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泄漏电流测量基础

2020年20月5日 | 电气

应用文章

在任何电气安装中,都有一定的电流通过保护地导体流向大地。该电流通常称为泄漏电流。漏电流最常见的形式是流过导体周围的绝缘层,以及家庭或办公室周围的保护电子设备滤波器。那么会有什么问题呢?在具有 漏电保护器保护的电路中,漏电流会造成不必要、间歇性跳闸。极端情况下,会造成可触及导体部件的电压增大。

泄漏电源的原因

绝缘既有电阻也有电容——通过这两种元件传导电流。鉴于绝缘表现为高阻,泄漏的电流实际上非常小。但是,如果绝缘老化或损坏,电阻较低,就可能流通很大的电流。此外,较长导体的电容较大,会造成更大的泄漏电流。所以 漏电保护器制造商建议将单向馈线的长度限制为最长76.2 m。

同时,用于电压浪涌和其他故障保护的电气设备也会增加泄漏电流,如滤波器。这些滤波器通常在输入上具有电容,这进一步加大了布线系统的总电容,以及总泄漏电流。

最大程度降低漏电流

那么,如果消除或最小化漏电流呢?量化泄漏电流,然后识别故障源。一种方法是利用漏电流钳表。这些钳表与用于测量负载电流的钳型表非常相似,但测量5mA以下电流时的性能好得多。大多数钳表只是不能检测到如此小的电流。

在将钳表的钳口夹住导体后,钳表读取的电流值取决于导体周围的磁场强度。

为了准确测量小电流,需要保证钳口清洁、无缝隙或咬合面损坏。避免扭绞钳表的钳口,否则会造成测量错误。

电源
负载

钳表检测导体周围的磁场,例如单芯电缆、铠装电缆、水管等,或者单相电路的相线和中性线,抑或是三相电路(比如漏电保护器或剩余电流装置)的全部带电导体。

在测试电路的成组带电导体时,负载电流产生的磁场彼此抵消。任何不平衡电流都来自于导体泄漏到大地或其他地方的电流。为了测量这种电流,漏电流钳表应能够检测小于0.1 mA的电流。

例如,在交流240 V电路上进行测量,全部负载均断开,可能造成0.02 mA (20 μA)的漏电流。该值表示绝缘阻抗为:

240 V / (20 x 10-6) = 12 MΩ。(欧姆定律 R=V/I)

如果在断电的电路上执行绝缘测试,结果可能为50 MΩ或更高范围内。这是因为绝缘测试仪使用直流电压进行测试,而没有考虑电容效应。绝缘阻抗值为正常工作条件下存在的实际值。

如果测量负载为办公设备(PC、显示器、复印机等)的相同电路,由于这些设备的输入滤波器上的电容,结果可能明显不同。当电路上有多台设备时,该效应将累积在一起。也就是说,漏电流更高,可能会达到毫安级。如果在具有 漏电保护器保护的电路上增加新设备,可能会触发 漏电保护器。并且由于漏电流的总量随设备的工作方式而变化,所以漏电保护器可能会随机性跳闸。这种间歇性的故障非常难以诊断。

钳型表能够检测和测量通过被测导体的较宽范围的交流或变化电流。当存在电信设备时,钳型表指示的漏电流值可能远远高于60 Hz时绝缘阻抗产生的结果。这是因为电信设备往往使用滤波器,产生功能接地电流,以及谐波。如果使用通过窄带带通滤波器来滤除其他频率电流的钳型表,就只能测量60 Hz下的特征漏电流。

测量对地漏电流

连接有负载(开关打开)时,测得的漏电流包括负载设备的漏电流。如果带载时的漏电流低到可以接受,那么线路漏电流甚至更低。如果需要单独的线路漏电流,那么就断开(开关关断)负载。

相线
中性线
负载

图1

测试单相电路: 夹住相线和中性线导体。实测值将为流向大地的所有电流。(见图1)

负载

图2

测试三相电路:夹住全部三相导体。如果有中性线,应该与相线一起夹住。实测值将为流向大地的所有电流。(见图2)

负载
裸露导电部件

图3

相线
中性线
接地导体
负载
通过意外接地通路的漏电流

图4

相线
中性线
配电盘
泄漏电流IE

图5

测量通过接地导体的漏电流

如需测量流向专用接地连接的总漏电流,用钳型表夹住接地导体。(见图3)

测量通过意外接地通路的漏电流

将相线/中性线/接地一起夹住,即可识别不平衡电流,表现为插座或配电盘处的漏电流,通过意外接地通路(例如混凝土地基上的配电盘安装座)泄漏。如果存在其他电气接合连接(例如连接到水管),也会产生类似的不平衡。(见图4)

跟踪漏流源

这一系列测量识别总漏流和故障源。首先可对连接到配电盘的主线进行测量。随后执行第2、3、4和5项测量,识别承载有较大漏电流的电路(见图5)。(见图5)

总结

漏电流是导体上绝缘有效性的重要指示。当连接有带有滤波器的电气设备时,电路上闪开会出现较高漏电流,会引发干扰设备正常工作的电压。利用低电流漏电流钳表,有条不紊地执行上述测量,就可能定位漏电流的故障源。若必要,能够据此重新分配安装周围的负荷,使其更加平衡。