【導讀】過(guò)載過(guò)流是自定義的:任何超過(guò)額定負載電流的電流實(shí)際上都是過(guò)載。當電路(無(wú)論是通過(guò)新電路的原始設計還是通過(guò)對現有電路的修改)需要傳送超過(guò)電路導體的額定負載載流量的負載電流時(shí),就會(huì )發(fā)生過(guò)載。
過(guò)電流的類(lèi)型
過(guò)電流的三種主要類(lèi)別或類(lèi)型是過(guò)載、短路和接地故障。
過(guò)載過(guò)流
過(guò)載過(guò)流是自定義的:任何超過(guò)額定負載電流的電流實(shí)際上都是過(guò)載。當電路(無(wú)論是通過(guò)新電路的原始設計還是通過(guò)對現有電路的修改)需要傳送超過(guò)電路導體的額定負載載流量的負載電流時(shí),就會(huì )發(fā)生過(guò)載。
例如,用附加燈修改 20 安培分支電路,這會(huì )將負載電流增加到 22 安培:這將是電路過(guò)載。
過(guò)載情況可能發(fā)生在建筑物配電系統的服務(wù)層、饋線(xiàn)層或分支電路層。
當電機機械過(guò)載時(shí)也會(huì )發(fā)生電氣過(guò)載過(guò)電流。這可能是由于其內部軸承表面內的過(guò)度摩擦、過(guò)多的熱量(由于高環(huán)境溫度或其他故障)或其驅動(dòng)的利用設備中的約束或其他機械過(guò)載引起的。過(guò)載是一種受控的過(guò)流情況,通常幅度較小。
短路過(guò)流
短路電流(以及接地故障電流,我們接下來(lái)將討論)是高強度的故障過(guò)電流,實(shí)際上,它會(huì )在所連接負載的阻抗上并聯(lián)一個(gè)低電阻。短路過(guò)電流通常涉及至少兩個(gè)電路導體(電源和返回)的意外交叉連接。這會(huì )導致電源變壓器繞組短路。
圖 1 和圖 2 代表了結構中更常見(jiàn)的變壓器電源。
圖 1 是向建筑物(例如家庭或小型工業(yè)設施)提供單相交流、3 線(xiàn)、120/240 伏電源的圖。變壓器中的單個(gè)初級繞組(通過(guò)感應)提供兩個(gè)串聯(lián)在次級繞組中的 120 伏繞組。當連接在兩個(gè)串聯(lián) 120 伏繞組的兩端之間時(shí),利用設備負載將以 240 伏電壓運行。當連接在兩個(gè)串聯(lián) 120 伏繞組的任一端和兩個(gè)繞組共用的第三根電線(xiàn)之間時(shí),利用設備負載將以 120 伏電壓運行(見(jiàn)圖 1)。
圖 1.單相交流住宅供電變壓器次級的三個(gè)供電線(xiàn)路的電壓關(guān)系
如圖 2 所示,三相交流配電系統通常具有較高的短路過(guò)電流值,因為短路通常會(huì )涉及多個(gè)單相交流變壓器繞組。
圖 2.三相交流商業(yè)或工業(yè)服務(wù)電力變壓器次級的四根電源線(xiàn)的電壓關(guān)系
接地故障過(guò)流
接地故障過(guò)電流也是一種短路情況,通常僅影響其中一個(gè)電路導體和接地金屬線(xiàn)槽或配電或使用設備外殼。
僅當建筑物或構筑物的配電系統以大地為參考時(shí),才會(huì )發(fā)生接地故障過(guò)電流。 “參考接地”要求將一個(gè)或多個(gè)單相交流變壓器繞組(Y 形變壓器配置)的一端公共連接到接地電極系統,從而創(chuàng )建接地和不接地的電路/電源導體。
接地故障過(guò)電流的大小通常小于同一變壓器的短路過(guò)電流的大小。短路可能發(fā)生在兩個(gè)或多個(gè)變壓器單相交流繞組上。接地故障過(guò)電流通常僅影響為故障情況供電的變壓器中的一個(gè)單相交流繞組。
短路電流和接地故障電流都是由于意外的低電阻并聯(lián)到所連接的負載電阻而引起的高強度過(guò)電流。如果沒(méi)有與電路導體串聯(lián)安裝某種形式的過(guò)流保護裝置,則故障過(guò)流的限制是導體電阻和變壓器的可用功率量。
過(guò)流保護
如圖 3 所示,對導體和連接負載的全面過(guò)流保護只能通過(guò)安裝在電路起源點(diǎn)(或接收電源的地方)的熔斷器或斷路器來(lái)提供。
如果 OCPD 位于電源下游,則過(guò)流保護在技術(shù)上會(huì )細分為位于上游的短路、接地故障保護以及位于下游的單獨過(guò)載保護。位于下游的熔斷器或斷路器為位于其負載側的任何電路或設備提供全面的過(guò)流保護,同時(shí)僅為其線(xiàn)路或電源側電路提供過(guò)載保護。
圖 3.變壓器電路的分體式過(guò)流保護
過(guò)流保護裝置的形式和作用
電路由三個(gè)主要組成部分組成:電源、負載以及兩者之間的連接。
這三個(gè)主要組件還輔以開(kāi)/關(guān)控制和限制控制。兩種類(lèi)型的控制都會(huì )限制電路中流動(dòng)的電流量。開(kāi)/關(guān)控制裝置通常采用開(kāi)關(guān)的形式(手動(dòng)、自動(dòng)、電子或機電)。限制控制裝置通常是過(guò)流保護裝置,在配電層是熔斷器或斷路器。
如圖 5 所示,建筑物或其他結構內的配電系統主要分為三個(gè)類(lèi)別:服務(wù)、饋線(xiàn)電路和分支電路。
一般而言,所有這些電路的導體必須在其接收電源的位置配備過(guò)流保護裝置。 OCPD 必須按照國家電氣規范的要求進(jìn)行安裝。導體及其所提供的連接負載都必須以正確的電流強度受到保護。
圖 5.建筑物內的配電系統
導體的額定載流量、所連接負載的滿(mǎn)載額定電流以及 OCPD 的尺寸或額定負載是相互關(guān)聯(lián)的。連接負載的滿(mǎn)載額定電流決定了電源導體的尺寸(按額定載流量)以及 OCPD 的額定值或設置。
出于同樣的原因,OCPD 的額定值或設置以及電路導體的額定載流量決定了可以從服務(wù)、饋線(xiàn)或分支電路提供的滿(mǎn)載電流。任何大于輸送線(xiàn)的額定載流量或用電設備(例如燈具、電機或變壓器)的額定負載電流的電流大小都被描述為過(guò)電流。
電路過(guò)流保護裝置(保險絲、斷路器或某些其他類(lèi)型的限流裝置)的主要目的是將電路導體的溫度限制在不會(huì )損壞導體或其絕緣的值。這是通過(guò)限制導體需要傳送的電流量(值)來(lái)實(shí)現的。通過(guò)限制導體需要傳輸的電流量來(lái)防止電路導體過(guò)熱,本質(zhì)上可以保護供電的配電和使用設備(連接的負載)免受過(guò)電流的影響。
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