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

Токи утечки на землю в IT-сети и система контроля изоляции.

На величину тока утечки в сетях с изолированной нейтралью влияют три основных фактора:

 

1. Ток утечки на разделительном трансформаторе за счет «паразитной» емкости между обкладками трансформатора. ( 0,1 – 0,5 мА )
2. Ток утечки на проводах самой линии подключения нагрузки за счет «паразитной» емкости между жилами кабеля.
3. Сопротивление изоляции трансформатора, линий питания и подключенной нагрузки. В рабочем режиме токи утечки за счет изоляции достаточно малы и в расчет, как правило, не берутся. При сопротивлении изоляции в пределах 2 МОм и напряжении 220В, 50Гц ток утечки составит всего 0,11 мА

По величине тока утечки IT-сети делятся на две группы:

1. «Большие IT-сети», где величина указанного тока может составлять величины до единиц ампер за счет мощных разделительных трансформаторов и значительной протяженности силовых кабелей подключения нагрузки.

   Здесь сохраняется полезное свойство режима изолированной нейтрали –  неотключение питания нагрузки при первичном пробое. На части оборудования такой электроустановки, в котором существует высокая вероятность поражения персонала электротоком при замыкании на корпус, вполне успешно применяются УЗО. Требования к построению таких электроустановок изложены в ПУЭ.

2.  «Малые IT-сети», где при первичном пробое ток утечки не должен превышать заданного безопасного уровня. Именно к таким сетям относятся сети электропитания оборудования гр.2 в учреждениях медицинского назначения и носят название «медицинские IT-сети».

Особые требования к медицинским IT-сетям изложены в ГОСТ 50571.28.

Для удобства приведем дословно содержание пунктов касающиеся данной темы:

Пункт 710.512.1.6. «…Трансформаторы должны соответствовать МЭК 61558-2-15 и следующим дополнительным требованиям:

Ток утечки на землю основных проводников и защитной оболочки «кожуха», замеренные при отсутствии нагрузки, при номинальном напряжении и номинальной частоте не должен превышать 0,5 мА.

Номинальная мощность однофазных трансформаторов, используемых для медицинских IT систем для переносного и стационарного оборудования, не должна быть менее 0,5кВА и более 10 кВА.»

Пункт 710.413.1.5. «…- измерительное напряжение не должно превышать 25В постоянного тока; 

– максимальное значение измерительного тока, даже при возникновении повреждения, не должно превышать 1 мА;

– должно быть обеспечено устройство для проверки сопротивления изоляции и предусмотрена индикация о понижении сопротивления до 50 кОм…»

Пункт 710.512.1.1. «…Трансформаторы должны быть установлены в непосредственной близости к медицинскому помещению внутри или вне его и помещены в шкаф или иметь защитную оболочку (кожух) для предотвращения случайного прикосновения к токоведущим частям…»

Требования ГОСТа вводят существенные ограничения, выполнение которых при проектировании дает определенные гарантии ограничения токов утечки до минимального безопасного уровня, а именно:

1. Применяются специальные медицинские трансформаторы мощностью до 10 кВА с током утечки не более 0,5 мА.
2. Обязательно применяется система контроля изоляции с уровнем срабатывания сигнализации 50 кОм, что соответствует току утечки не более 4,4 мА ( 4400 мкА )
3. Требование на близкое размещение трансформатора призвано уменьшить длину кабелей подключения нагрузки и уменьшить ток утечки за счет суммарного уменьшения емкости кабельной сети.

Следует помнить, что системы контроля изоляции как импортного, так и отечественного производства не реагируют на емкостной ток утечки, а призваны контролировать именно нарушение изоляции сети по активному сопротивлению.

Оценить величину емкостного тока утечки можно следующим образом:

Емкость силового кабеля марки ВВГнг колеблется в пределах от 150 нФ/км ( 0,15 мкФ/км ) при сечении жил 1,5 мм² до 300 нФ/ км ( 0,3 мкФ/км ) при сечении жил 10 мм².

Ток утечки при емкости 0,1 мкФ при 220В, 50Гц составляет 11 мА. Пользуясь этой пропорцией легко оценить ток для конкретного проектного решения.

Приведенные выше данные по емкостным характеристикам достаточно приблизительные, так как при производстве силового кабеля эта величина не нормируется. На практике значение емкости может отличаться и в большую, и в меньшую стороны. Длина кабеля питания нагрузки от трансформатора длиной в километр может показаться нереальной для конкретного объекта, однако приведем пример:

Медицинский разделительный трансформатор ТРО – 10000МБ расположен в этажной щитовой. В этой щитовой также расположен распределительный щиток на 6 двухполюсных автоматов для непосредственного подключения розеток на консолях и других блоков розеток IT-сети. Операционная расположена на расстоянии 50 метров на том же этаже. Суммарная длина линий подключения составит более 300 метров с учетом внутренней разводки в самой операционной. По приблизительным расчетам емкостной ток утечки составит 6,6 мА, что явно не соответствует нормам безопасности принятым для операционных согласно ГОСТ 50571.28 пункт 710.413.1.5. ( 4,4 мА ).

Технические решения с целью уменьшения длины линий достаточно очевидны и приведены на рис.2. Автоматы линий подключения располагаются непосредственно в щитке в операционной, что сокращает протяженность линий почти в три раза.

Описанный выше способ позволяет значительно сократить количество проводников и существенно уменьшить паразитный емкостной ток, однако окончательно проблему не решает. Сократить указанный ток практически до нуля позволяет схема представленная на рис.3.

В этой схеме провод заземления исключается из состава кабеля и прокладывается отдельно, в результате чего паразитная емкость сводится практически к нулю.

К сожалению, в отечественных нормативах эта проблема не рассматривается вовсе и подавляющее большинство проектов выполнено без учета емкостных токов утечки, что вполне может привести к весьма неприятным последствиям.

В данном случае можно ориентироваться на типовые европейские схемы, решенные с учетом данной проблемы. Одна из схем приведена на рис.

4.

Что такое утечка тока и как ее найти?

Утечка тока в землю – довольно популярное и ходовое понятие. Большинство людей пользуются им в разговорном обиходе, но далеко не каждый понимает его физическую сущность и до конца не осознает масштаб пагубных последствий этого явления. Для людей, не сведущих в тонкостях электротехники, достаточно будет знать, что под данным понятием следует понимать протекание тока от фазы в землю по нежелательному и не предназначенному для этого пути, то есть по корпусу оборудования, металлической трубе или арматуре, сырой штукатурке дома или квартиры и другим токопроводящим конструкциям. Условиями возникновения утечек является нарушение целостности изоляции, которое может быть вызвано старением, термическим воздействием, как правило, вызванным перегрузкой электрооборудования или механическим повреждением. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик, чем опасна утечка тока в квартире, какие причины ее возникновения и меры защиты в домашних условиях.

• Чем она опасна?
• Характерные признаки
• Как определить, поврежден ли электроприбор?
• Поиск проблемы в электропроводке
• Средства защиты

Чем она опасна?

Электрическая изоляция не может быть идеальной, поэтому при работе потребителя электроэнергии, даже в случае ее полной исправности, утечка тока всегда имеет место, величина которой имеет мизерное значение и не представляет опасности для человека. В случае частичного или полного нарушения изоляции, значения токовых утечек возрастают и могут быть серьезной угрозой здоровью и жизни людей. Проще говоря, в случае потери сопротивления изоляции при прикосновении к корпусу электротехнического устройства, кабельной оболочке, штепсельной вилке или розетке, трубе водопровода или отопительной системы, стене дома или квартиры, человеческое тело выступит в роли проводника, через который пройдет протекание токов утечки в землю. Последствия могут быть самыми печальными, вплоть до летального исхода.

 

Не стоит забывать о том, что наличие утечки в электрохозяйстве дома и квартиры может влиять на потребление электрической энергии. При наличии данного явления в проводке, даже в случае отключения всех потребителей, электрический счетчик будет фиксировать расход электричества.

Характерные признаки

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

Как определить, поврежден ли электроприбор?

Классическим средством измерения сопротивления изоляции является мегомметр, но, так как такой прибор в домашнем обиходе вещь довольно редкая, для этой цели можно использовать простейшие и доступные средства измерения, такие как индикатор напряжения и мультиметр.

Другой вариант — проверить утечку тока индикатором напряжения. Такой способ проверки можно использовать в том случае, если проверяемый электроприбор имеет металлическую оболочку. В случае, когда есть сомнения в исправности и безопасности пользования прибором, наличие или отсутствие утечки можно проверить отверткой-индикатором, предназначенным для поиска фазы в сети. Для этого необходимо при включенном потребителе прикоснуться жалом отвертки-индикатора к металлическому корпусу электротехнического устройства, если произойдет даже слабое срабатывание индикации фазоискателя, проверяемый потребитель неисправен и представляет опасность. Более подробно о том, как использовать индикаторную отвертку, мы рассказали в отдельной статье.

Утечка тока на корпус в приборе с металлической оболочкой может быть вызвана не только потерей сопротивления изоляции. Причиной этого может служить обрыв перемычки заземляющей металлический корпус изделия, в том случае, если предусмотрена система заземления.

Важно! Во время проверки необходимо соблюдать осторожность и исключить прикосновение руками металлического корпуса изделия и жала отвертки.

Проверка мультиметром. Проверка сопротивления изоляции мультиметром производится только на обесточенном оборудовании. Перед проверкой измерительный прибор необходимо переключить в режим измерения сопротивления на отметке 20 МОм. Щуп мультиметра зафиксировать на корпусе проверяемого изделия, второй на одном из контактных штырей вилки. Такую же операцию необходимо проделать для второго контактного штыря и с заменой полярности щупов. На исправном электрооборудовании на шкале измерительного прибора должна высвечиваться бесконечность. В противном случае электрооборудованием пользоваться нельзя, его необходимо либо сдать в ремонт, либо утилизировать. Инструкцию по эксплуатации мультиметра мы также рассмотрели на сайте.

Проверка мегомметром. Порядок проверки такой же, как в случае с мультиметром. Пользуясь мегомметром, необходимо помнить, что при вращении его рукоятки на выходе этого прибора генерируется напряжение от 500 до 1000 Вольт, которые могут безвозвратно вывести из строя слаботочные электронные элементы оборудования.

О том, как пользоваться мегаомметром, мы рассказывали в отдельной статье на сайте!

Поиск проблемы в электропроводке

Утечка в скрытой проводке дома или квартиры может вызвать поражение электрическим током во время штукатурки стен или клейки обоев. Как ее обнаружить без привлечения специалистов и использования специальных приборов. Существует проверенный способ проверки утечки в скрытой проводке дома или квартиры с использованием транзисторного радиоприемника, имеющего средневолновый и длинноволновый диапазоны приема. Перед проверкой необходимо выключить все потребители электроэнергии. Далее необходимо пройтись с приемником, предварительно настроенным на частоту, на которой нет вещания радиостанций, в непосредственной близости от стен в местах прокладки проводки. При приближении к проблемному месту динамик приемника начнет характерно фонить.

Средства защиты

Для того чтобы гарантированно исключить в доме случаи элктротравматизма, необходимо обустроить домашнюю электрическую сеть средствами защиты от утечек, в качестве которых в настоящее время находят широкое применение устройства защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы. О том, как выбрать УЗО по току, мы рассказывали в отдельной статье.

Альтернативный вариант — использовать дифференциальный автомат, который совмещает УЗО и автоматический выключатель. Дифавтомат также поможет защититься от неблагоприятного явления, т.к. моментально сработает и обесточит сеть при возникновении опасности.

Более подробно узнать о том, для чего нужно использовать УЗО, рассказывается в видео:

Вот мы и рассмотрели, что такое утечка тока в квартире и доме, какие причины ее возникновения, а также меры защиты в домашних условиях. Надеемся, информация была для вас полезной и интересной!

Будет полезно прочитать:

• Что опаснее: переменный или постоянный ток
• Основные неисправности электропроводки
• Как определить короткое замыкание в сети

Что такое ток утечки? Важность тока утечки для медицинского источника питания

2022-05-31

---

Обзоры

• Введение: Что такое ток утечки?
• Почему важно контролировать ток утечки?
• Почему медицинские блоки питания нуждаются в низком токе утечки?
• Каковы правила техники безопасности в отношении тока утечки медицинских источников питания?
• Почему следует выбирать FSP для медицинских источников питания с низким уровнем утечки?
• Сводка

 

Введение.

Что такое ток утечки?

Ток утечки — это термин, используемый для описания нефункционального тока. Ток, протекающий от цепи постоянного или переменного тока к земле, шасси или любому другому токопроводящему компоненту при отсутствии системы заземления, считается током утечки. Ток утечки на входе или выходе нельзя избежать, но его необходимо контролировать. Существуют определенные пределы тока утечки в зависимости от отрасли или области применения.

 

Ток утечки в различных типах оборудования возникает при наличии незапланированного электрического соединения между землей и проводником. Если используемое вами оборудование не заземлено должным образом, ток будет протекать через другие компоненты или проводники, находящиеся под напряжением. В случае электрических устройств ток утечки обычно возникает в результате дефектов изоляции или изготовления материалов, используемых для изготовления деталей, таких как полупроводники.

 

Почему важно контролировать ток утечки?

Контроль тока утечки важен по нескольким причинам. Большинство электрических установок и оборудования используют системы заземления для защиты от отключений и опасностей. В случаях, когда имеются неисправности или нарушения изоляции между линиями электропередач и токопроводящими частями, или нарушено заземление, протекание тока может вызвать срабатывание автоматического выключателя или перегорание предохранителя. Существует также риск для безопасности человека, особенно при использовании медицинского оборудования.

 

Существуют стандарты для повышения безопасности и снижения рисков. При использовании оборудования и устройств очень важно знать допустимые уровни тока утечки для соответствующего приложения. Важно отметить, что ограничения более строгие и строгие для медицинского оборудования.

 

Почему медицинские блоки питания нуждаются в низком токе утечки?

Электрическое оборудование становится все более распространенным явлением в медицинских учреждениях. Электричество играет важную роль в улучшении результатов лечения и спасении жизней, но использование медицинского оборудования может быть сопряжено с риском. Для медицинских источников питания требуется низкий ток утечки, и для этого существуют строгие правила. Пределы тока утечки медицинского оборудования значительно ниже, чем у немедицинского оборудования. Это мера безопасности, которая используется для защиты как медицинских работников, так и пациентов.

 

Во многих частях больницы или медицинского учреждения пациенты и персонал подвергаются воздействию электрического тока, который может привести к летальному исходу. Ток утечки может проходить через тело человека либо непосредственно через кожу (это называется макрошоком), либо через устройства, расходные материалы или оборудование, например кардиостимуляторы или катетеры (это называется микрошоком). Поражение электрическим током может быть особенно опасным для пациентов, проходящих лечение в больнице, поскольку они, вероятно, более уязвимы.

 

Каковы правила техники безопасности в отношении тока утечки медицинских источников питания?

Медицинские источники питания регулируются строгими ограничениями, которые значительно ниже, чем у оборудования и устройств, используемых в немедицинских целях. Это должно обеспечить повышенную защиту пациентов и персонала, подвергающихся воздействию токов при использовании специального медицинского оборудования и устройств.

 

Оборудование, предназначенное для использования в медицинской промышленности, должно соответствовать требованиям, изложенным в стандарте безопасности IEC 60601-1. Это признанный во всем мире стандарт безопасности, который применяется к любому оборудованию, подключенному к сети электропитания и используемому для наблюдения, диагностики, лечения или ведения пациента. Примеры включают:

 

• Кардиомониторы
• Тонометры артериального давления
• Ультразвуковое оборудование
• Лазерная техника для хирургии

 

При нормальных условиях ток утечки для медицинского оборудования составляет 10–500 мкА. Это относится к состоянию одиночной неисправности. В таблице ниже приведены стандарты безопасности для различных типов медицинских устройств:

 

Ток утечки	Тип В		Тип BF		Тип CF
	НЗ	SFC	НЗ	SFC	НЗ	SFC
Ток утечки на землю	500 мкА	1 мА	500 мкА	1 мА	500 мкА	1 мА
Корпус Ток утечки	100 мкА	500 мкА	100 мкА	500 мкА	100 мкА	500 мкА
Ток утечки пациента	100 мкА	500 мкА	100 мкА	500 мкА	10 мкА	50 мкА

 

NC= Нормальные условия    SFC= Единичные неисправности

 

 

Зачем выбирать FSP для медицинских блоков питания с низким уровнем утечки?

FSP специализируется на медицинских источниках питания с малыми утечками, предоставляя оборудование, соответствующее международным стандартам безопасности и сертификатам. FSP предлагает четыре вида медицинских расходных материалов переменного/постоянного тока, включая блок питания для ПК, адаптер, открытую раму и резервный источник питания. Компания FSP, обладающая многолетним опытом предоставления клиентам высококачественных продуктов и услуг, является ведущим производителем медицинских источников питания. Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна консультация по поводу медицинского оборудования, не стесняйтесь обращаться к нам.

 

Резюме

Ток утечки — это ток, который течет из цепи переменного или постоянного тока на землю или другой проводник. Если оборудование или устройство не заземлены должным образом, ток может протекать через тело человека. Вот почему жизненно важно регулировать и контролировать ток утечки для медицинских источников питания. Стандарты безопасности помогают снизить риски и обеспечить безопасность пациентов, медицинских работников и вспомогательного персонала.

Похожие статьи

• Блок питания

  класса 2 и класса II: есть ли различия?

О FSP

FSP Group является одним из ведущих мировых производителей блоков питания. С 1993 года FSP Group следует концепции управления «услуги, профессия и инновации», чтобы выполнять свои обязанности в качестве поставщика экологически чистых источников энергии.

Что такое ток утечки? – Силовые электронные наконечники

24 июля 2017 г. Джанет Хит 5 комментариев

Почти во всех цепях неожиданно протекает ток утечки, даже когда питание отключено. Утечка тока не ограничивается электроникой, компьютерами или небольшими сигнальными цепями, ее также можно обнаружить в промышленном оборудовании и трехфазных электроустановках. Некоторый ток всегда найдет путь к земле, будь то через заземляющую изоляцию, которая должна защищать проводку в электроустановке в проводке промышленного оборудования, или через слабые диэлектрические изоляторы внутри конденсаторов, которые предназначены для обхода или защиты цепи. Даже небольшое количество тока может протекать по альтернативным путям, устройствам защиты цепи и изоляторам всех видов.

Ток утечки становится проблемой, когда влияет на производительность или расходует энергию, когда приоритетным является эффективное управление питанием. В вычислениях производительность может быть снижена, потому что компьютеры состоят из миллионов и триллионов транзисторов, которые в основном используются

Рис. 1. Токоизмерительные клещи, или амперметр, обнаруживают и измеряют переменный ток в проводнике в широком диапазоне. (Источник: Fluke)

в качестве электронных переключателей. По мере того, как технология создает меньшие и более эффективные транзисторы, ток утечки становится более серьезной проблемой по сравнению с изолирующими барьерами. (Транзисторы могут уменьшаться в размерах, а электроны — нет, поэтому потери мощности из-за утечки тока увеличиваются благодаря развитию все более мелких узлов в полупроводниковой технологии. В большинстве случаев ток утечки нежелателен.

 

Ток утечки может привести к постоянной трате энергии, что в кругах конечных пользователей называется потерей «вампирской силы»; ответ на который заключается в том, чтобы отключить зарядные устройства, когда они не используются. Однако потеря мощности — не единственная проблема, которую может создать ток утечки. Ток может утекать из одной цепи в другую, если ток утечки находит легкий путь к земле и может усугубляться из-за различных условий окружающей среды, таких как температура или сигналы, работающие на высоких частотах.

Ток утечки — это факт жизни. Однако его можно уменьшить, используя более совершенные методы проектирования, другие материалы или компоненты, а также более качественные изоляторы. Если вы подозреваете, что проблема связана с током утечки (например, прибор всегда бьет вас током или кажется, что при выключенном выключателе питания тратится слишком много энергии), вы можете определить источник тока утечки с помощью тестирования и измерения. Если величина тока утечки незначительна, то, возможно, не стоит тратить время на попытки уменьшить ток утечки. На макроуровне (например, электрическая проводка в доме) вы можете использовать амперметр для поиска источника протекающего тока, когда выключатель питания выключен. Амперметр должен быть откалиброван, очищен и использован в соответствии с инструкциями для проверки возможных проводников, включая неожиданные пути, такие как водопроводные трубы или заземленный экран кабелей.