями по монтажу являются также пригодными для однофазного питания, испытывают как однофазные приборы с тремя цепями, соединенными параллельно. До выполнения испытаний отсоединяют защитное сопротивление и фильтры подавления радиопомех.

Рис. 1. Принципиальная схема для измерения тока утечки при температуре оперирования для однофазного присоединения приборов класса II (на основе рисунка 1 из ГОСТ IEC 60335-1-2015)

На рисунке показано:

C – цепь рис. 4 стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010;
1 – доступная часть;
2 – недоступная металлическая часть;
3 – основная изоляция;
4 – дополнительная изоляция;
5 – двойная изоляция;
6 – усиленная изоляция.

Рис. 2. Принципиальная схема для измерения тока утечки при температуре оперирования для однофазного присоединения приборов иных, чем класса II (на основе рисунка 2 из ГОСТ IEC 60335-1-2015)

Примечание. Для приборов класса 0I и приборов класса I C (измерительный многополюсник) может быть заменен амперметром с низким полным сопротивлением.

Рис. 3. Принципиальная схема для измерения тока утечки при температуре оперирования для трехфазного присоединения приборов класса II (на основе рисунка 3 из [2])

На рисунке 3 обозначено:

Ток утечки измеряют посредством измерительного многополюсника, схема которого приведена на рис. 10 стандарта ГОСТ Р МЭК 60745-1-2009 [5], между любым полюсом источника питания и доступными металлическими частями и металлической фольгой с площадью не менее 20 × 10 см, находящейся в контакте с доступными поверхностями из изоляционного материала, соединенными вместе. Поэтому ток утечки, измеренный в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ Р МЭК 60745-1-2009, равен току прикосновения, измеренному в соответствии с требованиями стандарта МЭК 60990.

Рис. 5. Схема для измерения тока утечки при температуре оперирования для однофазного присоединения и трехфазных инструментов, пригодных для однофазного питания (на основе рисунка 5 из ГОСТ Р МЭК 60745-1-2009)

На рисунке 5 показано:

C – цепь рис. 10 (из ГОСТ Р МЭК 60745-1-2009) для измерителя тока утечки;
S – выключатель питания испытываемого изделия;
1 – доступная часть;
2 – недоступная металлическая часть;
3 – основная изоляция;
4 – дополнительная изоляция;
5 – усиленная изоляция;
6 – двойная изоляция.

Рис. 6. Схема для измерения тока утечки при температуре оперирования для однофазного присоединения и трехфазных инструментов, пригодных для однофазного питания (на основе рисунка 6 из ГОСТ Р МЭК 60745-1-2009)

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике Ток утечки, не исключение. В штатных условиях, электроток протекает через проводники внутри электроустановки, как и задумано конструктором разработчиком. От остальных токопроводящих элементов конструкции (металлические корпус, рама, каркас), проводники отделены изоляцией, сопротивление которой не позволяет создать электрическую цепь.

Если сопротивление изоляции по какой-то причине уменьшилось (повреждение, влажность, токопроводящая пыль и прочее), на корпусе или иных проводящих элементах установки появляется потенциал (фаза). Сам по себе ток утечки не возникнет, необходимо создать цепь, соединяющую электрический прибор с потенциалом на корпусе с землей или нейтралью.

Как он протекает

Вариант первый. Корпус или каркас электроустановки (холодильник, системный блок, стиральная машина и прочее) касается металлического проводника, имеющего контакт с землей. Это может быть батарея отопления, сырой бетонный пол в квартире, другая электроустановка, подключенная к заземлению. В точке касания замыкается цепь, и возникает тот самый ток утечки. В чем опасность? Локальный нагрев точки касания может привести к возгоранию. Если контакт надежный, сила тока возрастет до порога срабатывания устройства защиты (вводной автомат на щитке питания). При слабом касании будет наблюдаться искрение и тот самый локальный нагрев. Чаще всего это приводит к оплавлению и дальнейшему повреждению питающих проводов. Кроме того это явление провоцирует электромагнитные помехи.
Вариант второй. Корпус электроустановки не имеет контакта с заземленными предметами и сам не заземлен. При касании внешних панелей человеком, возникает нагрузка (тело человека является проводником), и через организм протекает электрический ток. Поскольку сопротивление в данном случае велико, сила тока недостаточна для срабатывания автоматов защиты. А вот вред здоровью, вплоть до летального исхода, может быть нанесен. Надеяться на то, что пользователь будет обут в обувь с резиновой подошвой недопустимо. Равно как считать, что пол с покрытием из линолеума защищает вас от поражения электротоком. Тем более, что при работе стиральной машинки, руки у хозяйки чаще всего мокрые, что снижает сопротивление кожи.И если в первом случае достаточно правильно подобранного автомата защиты, вариант второй требует более продвинутых мер. Например, включение в цепь питания УЗО, которое реагирует на небольшой номинал тока утечки, и провоцирует срабатывание защитного автомата.

Важно: Даже если вы уверены в исправности электроустановок и токопроводящих линий, периодическая проверка утечки тока обязательна в каждом помещении.

А как определить, есть проблема или нет? Для измерения тока утечки обычно вызывают бригаду мастеров электриков, которые проводят поиск проблемных установок с помощью прибора. На промышленных объектах эта процедура обязательна, равно как и при вводе в эксплуатацию жилого фонда. На крупных предприятиях больших городов — таких, как Москва, даже существуют штатные подразделения специалистов по этому вопросу.

А как самостоятельно проверить ток утечки в квартире или жилом доме? Ощущение покалывания электротоком, когда мокрой рукой касаешься корпуса стиральной машины — сомнительная и опасная диагностика.

Профилактика

Помимо явной опасности поражения электротоком или пожара, существуют более мелкие неприятности:

сбои в работе музыкальной, телевизионной аппаратуры, компьютерной техники;
помехи на радиоприемниках, мобильных и радиотелефонах, усилителях звука;
банальный выход из строя дорогостоящей аппаратуры: никакое устройство не рассчитано на протекание электротока через корпус;
повышенный расход электроэнергии, даже при выключенной бытовой технике.

Как с этим бороться?

Радикальный метод: тотальное выдергивание из розетки всех электроприборов, которыми вы не пользуетесь в настоящее время. Однако это не решение проблемы, рано или поздно случится неприятность.

Правильное решение — локализовать и устранить утечку тока в доме. Нужен ли для этого специальный дорогостоящий прибор? Не обязательно, искать проблему можно и доступными методами.

Важно! Все электроприборы, особенно выполненные в металлическом корпусе, должны быть заземлены!

Тогда любое нарушение изоляции или иная неисправность, которая приводит к появлению опасного потенциала на корпусе, приведет к срабатыванию защитных автоматов.

Не менее важно! Заземление без правильно подобранных автоматов отключения, также бесполезно, как подушка безопасности без ремней в автомобиле. Только комплексная защита сохранит вашу жизнь и оборудование.

Разумеется, заземление должно быть работоспособным и правильно организованным. В частном жилище это несложная задача, а в многоквартирном доме придется проконсультироваться в управляющей компании.

Лучшее средство профилактики — установка устройства защитного отключения (УЗО). Если на любом электроприборе произойдет утечка — УЗО будет срабатывать постоянно. Это и есть сигнал для поиска проблемы, а заодно и защита жителей.

Простые способы поиска утечек

Обычный визуальный осмотр может дать неожиданный результат. Всевозможные перетирания и разрушения изоляции на проводах найти несложно.

Осматривать нужно не только внешние провода, по возможности проверьте контактные колодки и жгуты проводки внутри электроплиты, стиральной машины или бойлера.

Затем необходимо сузить ареал поиска. Это можно сделать в случае, если у вас грамотно скомпонован вводной щиток: автоматы и УЗО разбиты по группам потребления и помещениям. Последовательно отключая ту или иную группу, вы сможете понять, на какой линии подключен неисправный электроприбор.

После определения линии подключения, поочередно отсоединяйте потенциально опасные электроустановки от сети и наблюдайте за поведением УЗО.

Если это не дало результата — воспользуемся доступными техническими средствами. Чтобы понять, как найти утечку тока, не обязательно иметь профильное образование. Все процессы описаны в школьном курсе физики. Когда вы не уверены в своих базовых знаниях электротехники, лучше воспользоваться услугами электриков профессионалов.

Индикаторная отвертка — практически идеальный (хотя и не точный с измерительной точки зрения) прибор для поиска. Принцип ее работы как раз построен на работе токов утечки. Достаточно найти участок металла без краски и коснуться измерительным контактом. Поверхность сантехнических приборов как раз может стать идеальным проводником электричества от бойлера или стиральной машинки.Необходимо включить все электроприборы в рабочий режим и пройтись по заранее составленному плану (чтобы ничего не забыть), коснувшись всех потенциально проблемных мест.
Бытовой мультиметр (при наличии диапазона измерения в десятках МОм). Здесь расчет простой: согласно ПУЭ (Правил устройства электроустановок), сопротивление изоляции обеспечивает безопасность при значении более 20 МОм.

Важно: Эта норма соответствует напряжению питания до 1000 В.

Если сопротивление меньше установленного значения, возможна утечка и пробой потенциала на корпус.

Как правильно замерить сопротивление изоляции в электроустановке?

отключаем электроприбор от питания;
устанавливаем режим работы измеряющего прибора в положение МОм, диапазон — десятки единиц;
надежно закрепляем один измерительный щуп на контактах вилки питания (поочередно);
второй щуп прикладываем к неокрашенным частям корпуса электроприбора.

Важно: В ходе измерения нельзя касаться контактов и оголенных частей корпуса руками. Иначе можно внести искажения в измеряемую величину.

Измерения с помощью специального оборудования

Существует ли профессиональный прибор для измерения тока утечки? Разумеется, но пользоваться им в домашних условиях нерационально (в смысле покупки). Другое дело, если такой прибор совмещен с мультиметром, и его функционал расширен.

Это так называемые токовые клещи, предназначенные для работы с проводниками без отключения электропитания.

Мало того, если электроприбор отключить от сети, померить ток утечки будет невозможно.

Как он работает? Истинное назначение клещей — бесконтактное определение токов нагрузки на силовых линиях. Почему нельзя использовать возможности прибора для иных целей? Охватить кабель питания можно только целиком, то есть фазный провод и нулевой будут в кольце вместе с заземляющим проводником. Замер не получится.

Использование токовых клещей для измерения тока утечки

Распускать силовой кабель на отдельные провода нежелательно, это опасно для дальнейшего использования. Выход есть: надо изготовить временный удлинитель, предназначенный исключительно для замеров.

распускаем кабель из общей наружной изоляции на три отдельных проводника;
подключаем электроустановку, на которой требуются измерения;
фиксируем данные, которые измерял прибор по каждому проводу.

Если значение отлично от нуля, ток утечки присутствует. Необходимо тщательно проверить всю внутреннюю электросхему внутри электроустановки. Если это невозможно сделать в домашних условиях — изделие отдается в ремонт в профильную мастерскую. Пользоваться им опасно. А при наличии в помещении УЗО, будет постоянно срабатывать защита.

Штатный режим измерения тока утечки предусмотрен, но для этого электроприбор должен иметь выносной (отдельный) заземляющий проводник. Если есть возможность подключить на корпус отдельную клемму — необходимо соединить переносной заземлитель с корпусом, и замерить клещами ток при включенном состоянии электроприбора.

Так же, как и в предыдущем случае, значение должно быть нулевым.

Специальные измерители токов утечки

Для общего образования рассмотрим специализированный прибор ИТВ 140Р. Он не предназначен для ремонтных измерительных работ, его задача — постоянный контроль за состоянием электроустановок.

Измерительная часть располагается в непосредственной близости от потенциального места утечки, а съем информации производится дистанционно. Поскольку речь идет об электроустановках, работающих под напряжением более 1000 В, такая предосторожность необходима для безопасности.

Разумеется, такие приборы в домашних условиях не применяются.

Еще один вариант специального прибора — емкостной дистанционный измеритель токов утечки. С помощью специального датчика электромагнитных волн, он определяет наличие электротока на заземляющих шинах. Однако стоимость такого оборудования слишком велика для личного пользования.

Что делать после обнаружения места утечки

Поскольку пользоваться электроприбором, у которого есть ток утечки, небезопасно, неисправность устраняется. Проводка с поврежденной изоляцией подлежит замене, простое оборачивание изолентой — временная мера.
Если причиной нарушения изоляции послужил элемент крепления (пережатый хомут из металла), способ монтажа надо изменить.
При обнаружении подтекания в контактных группах, достаточно устранить причину повышенной влажности.
Если причиной нарушения целостности изоляции стала вибрация (например, провод холодильника или стиральной машинки), необходимо переставить электроприбор.

После устранения проблем и причин нарушения изоляции, необходимо произвести повторное измерение тока утечки сразу после проведения работ. Затем, на проблемных электроприборах измерение производится регулярно, хотя бы один раз в месяц.

Измерение тока утечки по данной методике возможно только при условии применения электромеханических УЗО, например АСТРО*УЗО, поскольку электромеханические УЗО обладают высокой стабильностью значения отключающего тока — I_ (порога срабатывания).

1. Подключить к УЗО цепь нагрузки с помощью автоматического выключателя.

2. С помощью гибких проводников подключить к указанным на схеме клеммам УЗО измерительную цепь с переменным резистором (магазином сопротивлений) и миллиамперметром. Переменный резистор первоначально должен находиться в положении максимального сопротивления.

3. Плавно снижать сопротивление переменного резистора.

4. Зафиксировать показание миллиамперметра в момент срабатывания УЗО — I_изм.

5. Зафиксированное значение тока I_изм, используется для расчета Iут, по следующей формуле:

где:
I_ут — ток утечки в зоне защиты УЗО;
I_ — значение отключающего тока, используемого для данного измерения УЗО;
I_изм — зафиксированное миллиамперметром значение тока.

Если определенное по данной методике значение тока утечки I_ут в зоне защиты УЗО превышает 1/3 номинального отключающего дифференциального тока УЗО, то это означает, что в зоне защиты имеется дефектная цепь. ПУЭ требует в этом случае провести необходимые мероприятия по снижению тока утечки или применить УЗО с другими параметрами.

Для обнаружения дефектных цепей электроустановки проводят измерение тока утечки по вышеизложенной методике с последовательным отключением электрических цепей и электроприемников.

После устранения дефекта изоляции, являющегося причиной повышенного тока утечки, необходимо провести повторное измерение тока утечки в электроустановке.

9.2.4. Устройство измерения дифференциального тока АСТРО*I_

Государственное предприятие ОПЗ МЭИ выпускает устройство АСТРО*I_, предназначенное для непосредственного измерения дифференциального фонового тока (тока утечки на землю) в одно- и трехфазных цепях переменного тока, находящихся под номинальным напряжением и при включенных электроприемниках (рис.9.2).

Устройство устанавливается на вводе электроустановки последовательно в цепь главного выключателя и позволяет определить суммарный ток утечки электроустановки под полной токовой нагрузкой.

На цифровом индикаторе устройства отображается текущее значение тока утечки, что позволяет:

§ оценивать качество проведенных электромонтажных работ;

§ контролировать состояние изоляции;

§ определять правильность выбора уставки (номинального отключающего дифференциального тока I_n) УЗО;

§ выявлять дефектные цепи или электроприемники с недопустимо низким сопротивлением изоляции;

§ при использовании дополнительного магазина сопротивлений определять порог срабатывания (дифференциальный отключающий ток I_) УЗО.

Технические параметры устройства АСТРО*I_ приведены в табл. 9.1, габаритные размеры — на рис.9.3, схемы подключения — на рис 9.4.

№	Наименование	Номинальное значение
1.	Номинальное рабочее напряжение U_n , В	220/380
2.	Номинальный ток нагрузки I_n , А
3.	Диапазон измеряемого дифференциального тока I_, мА	от 0 до 199,9
4.	Погрешность измерения %	± 5
5.	Диапазон рабочих температур, °С	от -5 до +40
6.	Потребляемая мощность, не более, Вт
7.	Максимальное сечение подключаемых проводников, мм 2

Рис. 9.3. Габаритные размеры устройства АСТРО*I_

Рис. 9.4. Схемы подключения устройства АСТРО*I_ в зависимости от типа сети

В случае превышения тока утечки значения 1/3 I_n необходимо путем последовательного отключения электроприемников и групповых цепей выявить место дефекта изоляции.

Возможен случай, когда в какой-либо конкретной электроустановке суммарный фоновый ток утечки слишком велик и невозможно добиться его снижения — сеть сильно разветвлена и имеет большую общую протяженность, эксплуатируется в условиях повышенной влажности и т.д. В этом случае необходимо заменить установленное УЗО на УЗО с более высоким номинальным отключающим дифференциальным током (например, УЗО с I_n = 30 мА заменить на УЗО с I_n =100 мА). Если по условиям электробезопасности замена недопустима, то рекомендуется провести разделение сети и установить УЗО на отходящие цепи.

После выполнения указанных действий провести повторные замеры и убедиться в соответствии полученных значений условиям п. 7.1.83 ПУЭ.

С помощью устройства АСТРО*I_ можно проводить измерение отключающего дифференциального тока IDn УЗО.

Для этого необходимо собрать схему (рис. 9.5), где R — магазин сопротивлений (см. п. 9.2.1) и провести измерения в следующей последовательности:
1. Отключить от УЗО цепь нагрузки, в том числе и нулевой рабочий проводник.
2. С помощью гибких проводников подключить переменный резистор R.
3. Плавно снижая сопротивление резистора, зафиксировать показания АСТРО*I_ в момент срабатывания УЗО.
4. Зафиксированное значение тока является отключающим дифференциальным током I_ данного экземпляра УЗО, которое согласно требованиям стандарта, должно находиться в диапазоне от 0,5 I_n до I_n.

В том случае, если значение I_ выходит за границы данного диапазона, УЗО подлежит замене.

Измерение дифференциальных токов в энергетических установках и системах представляет собой эффективную профилактическую меру по сокращению простоев производства и затрат, связанных с ними, а разработанные компанией Phoenix Contact RCM-устройства помогут избежать отключения энергоустановки.

Защита от импульсных перенапряжений влияет на качество электроэнергии и сигналов. Повышение степени работоспособности энергосистем становится все более важным фактором успеха для эксплуатирующих компаний. В современных производственных условиях промышленные комплексы и другие системы часто должны работать круглосуточно в условиях полной загрузки.

Безаварийная работа в тяжелых промышленных условиях является важным фактором успеха. В сложных промышленных комплексах, оборудованных современными системами управления с обратной связью и без нее, даже мелкие неполадки могут иметь серьезные последствия. Здесь очень важно добиться высокой степени эксплуатационной готовности производства и систем, а также повышенного уровня безопасности для людей, животных и имущества за счет выполнения соответствующих мер.

Оператор любой энергосистемы стремится обладать подробной информацией о состоянии вверенного ему объекта, особенно с точки зрения экономической перспективы. В этом отношении большим плюсом является возможность заблаговременного выявления потенциальных дефектов или неисправностей для принятия соответствующих мер по их профилактике. Эксплуатирующие компании могут приблизиться к этой цели путем использования нового поколения устройств контроля дифференциальных токов — серии RCM (residual current monitor) от Phoenix Contact.

Одной из потенциальных угроз безопасности энергосистем объекта являются токи утечки, вызванные дефектами изоляции. Достигнув определенного значения, они представляют серьезную угрозу безопасности электротехнических установок.

Соответствующее предохранительное устройство распознает токи утечки. Благодаря этому можно устранить дефекты изоляции и обеспечить эксплуатационную готовность установки.

На сегодняшний день для распознавания дефектов изоляции часто используются автоматические защитные выключатели, срабатывающие при обнаружении утечки. В случае обнаружения неисправности они отключают устройство от сети питания.

В первую очередь это обеспечивает безопасность пользователей. Однако в случае непланомерного отключения возникают простои, которые влекут за собой возрастание затрат.

Устройства контроля разностного тока (RCM) распознают токи утечки на раннем этапе и сигнализируют о них прежде, чем будет достигнуто критическое значение, после чего происходит отключение оборудования.

Поэтому измерение разностного тока в электрическом оборудовании относится к профилактическим противопожарным мероприятиям и мероприятиям по техническому обслуживанию. Оно позволяет сократить периоды простоя и связанные с ним издержки.

Внеплановые простои

Сегодня безопасность энергосистем достигла достаточно высокого уровня, что не в последнюю очередь является результатом применения широкого диапазона стандартов. Этот высокий уровень безопасности частично достигается с помощью защитных элементов: автоматических выключателей и устройств защиты по разностному току, выключателей автоматических дифференциальных (дифавтомат), которые в случае пробоя своевременно изолируют индивидуальные нагрузки или цепи целиком. Однако мгновенное отключение нагрузки при реакции устройства защиты по разностному току на высокий разностный ток заданной величины не всегда желательно с точки зрения работоспособности оборудования, так как отключение производится без предварительного оповещения. Как следствие, эксплуатирующая компания лишается возможности выполнять профилактические мероприятия.

Высокие разрядные токи, гармоники и электромагнитные поля являются дополнительными факторами, отрицательно сказывающимися на работоспособности энергосистем. Таким образом, проектировщики, монтажники и операторы сталкиваются с задачей заблаговременного выявления подобных эффектов и их устранения с помощью подходящей схемы защиты, которая обеспечит безопасную эксплуатацию. Косвенно часть таких негативных эффектов устраняется путем выбора на этапе проектирования системы заземления типа TN-S — конфигурации сети с раздельными защитным и рабочим нулем (N и PE).

Хотя частоту появления высоких импульсных разрядных токов, помех и электромагнитных полей можно снизить до минимума за счет грамотного проектирования, дифференциальные токи утечки, вызванные пробоями изоляции, невозможно полностью исключить (даже при идеальном проектировании). Эти сложно прогнозируемые события оказывают сильное влияние на эксплуатационную готовность всех энергосистем.

Постоянный контроль

Постоянный контроль сетей питания на наличие токов утечки на землю (или токов нулевой последовательности) позволяет повысить эксплуатационную готовность и работоспособность энергосистем и исключает вероятность появления внештатных ситуаций. Такой контроль также дает возможность получать информацию о реальном состоянии питающей сети. Продукция серии RCM-A и RCM-B (RCM = residual current monitor = контроль разностных токов) Phoenix Contact — это устройства контроля дифференциальных токов согласно стандарту DIN EN 62020 (VDE 0663), полностью удовлетворяющие данным требованиям и доступные в следующих модификациях:

1) Типа А для обнаружения переменного тока утечки и пульсирующего постоянного тока утечки;

Рис. 1. Остановка энергосистемы из-за пробоев изоляции, приводящих к токам утечки на землю

Результаты контроля постоянно отслеживаются, и по достижении заранее установленных предельных величин подается сигнал тревоги. Заблаговременно получая такую информацию, эксплуатирующая компания может устранить проблему до вынужденного отключения системы. Повреждения могут легко отслеживаться и ликвидироваться в нерабочее время. Это существенно повышает эксплуатационную готовность энергосистем.

Режим работы устройств
контроля дифференциальных токов

Принцип работы устройств контроля дифференциальных токов или токов утечки на землю базируется на природе появления дифференциального тока, описанной в законах Кирхгофа, согласно которым протекающий по фазному проводу ток должен быть численно равен току, протекающему по рабочему нулю. Как следствие, такие устройства могут использоваться в заземленных системах TN-S и ТТ. Этот принцип использует не фактически измеренную величину, а текущую, вычисляемую в дифференциальном трансформаторе тока и в устройстве контроля дифференциальных токов. Дифференциальный ток возникает в силовых проводах и затем наводится в дифференциальном трансформаторе RCM-SCT (рис. 2).

Рис. 2. Прокладка активных проводников через трансформатор тока для вырабатывания дифференциального тока

В полностью исправной сети питания сумма всех токов, протекающих через трансформатор, равна нулю, поэтому во вторичной обмотке трансформатора напряжение не индуцируется. Если происходит пробой изоляции, часть рабочего тока потечет через проводник заземления и в результате появления разности между токами индуцируется напряжение.

Это наведенное напряжение оценивается подключенным устройством контроля дифференциальных токов, и оно подает сигнал, если дифференциальный ток выше выбранного порога срабатывания. С применением устройства защиты по дифференциальному току установка или система будет отключена.

Предварительные настройки устройства RCM — предельно допустимый разностный ток и порог срабатывания сигнализации — могут индивидуально подбираться под конкретные требования. Ряд светодиодов постоянно сигнализирует о фактической величине тока в процентном соотношении к заданной величине. Контрольное устройство имеет два отдельных электрически изолированных перекидных сухих контакта, передающих сигналы предварительной и основной тревоги (рис. 3).

Рис. 3. Компактный демонстрационный образец (настройки устройства и состояние установки могут быть определены с первого взгляда)

Рис. 4. Схема установки устройства типа А

Токи нулевой последовательности
с частотами свыше 20 кГц

Универсальная серия устройств контроля дифференциальных токов (тип В) сегодня весьма востребована в промышленных приложениях. Из-за широкого применения электронного оборудования, например, частотных преобразователей, в современных системах все чаще и чаще возникают дифференциальные токи в высокочастотном диапазоне. Они оказывают сильное негативное влияние на работу энергоустановки. Устройства серии RCM-B могут обнаружить переменные дифференциальные токи вплоть до частоты 100 кГц и сигнализировать о них. Как следствие, они превосходят требования стандарта DIN V VDE 0664-110, вступившего в силу в июле 2009 г. и определяющего необходимость обнаружения токов короткого замыкания вплоть до 20 кГц.

Устройства RCM могут настраиваться в зависимости от требований, предъявляемых к защищаемой установке или системе, посредством задания порога срабатывания. Это означает, что устройства могут устанавливаться распределенным способом, поиск неисправностей упрощается, а стоимость техобслуживания снижается. Вот почему при решении трудоемкой задачи по определению местонахождения пробоя повреждение может быть быстро и точно локализовано.

Помимо двух версий устройств (тип А и В) также имеются трансформаторы тока с внутренними диаметрами 20…210 мм (рис. 5). Таким образом, проводники (а также электрические шины) малых и средних размеров могут быть легко проложены через соответствующий трансформатор тока.

Рис. 5. Трансформаторы тока с внутренними диаметрами 20… 210 мм

Следует понимать, что максимально допустимый внешний диаметр кабеля/кабелей должен быть в полтора раза больше внешнего диаметра питающих проводов (см. таблицы 1 и 2).

Таблица 1. Допустимый диаметр проводов для устройств типа А

RCM-A- SCT-20	RCM-A-SCT-30	RCM-A-SCT-35	RCM-A-SCT-70	RCM-A-SCT-105	RCM-A-SCT-140	RCM-A-SCT-210
2806045	2806058	2806061	2806074	2806087	2806090	2806100
13 мм	20 мм	23 мм	46 мм	70 мм	93 мм	140 мм

Таблица 2. Допустимый диаметр проводов для устройств типа В

Читайте также: