[科普中國]-過電流

概述

在一個電力系統(tǒng)，過電流或過剩電流是其中較大的比預期的情況下的電流通過導體存在，從而導致過度的發(fā)熱，和火災或損壞的風險的設(shè)備。過電流的可能原因包括短路，負載過大，設(shè)計不正確或接地故障。通常使用熔斷器，斷路器，溫度傳感器和限流器來控制過電流的風險。

主要分類過載電流電氣回路因所接用電設(shè)備過多或所供設(shè)備過載（例如所接電動機的機械負載過大）等原因而過載。其電流值不過是回路載流量的不多倍，其后果是工作溫度超過允許值，使絕緣加速劣化，壽命縮短，它并不直接引發(fā)災害。1

短路電流當回路絕緣因種種原因（包括過載）損壞，電位不相等的導體經(jīng)阻抗可忽略不計的故障點而導通，這被稱作短路。由于這種短路回路的通路全為金屬通路，這種短路被歸為金屬性短路，其短路電流值可達回路導體載流量的幾百以至幾千倍，它可產(chǎn)生異常高溫或巨大的機械應(yīng)力從而引起種種災害。

為使過載防護電器能保護回路免于過載，防護電器與被保護回路在一些參數(shù)上應(yīng)互相配合，它們應(yīng)滿足下列條件：

（1）防護電器的額定電流或整定電流In應(yīng)不小于回路的計算負載電流IB。

（2）防護電器的額定電流或整定電流In應(yīng)不大于回路的允許持續(xù)載流量（以下簡稱載流量）。

（3）保證防護電器有效動作的電流I2應(yīng)不大于回路載流量的1.45倍。

以上條件以公式表示即為：IB≤In≤IZ和I2≤1.45IZ

式中：IB―回路的負載電流（A）；

In―熔斷器的額定電流或斷路器的額定電流或整定電流（A）；

IZ―回路導體的載流量（A）；

I2―保證防護電器有效動作的電流（即熔斷電流或脫扣電流）（A）。2

過電流和電流速斷區(qū)別用電設(shè)備過電流是一種故障形式，當過負荷不嚴重時，可以不立即切除，另一個長一點延時，如果過負荷再嚴重一點，延時就短一點，這相當于限時電流速斷保護，如果過負荷特別嚴重，即發(fā)生短路了，變必須立即切除故障，這就是瞬時電流速斷保護，因此電流速斷可以理解為特別大的過電流保護，即過負特別嚴重，必須立即將用電設(shè)備從系統(tǒng)中斷開，這就是電流速斷保護。電流速斷不能保護線路全長，是因為整定電流速斷保護時是按躲過被保護線路未端故障時的電流來整定的，既然是躲過，當然就不能保護全長，按躲過線路未端故障時的電流來整定的目的是為了防止下一級線路首端故障時，保護越級誤動，因為下一級首端故障應(yīng)由下一級的電流速斷保護切除。而下一級的首端故障和本線路未端故障時，短路電流大小幾乎相等，無法區(qū)分。

當線路較長時，線路短路有兩種情況，一種首端短路：電流很大很大，這種情況是不允許的，稱作速斷電流（一般是額定電流的五倍以上），實施速斷保護電流，不設(shè)時限。另一種是未端線路短路：因為線路長，有一定的阻抗，短路電流較大（約為額定電流的3-5倍），稱為過流，雖然電流較大，但在0.2-2秒內(nèi)不至于把線路設(shè)備燒壞，所以此情設(shè)過流保護，將時限設(shè)定在2秒之內(nèi)，超過此時限就會跳閘保線路和設(shè)備，同也可以區(qū)分假故障，如大風、雷電造成的短路等。3

電流速斷就是電流達到這個數(shù)就跳閘或延長的時間短，很快就跳閘。電流速斷由于定值取得過大，當線路過長時，由于線路電阻較大，末端短路電流達不到跳閘值，不一定跳閘，所以不能保護線路全長。過電流保護設(shè)置的跳閘電流比電流速斷小，達到跳閘值要延長一定時間，如果電流還大就跳閘。繼電保護是一個系統(tǒng)的工程，多種保護配合完成，既要躲開雷電等瞬間大電流，又要能區(qū)分發(fā)生故障的地點，一定的范圍由一定的開關(guān)來跳閘；這就需要設(shè)置不同的跳閘電流值配合不同的跳閘時間來實現(xiàn)。下一級和本線路是用斷路器來劃分，線路經(jīng)過一個斷路器又有了新的設(shè)置。

過電流和過負荷的區(qū)別過電流是線路出現(xiàn)了故障，但又不在速斷的保護范圍內(nèi)，一般是單相接地等，要求在一定的時間內(nèi)跳閘的。

過負荷是線路的負荷過大，不屬于故障性質(zhì)，只是推出告警信號，一般會出現(xiàn)在夏天，工廠開工，同時大家都在用空調(diào)，超過了設(shè)備的額定負荷。在負荷過大時，會縮短一次設(shè)備的使用壽命，尤其是變壓器過負荷。

兩者的保護目的不同，過流保護為針對短路故障的保護，過負荷為本質(zhì)上針對設(shè)備本身熱容量的，對于高壓輸電線路，還是要針對系統(tǒng)穩(wěn)定的。過流保護要與相鄰裝置中針對短路故障的保護段進行配合，而過負荷是與設(shè)備的熱載能力進行配合的。4

兩者的動作出口也不盡相同，過流保護針對短路故障，最終出口是把保護范圍隔離出來，對于線路，有時還會啟動重合閘；而過負荷，一般不會啟動重合閘，有時可能還有有聯(lián)切的設(shè)計。

過流保護和過負荷保護主要存在兩個區(qū)別：一是整定動作值不同，二是動作時間不同。

過負荷保護的定值比過流保護的定值要低得多，但要大于正常負荷，防止設(shè)備過載運行，而且為了躲過設(shè)備起動電流還要加入一定的延時。當某種原因使過流保護拒動時，過負荷保護還可作為過流保護的后備保護。