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過載過流的基礎(chǔ)知識匯總

來源: 中電網(wǎng)
2020-09-28
類別:技術(shù)信息
eye 38
文章創(chuàng)建人 拍明

原標(biāo)題:過載過流的基礎(chǔ)知識匯總

一、核心概念定義

  1. 過載(Overload)

    • 定義:設(shè)備或電路的實際負載電流超過其額定設(shè)計電流,但未達到短路電流水平,通常由長時間運行或負載異常增加引發(fā)。

    • 類比:類似車輛超載行駛,雖未爆胎但長期可能損壞發(fā)動機(設(shè)備過熱、絕緣老化)。

  2. 過流(Overcurrent)

    • 定義:電路中電流超過正常工作范圍,包括過載電流和短路電流(瞬時極高電流)。

    • 類比:類似水管爆裂,水流(電流)瞬間遠超管道(電路)承受能力。

關(guān)鍵區(qū)別

  • 過載是“緩慢超標(biāo)”,過流包含“瞬時沖擊”(如短路)。

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二、過載與過流的成因

1. 過載的常見原因

  • 電機類負載

    • 機械卡阻(如軸承損壞)導(dǎo)致電機堵轉(zhuǎn),電流升至額定電流的2-5倍。

    • 頻繁啟停(如起重機)引發(fā)電流波動,長期導(dǎo)致絕緣過熱。

  • 電力設(shè)備

    • 變壓器長期超負荷運行,溫升超過絕緣等級(如A級絕緣最高允許105℃)。

  • 線路設(shè)計缺陷

    • 電纜截面積不足,載流量低于實際負載電流(如2.5mm2銅線額定載流16A,實際負載20A)。

2. 過流的常見原因

  • 短路故障

    • 相間短路(如電纜絕緣破損)導(dǎo)致電流瞬時升至額定電流的10倍以上。

    • 接地短路(如設(shè)備外殼漏電)引發(fā)人身觸電風(fēng)險。

  • 設(shè)備內(nèi)部故障

    • 半導(dǎo)體器件擊穿(如IGBT短路)導(dǎo)致電流失控。

  • 外部干擾

    • 雷擊或電網(wǎng)波動引發(fā)瞬態(tài)過流(如浪涌電流)。


三、過載與過流的危害


危害類型過載影響過流(短路)影響
設(shè)備損壞絕緣老化、電機燒毀、變壓器壽命縮短絕緣擊穿、器件爆炸、火災(zāi)風(fēng)險
人身安全長期過熱可能引發(fā)觸電短路電弧可能導(dǎo)致電擊或爆炸
系統(tǒng)穩(wěn)定性電壓波動、諧波增加電網(wǎng)崩潰、大面積停電


典型案例

  • 某工廠電機因過載運行導(dǎo)致絕緣損壞,引發(fā)相間短路,最終燒毀整條生產(chǎn)線。

  • 家庭電路因插座老化引發(fā)短路,電流達3000A以上,熔斷器未及時動作導(dǎo)致火災(zāi)。


四、保護措施與原理

1. 過載保護

  • 熱繼電器

    • 原理:通過雙金屬片受熱彎曲切斷電路,動作時間與過載電流成反比(如1.2倍額定電流時20分鐘動作)。

    • 應(yīng)用:三相電機保護,需配合接觸器使用。

  • 電子式過載繼電器

    • 優(yōu)勢:可設(shè)置脫扣曲線(如冷啟動保護、接地故障檢測),精度±1%。

2. 過流(短路)保護

  • 熔斷器

    • 原理:電流超過熔體額定值時熔斷,動作時間極短(如10倍額定電流時0.1秒內(nèi)熔斷)。

    • 類型:快速熔斷器(半導(dǎo)體保護)、延時熔斷器(電機啟動)。

  • 斷路器

    • 電磁式:瞬時脫扣(短路保護),動作時間<0.1秒。

    • 電子式:可編程脫扣曲線,支持長延時(過載)、短延時(選擇性保護)、瞬時(短路)三段保護。

    • 分類

3. 保護配合原則

  • 選擇性:上級保護動作時間應(yīng)大于下級,避免越級跳閘。

  • 靈敏性:保護裝置額定電流應(yīng)小于設(shè)備最小短路電流。

示例

  • 電機回路:熱繼電器(過載)+ 熔斷器(短路)+ 接觸器(控制)。

  • 配電系統(tǒng):進線斷路器(長延時+瞬時)+ 下級斷路器(短延時+瞬時)。


五、檢測與診斷方法

  1. 電流測量

    • 鉗形表:非接觸式測量運行電流,判斷是否過載。

    • 示波器:捕捉瞬態(tài)過流波形,分析故障類型。

  2. 溫度監(jiān)測

    • 紅外熱像儀:檢測設(shè)備表面溫升,發(fā)現(xiàn)潛在過載點。

    • 熱電偶:嵌入電機繞組,實時監(jiān)控絕緣溫度。

  3. 諧波分析

    • 電能質(zhì)量分析儀:檢測諧波含量,判斷是否因非線性負載(如變頻器)導(dǎo)致過流。


六、預(yù)防措施與建議

  1. 合理設(shè)計

    • 電纜載流量按1.2倍長期負載電流選型,電機啟動電流按額定電流的5-7倍校驗。

  2. 定期維護

    • 每季度檢查接觸器觸點、熱繼電器雙金屬片狀態(tài),每年測試斷路器脫扣時間。

  3. 智能監(jiān)控

    • 部署電力監(jiān)控系統(tǒng)(如EMS),實時預(yù)警過載/過流風(fēng)險,自動切斷故障回路。


七、總結(jié):過載與過流的核心區(qū)別


特征過載過流(短路)
電流大小1.2-5倍額定電流>10倍額定電流
持續(xù)時間數(shù)分鐘至數(shù)小時毫秒級
保護設(shè)備熱繼電器、電子過載繼電器熔斷器、斷路器
危害類型設(shè)備過熱、絕緣老化絕緣擊穿、火災(zāi)、電弧爆炸


學(xué)習(xí)建議

  1. 通過模擬實驗(如用可調(diào)負載測試電機過載)加深理解。

  2. 結(jié)合電氣圖紙分析保護裝置的選型與配合邏輯。

  3. 關(guān)注行業(yè)案例(如礦井電機過載引發(fā)瓦斯爆炸),強化安全意識。

掌握過載與過流的基礎(chǔ)知識,可有效預(yù)防電氣事故,保障設(shè)備與人員安全。


責(zé)任編輯:David

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標(biāo)簽: 過載過流

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