一文詳解交流電源系統(tǒng)中的過(guò)流保護(hù)

了解過(guò)流保護(hù)和 OCPD（過(guò)流保護(hù)設(shè)備）。

在本文中，我們將介紹過(guò)電流的類型、過(guò)電流保護(hù)裝置是什么以及它們?cè)陔娐分械奈恢谩?/p>

過(guò)電流的類型

過(guò)電流的三個(gè)主要類別或類型是過(guò)載、短路和接地故障。

過(guò)載過(guò)流

過(guò)載過(guò)電流是自定義的：任何超過(guò)額定負(fù)載電流的電流實(shí)際上都是過(guò)載。當(dāng)電路（無(wú)論是通過(guò)新電路的原始設(shè)計(jì)還是通過(guò)修改現(xiàn)有電路）需要傳遞超過(guò)電路導(dǎo)體額定負(fù)載載流量的負(fù)載電流時(shí)，就會(huì)發(fā)生過(guò)載。

例如，一個(gè) 20 安培的分支電路被修改為一個(gè)額外的燈，這會(huì)將負(fù)載電流增加到 22 安培：這將是一個(gè)電路過(guò)載。

過(guò)載情況可能發(fā)生在建筑物配電系統(tǒng)的服務(wù)、饋線或分支電路級(jí)別。

當(dāng)電機(jī)機(jī)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(nèi)部軸承表面內(nèi)的過(guò)度摩擦、過(guò)熱（由于環(huán)境溫度高或其他故障）或它所驅(qū)動(dòng)的利用設(shè)備中的綁定或其他一些機(jī)械過(guò)載造成的。過(guò)載是一種受控的過(guò)流情況，通常幅度很小。

短路過(guò)電流

短路電流（以及我們接下來(lái)會(huì)談到的接地故障電流）是高幅度的故障過(guò)電流，實(shí)際上，它會(huì)將一個(gè)低電阻與所連接負(fù)載的阻抗并聯(lián)。短路過(guò)電流通常涉及至少兩個(gè)電路導(dǎo)體（電源和返回）的意外交叉連接。這會(huì)使電源變壓器繞組短路。

圖 1 和圖 2 代表了結(jié)構(gòu)中更常見(jiàn)的變壓器電源。

圖 1 是為建筑物（例如家庭或小型工業(yè)設(shè)施）提供單相交流、3 線、120/240 伏電源的示意圖。變壓器中的一個(gè)初級(jí)繞組（通過(guò)感應(yīng)）為次級(jí)串聯(lián)的兩個(gè) 120 伏繞組供電。當(dāng)連接在兩個(gè)串聯(lián)的 120 伏繞組的兩端之間時(shí)，應(yīng)用設(shè)備負(fù)載將在 240 伏下運(yùn)行。當(dāng)連接在兩個(gè)串聯(lián)的 120 伏繞組的任一端和兩個(gè)繞組共用的第三根導(dǎo)線之間時(shí)，使用設(shè)備負(fù)載將在 120 伏下運(yùn)行（見(jiàn)圖 1）。

圖 1單相交流住宅供電變壓器二次側(cè)三條供電線路的電壓關(guān)系

如圖 2 所示，三相交流配電系統(tǒng)通常具有較高的短路過(guò)電流值，因?yàn)槎搪吠ǔＩ婕岸鄠€(gè)單相交流變壓器繞組。

圖 2.三相交流商用或工業(yè)用電力變壓器次級(jí)的四根供電線的電壓關(guān)系

接地故障過(guò)電流

接地故障過(guò)電流也是一種短路情況，通常只影響一個(gè)電路導(dǎo)體和接地的金屬管道或配電或使用設(shè)備外殼。

僅當(dāng)建筑物或結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)以大地為參考時(shí)，才會(huì)發(fā)生接地故障過(guò)電流?！皡⒖冀拥亍毙枰獙⒁粋€(gè)或多個(gè)單相交流變壓器繞組（星形變壓器配置）的一端共同連接到接地電極系統(tǒng)，從而形成接地和未接地的電路/電源導(dǎo)體。

接地故障過(guò)電流的幅度通常小于同一變壓器可提供的短路過(guò)電流的幅度。短路可以跨越兩個(gè)或多個(gè)變壓器單相交流繞組。接地故障過(guò)電流通常只影響為故障條件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意外的低電阻并聯(lián)連接到所連接的負(fù)載電阻引起的高幅度過(guò)電流。如果沒(méi)有與電路導(dǎo)體串聯(lián)安裝某種形式的過(guò)電流保護(hù)裝置，故障過(guò)電流的唯一限制是導(dǎo)體電阻和變壓器可用的功率量。

過(guò)流保護(hù)

如圖 3 所示，導(dǎo)體和連接負(fù)載的完全過(guò)流保護(hù)只能由安裝在電路起源點(diǎn)（或接收電源的位置）的熔斷器或斷路器提供。

如果 OCPD 位于電源下游，則過(guò)流保護(hù)在技術(shù)上細(xì)分為位于上游的短路、接地故障保護(hù)以及位于下游的單獨(dú)過(guò)載保護(hù)。位于下游的熔斷器或斷路器為位于其負(fù)載側(cè)的任何電路或設(shè)備提供全面的過(guò)流保護(hù)，同時(shí)僅為其線路或電源側(cè)電路提供過(guò)載保護(hù)。

圖 3.變壓器電路的分離式過(guò)流保護(hù)

過(guò)流保護(hù)裝置的形式和作用

電路有三個(gè)主要組成部分：電源、負(fù)載和兩者之間的連接。

這三個(gè)主要組成部分輔以開(kāi)/關(guān)控制手段和限制控制手段。兩種類型的控制都限制了可以在電路中流動(dòng)的電流量。開(kāi)/關(guān)控制的方式通常采用開(kāi)關(guān)的形式（手動(dòng)、自動(dòng)、電子或機(jī)電）。限制控制的手段通常是過(guò)流保護(hù)裝置，在配電層是保險(xiǎn)絲或斷路器（如圖 4 所示）。

圖 4.過(guò)流保護(hù)裝置

如圖 5 所示，建筑物或其他結(jié)構(gòu)內(nèi)的配電系統(tǒng)分為三大類：服務(wù)、饋線電路和分支電路。

一般來(lái)說(shuō)，所有這些電路的導(dǎo)體必須在它們接受電源的點(diǎn)提供過(guò)電流保護(hù)裝置。必須按照國(guó)家電氣規(guī)范的要求安裝 OCPD。必須以正確的安培數(shù)保護(hù)導(dǎo)體及其供電的連接負(fù)載。

圖 5.建筑物內(nèi)的配電系統(tǒng)

導(dǎo)體的額定載流量、連接負(fù)載的滿載電流額定值以及 OCPD 的大小或負(fù)載額定值是相互關(guān)聯(lián)的。所連接負(fù)載的滿載電流額定值決定了供電導(dǎo)體的大?。ò搭~定載流量）以及 OCPD 的額定值或設(shè)置。

同樣，OCPD 的額定值或設(shè)置以及電路導(dǎo)體的額定載流量決定了可以從服務(wù)、饋線或分支電路提供的最大滿載電流。任何大于輸電線的額定載流量或電氣利用設(shè)備（例如燈具、電機(jī)或變壓器）的額定負(fù)載電流的電流幅度都被描述為過(guò)電流。

電路過(guò)流保護(hù)裝置（保險(xiǎn)絲、斷路器或其他類型的限流裝置）的主要目的是將電路導(dǎo)體的溫度限制在不會(huì)損壞導(dǎo)體或其絕緣的值。這是通過(guò)限制導(dǎo)體需要傳輸?shù)碾娏髁浚ㄖ担﹣?lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)限制導(dǎo)體需要傳輸?shù)碾娏髁縼?lái)保護(hù)電路導(dǎo)體免于過(guò)熱，從而固有地保護(hù)供電的配電和利用設(shè)備（連接的負(fù)載）免受過(guò)電流的影響。