[科普中国]-过负荷保护

分类

保护根据原理的不同，可以分为三类：

1）温度保护：·温度保护用于保护电机设备是随国外引进的设备进入国内的，其基本思想是：将温度敏感元件粘在或者埋设在被保护设备的最热部位，以此来实时监测设备的温度。当设备过热时切除电源，以达到保护设备的目的。这种保护方式能够较真实地反映设备温度，作为过负荷保护原理上讲是比较理想的。

温度保护按照采用的温度敏感元件性质的不同又分为2类：

（1）温敏元件为开关特性

如双金属片，温度达到一定程度，双金属片动作，断开设备电源。

（2）温敏元件输出为模拟信号

采用的温度敏感元件有：

A）热敏电阻——由金属氧化物、陶瓷半导体或炭化硅材料制成。PTC、NTC；

B）热电阻——由铜、镍、铂等金属材料制成（如最常见的铂电阻）；

C）热电偶；

D）PN结。

特点1）保护的原理最简单、直接，能比较真实地反映设备温度，在一定程度上可以反映短路故障。

2）根据热累积的原理动作的保护。

3）根据电流的大小来动作的保护1。

过负荷的危害电气线路短时间少量的过负荷通常是允许的，因其负载电流是周期性变化的，它并不对线路造成损害。如电动机启动电流较大，可高达约7In，启动时间一般为4 ~ 15 s，7 In从某种程度上讲是短路电流，但属于正常的过负荷，所以应正确选用电动机保护型断路器进行保护。

而电气线路长时间过负荷是不允许的，因其负载电流是长期持续的，将使电气回路内的绝缘材料、导体接头、接线端子升温而造成损害，严重的过负荷可在短时间内直接变成短路而引发火灾。如照明插座等回路接入过多的设备，持续过负荷运行数小时，属于非正常的过负荷，过负荷保护电器应有效动作。一般过负荷电流造成的危害不如短路电流那么直接，但久而久之，会如蚁穴溃堤，应注意防范。

短路的危害电气线路会因机械损伤、外部热源、内部热源等因素影响，使绝缘受到损害而发生短路。机械损伤是线路受到外力作用使绝缘损坏；外部热源因素是线路与热源接触、受到热源辐射使绝缘损坏；而内部热源因素则是线路本身过负荷导致过热使绝缘损坏。线路短路有金属性短路和电弧性短路两种情况。

金属性短路即导体间直接接触短路，特点是接触阻抗很小可忽略不计，短路电流非常大，两导体间接触点往往被高温熔焊，如果保护电器不能有效切断短路电流，会造成严重的危害。电弧性短路即导体间相互接触短路但未能完全熔焊在一起而建立电弧，或线路导体因绝缘劣化被雷电瞬态过电压、电网故障暂时过电压击穿而建立电弧，特点是故障回路具有很大的阻抗和电压降，短路电流较小，若短路电流持续存在，极易引发火灾。带电导体对地短路及带电导体间的间隙爬电，也是以电弧为通路的电弧性短路。金属性短路可采用短路保护器切断电路，而电弧性短路因短路电流小，短路保护器很难有效切断电路，可采用电弧故障保护器或接地故障保护器。

断路器的保护特性断路器可以分为A类和B类，即非选择型和选择型。其保护特性主要包括瞬时过电流保护（又称短路瞬动保护）、定时限过电流保护（又称短路短延时保护）、反时限过电流保护（即过负荷长延时保护）。

短路瞬动脱扣器及短路短延时脱扣器在线路电流达到整定值时，应瞬时或在规定时间内切断电路，短路瞬动保护特性是：整定值10 In（400 A及以上时瞬动电流为5In ~ 10In）时，应在0.1s 内动作；短延时保护特性是：整定值（3 ~ 5）In时，通常整定动作时间0. 1 s（或0. 2 s）、0. 4 s、0. 6 s、0. 8 s 等； 过负荷长延时脱扣器保护特性是： 1. 05 In为约定不脱扣电流（约定时间：2 h），1. 3 In应在1 h（In≤ 63 A 时）或2 h（In > 63 A 时）内动作。

通常配电用断路器的过负荷长延时保护+ 短路短延时保护，可以对从超过额定电流的电流到该设备的最大额定短路分断电流范围内的电流水平进行保护； 电动机保护型断路器的保护范围是（1.2 ~ 12）In；B 型微型断路器的保护范围是（1.45 ~ 5）In；C型微型断路器的保护范围是（1.45 ~ 10）In；D型微型断路器的保护范围是（1.45 ~ 20）In2。

需要研究的问题a. 在过负荷的情况下，会产生额外的电压降，应根据照明、电梯、水泵、风机的负载特性，研究过负荷达到何种程度时系统还可以继续正常工作。

b. 消防电梯、消防送风机、消防排烟风机等一般不设置备用设备，线路短时轻微的过负荷并不立即引起危害，但电动机的线圈是否能够承载过负荷电流是关键，因此可以研究消防用电设备的电动机是否需要特殊加工以满足过负荷不烧毁的要求。

c. 消火栓水泵、喷洒水泵、消防稳压泵等一般设置备用设备，当主回路设备过负荷时如果不断开其电路，备用设备是无法投入运行的。也就是说设置的备用设备在过负荷时基本是无用的，只有短路情况才会自动投入。如果此时主设备堵转，备用设备又投切不上，不仅浪费资源，还可能会造成更大的损失。

总结虽然过负荷危害远不及短路，但是过负荷保护远比短路保护的范围大，而且接近短路整定值的部分难以准确界定是短路还是过负荷。如果选用单磁脱扣器的断路器而没有配置热继电器保护电动机，或选用单磁脱扣器的断路器保护线路，会有很大一部分故障电流得不到有效保护，这样的配电系统设计是有缺陷的。因此，消防配电系统的设计，既要保证其连续可靠，又要保证其运行安全，消防用电设备及其线路的过负荷保护不容忽视3。