Ток утечки: что это такое, особенности, путь протекания, измерение

Что такое ток утечки?

Главное, что надо знать – ток утечки есть всегда, и если он присутствует- это нормально. Более того, я не могу представить ситуации, когда этого тока не будет. Может быть, только в идеальном мире, где сопротивление изоляции и всех предметов, не предназначенных для проведения тока, равно бесконечности.

Официальное определение – в ГОСТ IEC 61008-1-2020 (главный ГОСТ по ВДТ, если кто не знает) (п.3.1.2): ток утечки – это “ток, который протекает в землю или на сторонние проводящие части в электрически неповрежденной цепи”.

Ток утечки “утекает” вопреки первому закону Кирхгофа от фазного проводника на землю. Землёй в данном случае считается всё, что электрически соединено с заземлённой нейтралью трансформатора на ТП, а на вводе в дом – с ГЗШ и контуром заземления.

Напишите в комментариях, нарушается ли в данном случае 1-й закон дедушки Кирхгофа?

Кроме того, есть ещё ёмкостная составляющая тока утечки – ведь любой кабель и многие устройства (например, ТЭН) можно представить как конденсатор, который имеет реактивное сопротивление на частоте (в данном случае) 50 Гц.

На картинке ниже я изобразил, насколько мне позволяют мои дизайнерские способности, типичную ситуацию – система TN-C-S, повторное заземление, УЗО как символ порогового устройства, реагирующего на ток утечки, и сам ток утечки (точечной линией):

Ток утечки на землю

Утечка тока, которая происходит до УЗО (ВДТ), никак не фиксируется и в работе ВДТ не участвует.

Есть таблицы, которые по которым проектировщики определяют (плюс-минус трамвайная остановка)) ток утечки различных бытовых приборов. Кому интересно – информация есть в ГОСТ IEC 60335-1-2015:

Допустимые токи утечки бытовых приборов

Большинство бытовых электроприборов имеют класс I по уровню токов утечки.

Что касается электропроводки, ток утечки примерно с такой же точностью оценивается по ПУЭ, п.7.1.83: “(…) ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети – из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника.

То есть, если на данной группе подключен только нагреватель с рабочим током 10 А на расстоянии 100 м, ток утечки такой инсталляции будет считаться так: 0,4 мА х 10 А = 4 мА (утечка электроприемника), плюс 0,01 мА х 100 м = 1 мА. Итого – ток утечки при работе такого нагревателя 5 мА будет нормой. И согласно тому же п.7.1.83 ВДТ с IΔn = 10 мА ставить на такую группу нельзя – фоновый (нормальный, или рабочий) ток утечки должен быть в 3 раза меньше, чем IΔn. Иначе запаритесь бегать стометровку!

Направленность тока при утечке

Ток утечки в землю

Направление токов зависит от типа заземления:

• Изолированная нейтраль IT – утечка осуществляется через изоляционный слой к токопроводящим элементам. С них по проводникам она отводится в область растекания.
• Схема TN с глухим заземлением нейтрали – утечка проходит по REN-шине до вводного устройства защиты.
• Система ТТ – утечка выполняется через основную изоляцию от токоведущих до открытых проводящих элементов. По проводнику и заземлителю ток направляется в локальный грунт.

Направление и путь тока в схемах IT и ТТ одинаковы.

Всякая ли утечка — плохо?

Утечкой тока называется незапланированный ток, протекающий в электроцепи. Идеальные значения утечки – нулевые, но это не значит, что любая цифра выше 0 — плохо.

Современные автомобили «напичканы» самыми разными приборами: сигнализация, часы, память ЭБУ (электронного блока управления) и многое другое подключено к сети и потребляет электрическую энергию, причем не время от времени, а постоянно. Например, когда авто не работает, начинают функционировать охранные системы. Значит, какая-то утрата электроэнергии, то есть утечка тока, приемлема, главное, чтобы значения не были выше нормы.

Такую норму можно представить как постоянную величину, то есть её можно высчитать, просуммировав потребление каждого элемента в бортовой сети. Представим, что охранная система берет максимум 20 мА, часы 1мА и т.д. Суммарная цифра может доходить до 80 мА (0,08А), но всё зависит от определённого авто.

Например, в легковых машинах к нормальной можно отнести утечку тока максимум в 40мА, если функционирует лишь штатная электроника. При установке дополнительных устройств допустимое значение увеличивается до 80. Сюда как раз относятся колонки, нештатная сигнализация и т.п.

Причины возникновения утечки тока

Утечка возникает даже при функционировании оборудования в штатном режиме, но опасность появляется, когда превышен предел дифференциального тока. Допустимая норма может увеличиваться в нескольких случаях.

С электроприбора в квартире или доме

Пробой на корпус в системах: А) TN-C-S, В) TN-C

Напряжение возникает на корпусе бытовой техники (чаще всего водонагревателя или машинки-автомат). Причина заключается в повреждениях ТЭНа или разрывах изоляции. В трехпроводной или двухпроводной схеме подключения оборудования явление проявляется по-разному:

• Трехпроводное подключение прибора по схеме TN-C-S. При пробоях заземленного корпуса утечка направляется на шину PE. Электромагнитная или тепловая защита автовыключателя на линии питания активируется.
• Двухпроводное подключение прибора с заземлением типа TN-C. Утечка не приведет к срабатыванию автовыключателя и техника продолжит работать до момента образования дифференциального тока. Явление произойдет при касании к корпусу, элементу здания или труб водоподачи. Проводником утечки от прибора к земле будет человек.

Наибольшую опасность для жизни представляет двухпроводной тип подключения.

В скрытой проводке в доме или квартире

Повреждение изоляции кабеля скрытой проводки

При скрытой организации проводки существуют риски повреждения изолированных жил кабеля. Они происходят в таких случаях:

• Превышение нормативного срока эксплуатации. Квартира в доме застройки 50-90-х годов ХХ века оснащается алюминиевой или медной проводкой. Согласно ВСН 58-88 медные токоведущие жилы заменяются 1 раз в 30 лет, алюминиевые – 1 раз в 30 лет.
• Неправильное использование. Перегрузка электросети приводит к нагреву и разрушению изоляции кабеля питания.
• Механические повреждения проводников тока. Возникают, когда нарушена технология монтажа или неправильно просверливались стены.

Изоляция имеет постоянную величину сопротивления, но при подозрениях на утечку ее необходимо проверить.

Характерные признаки

Путь тока утечки через поврежденный выпрямительный диод

Узнать токовую утечку можно по следующим признакам:

• легкое покалывание при касании к стенке, трубам, бытовой техники;
• увеличенный расход электроэнергии без видимых причин;
• начинает выбивать пробки при включении нескольких приборов;
• помехи и шумы от работающего радиоприемника;
• электроприборы при включении в сеть не работают;
• удары тока в ванной при проведении водных процедур.

Для устранения явления нужно выявить его причину.

Как он протекает

1. 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.
2. 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.

1. 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.
2. 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.

Как узнать, что изоляция прибора повреждена

Хотя оптимальный вариант использовать прибор магомметр, он редко может быт доступен в быту. Потому, чтобы проверить прибор на поломку и повреждение изоляции, можно использовать мультиметр или другой обычный тестер для измерения напряжения.

Также можно использовать точечный индикатор напряжения.. Этот вариант подойдет, если электроприбор имеет металлический корпус.

Кроме того, можно использовать отвертку-индикатор, чтобы проверить конкретную фазу на наличие утечки тока. Для этого процесса будет достаточно прикоснутся индикатором к фазе, и если он сработает, значит провод действительно неисправен.

На заметку. Если корпус устройства металличесий, не всегда первопричина заключается в повреждении изоляции. Проблема может заключаться и в том, что контакт заземления надломлен или оборван.

Во время любых работ с электроприбором, который возможно неисправен, крайне важно соблюдать все меры предосторожности и не допускать контакта рук и тела и металлическим корпусом и жилами электроприбора, а также с измерительной отверткой.

Чтобы проверить устройство с помощью мультиметра, прежде всего необходимо обесточить сеть или прибор. Затем настроить мультиметр на двадцать МОм. После, один щуп зафиксировать на корпусе проверяемого устройства, а второй на штыре вилки.

Если же мультиметр выявил неисправность и вывел соответствующий показатель на табло, проверяемое устройство запрещено использовать и его необходимо сдать в сервис или ремонт, а то и вовсе утилизировать.

Проверка с помощью прибора – мегамметр, осуществляется по такому же принципу, как и с мультиметром.

Как найти проблему к электрической проводке

Чаще всего в современных квартирах и домах, владельцы устанавливают скрытую электрическую проводку в стенах. Чтобы обнаружить проблему в скрытой под штукатуркой или обоями стене, можно использовать транзисторный радиоприемник.

Сначала необходимо отключить все устройства электрического потребления, чтобы исключить шумы. После, необходимо пройтись включенным радиоприемником вдоль всех стен со скрытой проводкой. В месте проблемы, будет слышен характерный шум приемника.

Какие существуют устройства для защиты

Чтобы обезопасить пользователей электросети от последствий этого явления, существует несколько устройств безопасности.

Самые популярные и доступные из них это устройство дифференциального тока или устройство защитного отключения тока. Подобные вариант, который совмещает функционал двух предыдущих – автомат дифференциального тока.

Как самостоятельно проверить с помощью бытового мультиметра или индикаторной отвертки утечку тока

С утечкой тока довольно часто сталкиваются профессиональные электрики во время  обследования электропроводки, особенно старой, электроприборов ненадлежащего качества и другого электрооборудования. Проблема тока утечки также довольно часто встречается и при эксплуатации автомобилей и обуславливает быструю разрядку аккумуляторной батареи. В этой статье будут рассматриваться действия по выявлению утечек электричества относительно домашней сети 220В, но принципиальных различий между ней и автомобильной электросетью нет.

Причины возникновения утечки тока довольно банальны, со временем изнашивается защитная изоляция провода, меняются её характеристики. При неправильной эксплуатации проводки на изоляции провода появляются заломы, трещины, потёртости. Главная задача изоляции проводки и токопроводящих элементов – защищать человека от поражения электрическим током и предотвратить утечку электричества.

Даже новые электроприборы и проводка имеют  небольшие утечки тока. Практически любая изоляция не идеальна, особенно это касается дешевого кабеля низкой ценовой категории. На дешевой электропроводке, как правило, с завода есть микротрещины, она менее устойчива к температурным и перепадам влажности, часто встречаются мелкие дефекты толщины. Неправильная эксплуатация, перегрев провода при нагрузках превышающих расчетные – всё это выводит изоляцию из строя и приводит к утечкам тока.

Утечку тока можно определить по следующим характерным признакам – прикосновение к корпусу электроприбора, стене, трубопроводу вызывает легкое покалывание в кончиках пальцев. Но будьте осторожны – величина истекания не превышающая величину в 10 мА считается безопасной, но ток утечки более 30 мА смертельно опасен.

Если у вас возникло подозрение на утечку тока, необходимо сразу обесточить помещение и вызвать профессионалов. Автомобиль со значительными утечками также эксплуатировать небезопасно. Вторым признаком утечек тока является непропорционально использованию повышенный расход и как следствие большие счета за электроэнергию или разрядка аккумулятора в автомобиле.

Какими приборами можно зафиксировать утечку электричества?

Специалисты электролаборатории используют профессиональный прибор для измерения сопротивления изоляции – мегаомметр. Такие приборы стоят довольно дорого, в быту не используются.

У многих дома или в гараже, можно встретить бытовой мультиметр и индикаторную отвёртку, ими и можно самостоятельно приблизительно обнаружить место утечки тока или электроприбор с дефектной изоляцией.

Что бы с помощью «бытового мультиметра» проверить сопротивление изоляции электроприбора, необходимо обязательно полностью отключить проверяемый прибор от электросети. На мультиметре перевести регулятор в положение 20 МОм. Одним щупом прикоснуться к штырю вилки, вторым металлической части электроприбора, лучше последовательно в нескольких местах. Если на дисплее отображается цифра «1», то тока утечки нет, изоляция исправна, показатели на экране ниже единицы свидетельствуют о токах утечки и чем ниже показатель, тем больше ток утечки.

Если у вас нет мультиметра, то обнаружить утечку можно обычной, даже самой дешевой индикаторной отвёрткой. Современные индикаторы чувствительны даже к небольшим токам. Алгоритм действий еще проще, необходимо включить прибор в сеть и коснуться  жалом отвертки до металлических частей прибора, трубопровода или стен в нескольких местах. Лучше предварительно затенить помещение, если ток утечки присутствует, индикатор засветится с разной степенью интенсивности.

Как отыскать место утечки в электропроводке или кабеле

Найти дефект изоляции в скрытой проводке без специального оборудования невозможно. В этом случае необходимо вызывать специалисты электротехнической лаборатории. В открытой можно визуально внимательно осмотреть провод на предмет повреждений изоляции, особенно в местах соприкосновения кабеля со стенами, стояками, металлическими деталями.

Средства защиты человека от токов утечки

Для защиты от утечек тока в распределительном щитке устанавливаются УЗО или АВДТ (дифавтомат). В случае возникновения, даже небольшого, но опасного для человека тока утечки, УЗО или АВДТ моментально  отключат подачу электричества. Правильная работа активного защитного электрооборудования гарантированно только при наличие рабочего заземления. Еще очень важно выбрать качественную автоматику и протестировать её. Все это могут выполнить специалисты наше электроизмерительной лаборатории.  Не экономьте на своей безопасности!

Утечка тока и способы ее устранения

Поскольку нашей главной аудиторией являются читатели с небольшими знаниями в области электротехники, ограничимся общим описанием подобного явления. Рассматриваемая сегодня утечка тока по своей сути является нежелательным протеканием электричества по пути, непредназначенному для этого. Чаще всего происходит движение по трубам, корпусам приборов, отсыревшей штукатурке и другим конструктивным элементам в доме.

Причинами возникновения могут быть многие факторы, но на практике благоприятные условия для утечки возникают при повреждениях изоляционного слоя. Разрушение его целостности происходит в результате термических процессов, постепенного старения, механического воздействия. Спровоцировать нежелательные моменты способно длительное нахождение токопроводников под перегрузкой.

Какие бывают неисправности и чем это грозит

При перечислении причин мы немного затрагивали виды повреждений электрики, но только в общем. Сейчас мы более подробно рассмотрим возможные неисправности электропроводки в квартире и доме, предоставив их в виде списка:

1. Повреждение изоляции, чаще всего механическое. В результате возникает утечка тока и если не установлено УЗО в щитке, поражения током не избежать. Устранить поломку можно с помощью восстановления целостности изоляции либо заменив поврежденный участок.
2. Повреждение токоведущей жилы. Также из-за механического воздействия в результате неаккуратного монтажа, ремонтных работ или повреждения грызунами, что часто происходит в деревянном доме. Алюминиевые жилы не выдерживают частых перегибаний, поэтому будьте осторожнее при ремонте такой проводки. А вообще, согласно ПУЭ (глава 7.1. п. 7.1.34), проводка должна выполняться медным кабелем (подробнее см. указанный выше пункт).
3. Оплавление изоляции электропроводки в результате перегрева, который в свою очередь возникает из-за неправильно подобранного сечения жил или плохого контакта в скрутках. Эта неисправность может привести к короткому замыканию и пожару в квартире. Устранить неисправность можно только полной заменой кабеля на более мощный (если причина в маленьком сечении). Ненадежные скрутки лучше заменить на соединение клеммами WAGO.
4. Выход из строя бытовой техники. Если электроприборы бьются током или от них слышен запах гари, нужно срочно отключать их от сети и приступать к поиску неисправности. В противном случае может произойти удар током или возгорание электропроводки в квартире. О том, как отремонтировать бытовую технику своими руками мы рассказываем в соответствующем разделе сайта.
5. Плохой контакт в скрутках, а также в местах подключения проводов к автоматам, светильникам, розеткам и т.д. Из-за плохого контакта возникает нагрев жил, оплавление изоляции и как следствие – возгорание электропроводки. Устранить неисправность можно периодической проверкой всех соединений и подтягиванием зажимов. При ремонте устраните все скрутки, соединив кабеля колпачками СИЗ, зажимами ВАГО, гильзами или винтовыми клеммниками. Скрутки в проводке использовать нельзя согласно главе 2.1. ПУЭ п. 2.1.21.
6. Выход из строя розеток и выключателей. У каждого электротехнического изделия есть свой срок службы, который, как правило, не превышает 10 лет (чаще 6). Если розетка старая, то ее контакты, скорее всего, уже ослабились и при подключении вилки может возникнуть перегрев, из-за которого происходит пожар в квартире. Со старым выключателем все не так страшно, потому что из-за изнашивания механизма просто выключатель перестает работать (свет не включается). О том, как отремонтировать выключатель света, мы рассказали в соответствующей статье. Про ремонт розеток можно также найти немало информации.
7. Отгорание нулевого провода в щитке. Очень опасная неисправность электропроводки, из-за которой выходит из строя электроника в доме, а также возникает опасность поражения человека током. Устранить поломку можно только восстановлением контакта, а вот предотвратить опасность можно, установив реле контроля напряжения в доме либо квартире. При этом вы можете наблюдать две фазы в розетках. А если ноль отгорит в ВРУ дома или в подъездном электрощите – то возможен перекос фаз и чрезмерно высокое или низкое напряжение в сети.