Szivárgóáram mérése villamos berendezéseken

Bármely villamos berendezés esetében valamennyi áram átfolyik a PE vezetőn a föld felé. Ezt a jelenséget nevezzük szivárgóáramnak. A szivárgóáram általában a vezetőket körülvevő szigetelésen, valamint a háztartási, irodai vagy üzemi elektromos berendezéseket védő szűrőkön át folyik. A szivárgás befolyásolhatja a berendezés üzembiztonságát, és esetenként hálózati interferenciát idézhet elő.

A szivárgóáram a védőberendezések téves bekapcsolását idézheti elő maradékáram-eszközzel (Residual Current Devices) védett áramköröknél. Szélsőséges esetekben a megérinthető vezető alkatrészeken megnövekedhet a feszültség. Szivárgóáramot okozhat a szigetelt hálózat elektromos ellenállása és befolyásolja a kapacitása is. Megfelelően szigetelt vezetőn csak nagyon alacsony szivárgóáram folyhat át. Ha a szigetelés öreg vagy sérült, csökken az ellenállás, ami a szivárgóáram fokozott átfolyását eredményezi. Továbbá a hosszabb vezetőknek nagyobb az ellenállása, ami növeli a szivárgóáramot. Meg kell említenünk azokat a széles körben ismert villamos berendezéseket, amelyeket szűrők védenek a feszültségcsúcsokkal és egyéb interferenciákkal szemben. Ezek a szűrők általában kondenzátorokat használnak, amelyek megnövelik a vezetékrendszer ellenállását, és ezáltal a szivárgóáram-szintjét.

1. ábra  Példa a szivárgóáram mérésére II. osztályba sorolt készüléken

A szivárgóáram hatásainak minimálisra csökkentése

Hogyan tudjuk kizárni vagy minimálisra csökkenteni a szivárgóáram hatásait? Kezdjük a szivárgóáram kvantitatív mérésével és a források meghatározásával. Ezt megtehetjük egy szivárgásmérő készülék segítségével. Ez a készülék hasonlít a hagyományos árammérő lakatfogóhoz, de jelentősen érzékenyebb és pontosabb mérést biztosít 5 mA alatti áramerősség esetében. A hagyományos lakatfogók ilyen alacsony áramerősséget nem észlelnek.
Miután rögzítette a mérőműszert a vezetőn, a mért áramérték a vezető körül mérhető elektromágneses mező változásainak erőssége alapján kerül meghatározásra.
Az alacsony erősségű szivárgóáram pontos mérése érdekében fontos, hogy a lakatfogó csíptetőfelületei sérülésmentesek és tiszták legyenek, illetve légrésmentesen záródjanak. A nagy fogónyílásnak köszönhetően a szivárgásmérő felhelyezhető nagy átmérőjű vezetékekre vagy kábelekre, valamint fémhevederekre, potenciálkiegyenlítő sínre vagy akár csővezetékre is.
A rossz szigetelés miatt jelentkező szivárgóáram méréséhez 0,1 mA alatti érték mérésére alkalmas lakatfogót kell használni. Például egy 230 V váltakozó áramú körben, amelyről az összes fogyasztó le van kapcsolva, a szivárgóáram erőssége 0,02 mA (20 μA) lehet. Ez az érték megfelel az alábbi szigetelési impedanciának:

230 V/(20 × 10^–6) = 11,5 MΩ (Ohm törvény R = U/I).

Ha ugyanezen a helyen mérné a szigetelési ellenállást egy hagyományos induktor használatával, az eredmény 50 MΩ körüli, vagy annál kevesebb lenne. Ennek az az oka, hogy a szigetelésmérő egyenáramú feszültséget használ a teszteléshez, amely nem veszi figyelembe a kapacitív hatást.
A szigetelési impedancia értéke a rendszeres használat során jelentkező tényleges érték. Ha ugyanezt a kört mérjük meg egy irodai eszköz (számítógép, monitor, fénymásoló, stb.) csatlakoztatása után, akkor eltérő eredményt kapunk az eszközök bemeneti szűrője által létrehozott kapacitás miatt.

2. ábra  Szivárgóáram-mérő lakatfogó zavarszűrővel

Ha az áramkörre több fogyasztót csatlakoztatnak, a fenti hatás összeadódik, vagyis a szivárgóáram nagyobb, akár több milliamper erősségű lesz. Új berendezések hozzáadása RCD eszközzel védett áramkörhöz hibás választ válthat ki. Mivel a létrehozott szivárgóáram erőssége az egyes eszközök működése szerint eltérő, az RCD véletlenszerűen kapcsolhat. Az ilyen típusú problémák nehezen diagnosztizálhatók.

ICT berendezésnél a mérőműszer által jelzett szivárgóáram értéke jelentősen nagyobb lehet, mint a szigetelési impedancia miatt keletkező érték 50 Hz frekvencián. Ennek az az oka, hogy az ICT berendezések általában szűrőket használnak, amelyek funkcionális földelési, míg más eszközök harmonikus áramot generálnak. Rossz szigetelésnél a szivárgóáram karakterisztikája csak 50 Hz-en mérhető, keskenysávú szűrővel ellátott szivárgásmérővel, amely kizárja az eltérő frekvenciájú áramokat. A 3–6. ábrán a szivárgóáram mérésére szolgáló különféle csipeszcsatlakozások láthatók.

www.fluke.com