Утечка тока

Утечка тока

По одному из определений из открытых источников утечка тока – это ток между находящейся под напряжением фазой и землей вследствие снижения сопротивления изоляции. Или, проще говоря, это ток, который протекает по нежелательным проводящим путям в нормальных условиях эксплуатации.

Почему проверка тока утечки становится актуальной необходимостью, а в некоторых случаях и неизбежностью разберемся далее.

Вообще ток возникает там, где создается для его протекания замкнутая цепь. Замкнутая через заземленные конструкции, через тело человека, через материалы и вещества в различном физическом состоянии, способные проводить ток, который тем больше, чем меньше омическое сопротивление на участке цепи и ниже сопротивление изоляции токоведущих частей под напряжением.

Утечку тока можно обнаружить случайно, например, по расходу электроэнергии, зафиксированному прибором учета при выключенных электроприборах, по непонятным пощипываниям при прикосновении к корпусам электроприборов, по срабатыванию устройства дифференциального тока.

Поскольку режим этот не нормальный, как определились выше, то, как найти утечку тока? Для этого существует несколько доступных способов.

Косвенно для приближенной оценки ситуации в домашних условиях подойдет индикаторная отвёртка, которая при контакте с корпусом «подозреваемого» бытового устройства известит световой индикацией о наличии потенциала. Например, при повреждении изоляции стиральной машины, напряжение может появиться даже на смесителе, который вовлекается в цепочку за счёт общего водопровода. В этом случае стоит обязательно проверить надежность защитного заземления с заземляющим контактом вилки машинки.

Для точных измерений можно воспользоваться мультиметром в режиме измерения тока. Желательно перед этим в проверяемых цепях вытащить вилки электроприборов, а работу производить в щите. Чтобы не отсоединять провода, проще всего приложить щупы мультиметра к верхнему и нижнему контакту автоматического выключателя проверяемой цепи, а только потом отключить автомат. Мультиметр утечку тока определит, но единственный минус – на минимальное время цепь останется без защиты. Потом автомат включается обратно, после чего можно убрать щупы.

Значительно проще воспользоваться токоизмерительными клещами. Устройством можно измерить ток утечки в начале линии в щитке, обхватив разъемным магнитопроводом одновременно фазный и нулевой проводники. При таком способе при отключенных потребителях оценивается величина тока утечки в проводке. Сами клещи должны иметь для таких измерений подходящую чувствительность либо быть специальных типов под эти задачи.

Далее можно подобное измерение произвести непосредственно в месте подключения к сети в рабочем режиме конкретного электроприбора, правда, для этого придется сделать переходник с выделенными жилами фазы и ноля.

При этом следует понимать, что даже в исправной проводке и оборудовании токи утечки так или иначе есть, но их суммарная величина в линии не должна превышать допустимых значений.

Установки для испытаний изоляции на постоянном токе HIPOT 70/120/160

Высоковольтные испытания кабеля на постоянном токе (70, 120 и 160 кВ) являются надежными высоковольтными источниками постоянного тока, предназначенными для проверки качества изоляции электрических силовых кабелей, электродвигателей, коммутаторов, изоляторов, трансформаторов и конденсаторов. Каждая портативная установка (самая тяжелая 32,8 кг) включает в себя два отдельных модуля:

Модуль управления
Этот модуль позволяет оператору путем переключения выбирать соответствующий диапазон выходного тока, настраивать уровень выхода и контролировать как подаваемое напряжение, так и ток утечки, на безопасном расстоянии от тестируемой нагрузки, к которой приложено высокое напряжение. В модуле управления не присутствует напряжение больше, чем напряжения питания переменного тока.

Высоковольтный модуль
Этот модуль, имеющий конструкцию с воздушной изоляцией, получает команды от модуля управления. Он генерирует высокое напряжение постоянного тока, которое прикладывается к тестируемой нагрузке.
Хотя с каждой моделью установки используются различные модули управления, все они имеют одинаковый размер и вес. Высоковольтные модули имеют различные размеры и вес в зависимости от нормированного выходного напряжения.

ПРИМЕНЕНИЕ
Установки для испытания изоляции на постоянном токе используются для проведения контрольных приемочных испытаний и тестирования изоляции электрических силовых кабелей, электродвигателей, коммутаторов, изоляторов, трансформаторов и конденсаторов. Оба типа этих испытаний выполняются путем приложения регулируемого высоковольтного напряжения к тестируемому объекту при номинальном рабочем уровне напряжения для данной системы изоляции или выше. Измерение тока утечки помогает определить способность тестируемого объекта выдерживать перегрузки по напряжению, например, удары молнии и перенапряжения при коммутации.

Все три модели установок перекрывают диапазон выходных напряжений, которые удовлетворяют большинству нормируемых показателей для кабелей в классе напряжений от 5 до 69 кВ. Все они приемлемы для испытаний силовых кабелей, коммутационной аппаратуры и вращающихся электрических машин в соответствии с руководящими документами IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, США), IPCEA (Ассоциация производителей изолированных силовых кабелей США), NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования, США) и ANSI (Американский национальный институт стандартов).

Контрольные испытания
Контрольное тестирование используются для приемочных испытаний вновь установленных кабелей и испытаний в процессе обслуживания старых и/или отремонтированных кабелей. При проведении контрольных испытаний тестируемый объект либо выдержит испытательное напряжение или будет «пробит», т.е. пользователь получит ответ «прошёл/не прошёл».

Испытания сопротивления изоляции
Для выполнения соответствующих испытаний по определению «здоровья» изоляции, испытательный прибор должен иметь чувствительность на уровне микроампер. Сопротивление изоляции может быть измерено, по крайней мере, тремя различными способами:

Испытание сопротивления изоляции часто относят к, так называемой, «точечной проверке», и выполняют его путем приложения напряжения предварительно определенной величины к испытуемому объекту, поддержания его до тех пор, пока наблюдаемый ток утечки не станет стабильным, и записи показаний с учетом температуры. Это испытание главным образом применимо к испытуемым объектам с низкой емкостью.Временные испытания, например, определение индекса поляризации (тест PI) не зависят от температурных эффектов и позволяют сократить время тестирования. Для выполнения этого испытания к тестируемому объекту прикладывается предопределенное испытательное напряжение, а показания снимаются через 1 минуту и через 10 минут. Для определения качества изоляции анализируется полученное отношение. Этот тип испытания, главным образом, предназначен для объектов с высокой емкостью.

Испытание с пошаговым изменением напряжения не зависит от температурных эффектов и сохраняет рабочее время. Для выполнения данного теста выходное напряжение увеличивается с одинаковым шагом за фиксированный период времени. Если сопротивление тестируемого объекта возрастает со временем, то качество изоляции высокое. Этот тип испытания полезен только для объектов с высокой емкостью.

Ток утечки контрольного кабеля

4. Комплектные трансформаторные подстанции

4.1. Шахтные комплектные передвижные подстанции (КТП) должны изготавливаться в соответствии с ГОСТ 12.2.020-76, ГОСТ 12.2.021-76, ГОСТ 22782.0-81, ГОСТ 22782.6-81, ГОСТ 24719-81, ГОСТ 24754-81, ГОСТ 15542-79, ГОСТ 11677-85, ГОСТ 21130-75 и техническими условиями (ТУ) на конкретный тип КТП по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.

4.2. Степень защиты от внешних воздействий должна быть не ниже JP54 по ГОСТ 14254-81.

4.3. КТП должны изготавливаться для работы в следующих условиях:

— номинальные значения климатических факторов по ГОСТ 15543 и ГОСТ 15150 для исполнений и категорий размещения, устанавливаемых в ТУ на конкретные типы КТП;

— запыленность окружающей среды — не более 1000 мг/куб. м;

— наличие капежа и агрессивных и кислотных шахтных вод.

4.4. Шахтные КТП должны, как правило, состоять из распределительного устройства высшего напряжения (РУВН), силового трансформатора, распределительного устройства низшего напряжения (РУНН) и ходовой части — устройства передвижения.

4.5. Вводное отделение высшего напряжения (ВН) должно иметь два кабельных ввода для силовых кабелей и не менее двух — для контрольного.

4.6. Кабельные вводы должны предусматривать возможность подключения КТП к электрической сети как бронированными, так и гибкими кабелями.

4.7. Для присоединения силовых кабелей рекомендуется применять штепсельные разъемы.

4.8. В РУВН должен быть размещен разъединитель-выключатель с ручным приводом, рукоятка которого выведена на боковую стенку оболочки.

4.9. Разъединитель должен быть сблокирован с автоматическим выключателем РУНН и высоковольтной ячейкой таким образом, чтобы разрыв его ножей происходил при отключенной нагрузке и снятом напряжении с КТП.

4.10. В конструкции РУВН должны быть предусмотрены смотровые окна для визуального наблюдения за положением ножей разъединителя.

4.11. Для монтажа, осмотра и текущего ремонта разъединителя-выключателя в РУВН должно быть предусмотрено устройство в виде снимаемой (откидной) крышки.

4.12. Силовые трансформаторы КТП должны быть сухими (безмасляными) с естественным воздушным охлаждением.

4.13. Конструкция трансформаторов должна предусматривать возможность повышенного теплоотвода от его обмоток.

4.14. При изготовлении трансформаторов должна применяться электрическая изоляция повышенной теплостойкости (например, кремнийорганическая).

4.15. В трансформаторах должны быть предусмотрены элементы тепловой защиты, предотвращающие перегрев трансформаторов.

4.16. Со стороны ВН должна быть предусмотрена возможность изменения коэффициента трансформации напряжения относительно номинального не менее чем на +/- 5%.

4.17. Вводное отделение РУНН должно иметь не менее двух кабельных вводов для силовых кабелей и пяти для контрольных.

4.18. В РУНН шахтной КТП должен быть встроен автоматический выключатель с ручным приводом и с возможностью дистанционного отключения.

4.19. В РУНН должно быть предусмотрено устройство, сблокированное с рукояткой автоматического выключателя, предназначенное для закорачивания и заземления отключенной линии напряжением 1140 В.

4.20. В РУНН должна быть предусмотрена возможность измерения тока нагрузки, вторичного напряжения, сопротивления изоляции в сети низшего напряжения (НН) и визуального наблюдения за показаниями приборов.

4.21. В РУНН должны быть предусмотрены:

— максимальная токовая защита;

— защита от утечек тока, включая защиту, не допускающую подачу напряжения в сеть с поврежденной изоляцией относительно земли;

— температурная защита трансформатора;

— возможность подключения цепей и пульта ДУ высоковольтной ячейкой на линии, питающей подстанцию.

4.22. Передвижные подстанции должны иметь один или несколько трансформаторных источников для питания цепей электрических защит, аппаратуры контроля содержания метана и двух светильников местного освещения подстанции, а также выключатель этих светильников. Первичные и вторичные обмотки указанных трансформаторных источников должны располагаться на различных стержнях заземленного магнитопровода или между ними должен устанавливаться заземленный экран.

4.23. Главная изоляция обмоток трансформатора на напряжение 1140 В должна выдерживать при нормальных по ГОСТ 15150 значениях климатических факторов при испытаниях приложенное испытательное напряжение промышленной частоты 50 Гц, установленное ГОСТ 1516.1-76 для облегченной изоляции.

Главная изоляция обмоток НН должна выдерживать приложенное испытательное напряжение 4 кВ.

4.24. Для присоединения КТП к общей сети заземления с двух противоположных сторон должны быть расположены два заземляющих зажима. Во вводном отделении ВН должен быть предусмотрен дополнительный внутренний заземляющий зажим для заземления токоведущих жил кабеля на время ревизии и ремонта.

4.25. Конструктивное исполнение трансформаторов должно обеспечивать их пожарную безопасность как в рабочем, так и в аварийном состоянии.

4.26. В конструкции ходовой части должна быть предусмотрена возможность передвижения подстанции по стандартной электровозной колее.

4.27. В КТП должны быть предусмотрены приспособления, рассчитанные для ее подъема и спуска по наклонным и вертикальным выработкам.

Когда проводится проверка кабельных линий лабораторией?

Испытания кабельных линий проводятся со следующей периодичностью:

• ежегодно — для силовых питающих и распределительных линий с резиновой изоляцией, обслуживающих объекты жизнеобеспечения населенных пунктов и других важных потребителей;
• каждые 3 года — для основных питающих линий 6–35 кВ;
• каждые 5 лет — для резервных линий.
• Внеочередные – при аварийном отключении электрооборудования.

Испытание кабеля повышенным напряжением проводится для оценки соответствия величины сопротивления, коэффициента абсорбции и других параметров изолирующей оболочки установленным нормам. В процессе испытательных мероприятий выявляются дефекты, способные спровоцировать аварию и выход из строя дорогостоящего электрооборудования.

Определяемые характеристики.

• Проверка целостности и фазировки жил кабеля;
• Измерение сопротивления изоляции;
• Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока;
• Испытание повышенным напряжением переменного тока частотой 50Гц.
• Измерение распределения тока по одножильным кабелям;

Порядок проведения испытаний и измерений.

• Изучение проектной документации.
• Ознакомление с паспортами проверяемого оборудования.
• Выполнение организационных и технических мероприятий при проведение измерений в действующих электроустановках.
• Проверка работоспособности измерительных приборов в соответствие с инструкциями по эксплуатации.
• Проведение испытаний в объеме требований главы 1.8 ПУЭ.

Методы испытаний.

1. Проверка целости и фазировки жил кабеля.

Определение целости жил и фазировка КЛ производится после окончания монтажа, перемонтажа муфт или отсоединения жил кабеля в процессе эксплуатации.

Определение целости жил кабелей напряжением до 10кВ производится мегаомметром. После включения КЛ под напряжение производится проверка правильности ее фазировки.

Сущность фазировки под напряжением заключается в определении соответствия фазы кабеля, находящейся под напряжением от распределительного устройства с противоположного конца кабеля, предполагаемой одноименной фазе шин распределительного устройства, где производится фазировка. Для фазировки КЛ 6 и 10 кВ под напряжением применяются указатели напряжения 10 кВ в комплекте с добавочным сопротивлением рисунок №1. Целость и совпадение обозначений фаз подключаемых жил кабеля должна соответствовать.

Рис. №1 Фазировка кабельных линий под напряжением.

а – соответствие фаз кабеля и шин; б – разные фазы шин и кабеля в месте присоединения последнего; 1 – указатель напряжения; 2 – трубка сопротивления; 3 – провод; 4 – шина; 5 – концевая заделка; 6 – кабель; 7 – разъем спуска шин.

Измерение сопротивления изоляции.

Измерение сопротивления изоляции высоковольтных кабелей проводят на полностью отключенном кабеле.

Перед проверкой необходимо проверить надёжность заземления кабельных воронок, брони и подключить к переносному заземлению со специальными зажимами (крокодилами). Второй конец кабеля остаётся свободным, жилы должны быть разведены на достаточное расстояние (примерно 150 — 200 мм).

В случае невозможности обеспечить требуемое расстояние между жилами и жил кабеля до заземлённых частей оборудования, на жилы надеваются изолирующие колпаки или накладки.

Перед началом измерений необходимо убедиться, что на испытываемом объекте нет

напряжения, тщательно очистить изоляцию от пыли. Измерения следует производить при устойчивом положении стрелки прибора; для этого нужно быстро, но равномерно, вращать ручку генератора (120 об/мин) в течение 60 сек. Сопротивление изоляции определяется показанием стрелки прибора мегаомметра. Для присоединения мегаомметра к испытываемому аппарату или линии следует применять раздельные провода с большим сопротивлением изоляции (не менее 100 мОм).

Мегаомметром поочерёдно измеряется сопротивление жил, при этом на свободные от измерения жилы устанавливается переносное заземление. Схема для измерения сопротивления изоляции силовых кабельных линий изображена на рисунке №2

Рис. №2 Схема измерения сопротивления изоляции силового кабеля.

Измерение сопротивления изоляции силовых и контрольных кабелей напряжением до 1000В проводят аналогично, при этом измерения производятся между каждыми двумя проводами (между фазами, между фазными жилами и нулем, между фазными жилами и защитным проводником и между нулевым и защитным проводником). При измерении разрешается объединять нулевой рабочий и нулевой защитный проводники. У четырехжильных кабелей измерение сопротивления изоляции нулевого проводника производится относительно заземленных частей электрооборудования.

Перед первыми или повторными измерениями КЛ должна быть разряжена путем соединения всех металлических элементов между собой и землей не менее чем на 2 мин. Сопротивление изоляции кабелей до 1 кВ должно быть не менее 0,5 МОм. Для силовых кабелей выше 1 кВ сопротивление изоляции не нормируется. Измерение следует производить до и после испытания кабеля повышенным напряжением.

Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока.

Испытание изоляции кабельных линий повышенным напряжением выпрямленного тока производится с целью выявления местных сосредоточенных дефектов, которые не обнаруживаются при измерении мегаомметром, путем доведения их в процессе испытания до пробоя. Такое испытание повышенным напряжением выпрямленного тока производится от специальной установки типа: АИД-70, СКАТ-70 и т.п.

Напряжение от установки прикладывается поочередно к каждой фазе кабеля, при заземлении двух других фаз и оболочки кабеля (аналогично проведению измерения изоляции мегаомметром). Схема испытания кабеля повышенным напряжением выпрямленного тока изображена на рисунке №3.

Рис. №3 Испытание кабеля повышенным напряжением выпрямленного тока.

Изоляция одножильных кабелей без металлического экрана (оболочки, брони),

проложенных на воздухе, не испытываются. Изоляция одножильных кабелей с металлическим экраном (оболочкой, броней) испытываются между жилой и экраном. Изоляция многожильных кабелей без металлического экрана (оболочки, брони) испытываются между каждой жилой и остальными жилами, соединенными между собой и землей.

Изоляция многожильных кабелей с общим металлическим экраном (оболочкой, броней) испытывается между каждой жилой и остальными жилами, соединенными между собой и экраном (оболочкой, броней). При всех указанных выше видах испытаний металлические экраны (оболочки, броня) должны быть заземлены. Пластмассовые оболочки (шланги) кабелей, проложенных в земле, испытываются между отсоединенными от земли экранами (оболочками) и землей. Пластмассовые оболочки (шланги) кабелей, проложенных на воздухе не испытываются. Значение испытательного напряжения принимается в соответствии с таблицей №2

Испытательное напряжение кВ, для силовых кабелей.

* — испытание повышенным напряжением одножильных кабелей с пластмассовой изоляцией без брони (экранов), проложенных в воздухе, не производится.

** — после ремонтов, не связанных с перемонтажом кабеля, изоляция проверяется мегаомметром на напряжение 2500В, а испытание повышенным выпрямленным напряжением не производится.

Для кабелей на напряжение до 10кВ с бумажной и пластмассовой изоляцией длительность приложения полного испытательного напряжения при приёмосдаточных испытаниях 10 минут, в эксплуатации 5 минут. Для кабелей с резиновой изоляцией на напряжение 6-10кВ длительность приложения полного испытательного напряжения 5 минут.

Допустимые токи утечки в зависимости от испытательного напряжения и допустимые значения коэффициента асимметрии при измерении тока утечки приведены в таблице №3. абсолютное значение тока утечки не является браковочным показателем. Кабельные линии с удовлетворительной изоляцией должны иметь стабильные значения токов утечки. При проведении испытаний ток утечки должен уменьшаться. Если не происходит уменьшения тока утечки, а также при его увеличении или нестабильности, испытание производится до выявления дефекта, но не более чем 15 минут.

Допустимые токи утечки и значения коэффициента ассиметрии для силовых кабелей.

Разрешается техническому руководителю предприятия в процессе эксплуатации (М) исходя их местных условий как исключение уменьшать уровень испытательного напряжения для кабельных линий напряжением 6-10кВ до 0,4U_н.

Периодичность испытаний в процессе эксплуатации.

Кабели напряжением 2-35кВ:

а) 1 раз в год – для кабельных линий в течение первых 2 лет после ввода в эксплуатацию, а в дальнейшем:

• 1 раз в 2 года – для кабельных линий, у которых в течение первых 2 лет не наблюдалось аварийных пробоев и пробоев при профилактических испытаниях, 1 раз в год для кабельных линий, на трассах которых производились строительные и ремонтные работы и на которых систематически происходят аварийные пробои изоляции;
• 1 раз в 3 года – для кабельных линий на закрытых территориях (подстанции, заводы и т.д.);во время капитальных ремонтов оборудования для кабельных линий, присоединённых к агрегатам, кабельных перемычек 6-10кв между сборными шинами и трансформаторами в ТП и РП;

б) Допускается не проводить испытание:

• Для кабельных линий длиной до 100 метров, которые являются выводами из РУ и ТП на воздушные линии и состоящих из двух параллельных кабелей;
• Для кабельных линий со сроком эксплуатации более 15 лет, на которых удельное число отказов из-за электрического пробоя составляет 30 и более отказов на 100 километров в год;
• Для кабельных линий, подлежащих реконструкции или выводу из работы в ближайшие 5 лет;

в) Допускается распоряжением технического руководителя предприятия устанавливать

другие значения периодичности испытаний и испытательных напряжений:

• Для питающих кабельных линий на напряжение 6-10кВ со сроком эксплуатации более 15 лет при числе соединительных муфт более 10 на 1 километр длины;
• Для питающих кабельных линий на напряжение 6-10кВ со сроком эксплуатации более 15 лет, на которых смонтированы концевые заделки только типов КВВ и КВБ и соединительные муфты местного изготовления, при значении испытательного напряжения не менее 4Uн и периодичности не реже 1 раза в 5 лет.
• Для кабельных линий напряжением 20-35кВ в течение первых 15 лет испытательное напряжение должно составлять 5Uн, а в дальнейшем 4Uн.

6.3.8 Кабели на напряжение 3-10кВ с резиновой изоляцией:

• в стационарных установках – 1 раз в год;
• в сезонных установках – перед наступлением сезона;
• после капитального ремонта агрегата, к которому присоединен кабель.

Измерение распределения тока по одножильным кабелям

На силовом кабеле измеряются токи, протекающие как в жилах, так и в металлических оболочках и броне. Измерения производятся токоизмерительными клещами.

В зависимости от материала оболочки, брони и положения кабеля в пространстве токи в них могут достигать 100% по отношению к току жилы и сильно влиять на нагрев кабелей. Одновременно с измерением токов при нагрузках, близких к номинальной, должны быть проведены измерения температуры наружных покровов кабелей, по которой может быть вычислена температура жилы. Эта температура должна измеряться в самом нагретом месте КЛ и не должна превосходить допустимую для данного места измерения. При неравномерности распределения токов более 10%, когда отдельные кабели лимитируют пропускную способность всей группы кабелей, должны быть приняты меры по выравниванию токов по фазам.