過電流保護

三峽大壩對我們來説，應該非常熟悉了，三峽大壩蓄水到一定量，在豐水期，往往都會開閘泄洪，泄洪時的流量是否是隨意的呢？答案當然是否定的，泄洪時，大量的水會流向下游河道，如果水流量過大，就可能會沖毀河道，甚至淹沒河道附近的農田、房屋等等，危及河道下游居民的生命財產安全。因此，三峽大壩會有個泄洪流量控制措施，當泄洪流量過大時，就關閉部分閘門，防止出現“過流”現象。

很多電子設備都有個額定電流，不允許超過額定電流，不然會燒壞設備。所以這些設備就做了電流保護模塊，當電流超過設定電流時候，設備自動斷電，以保護設備，這就是過流保護。如電腦主板上的USB接口，一般有USB過流保護，保護主板不被燒壞 ^[1]  。

下面用一幅圖來直觀的展示過流保護器是如何工作的，如圖1所示。

過電流保護（Over Current Protection）當電流超過預定最大值時，使保護裝置動作的一種保護方式。

過電流保護主要包括短路保護和過載保護兩種類型。短路保護的特點是整定電流大、瞬時動作。電磁式電流脱扣器(或繼電器)、熔斷器常用作短路保護元件。過載保護的特點是整定電流較小、反時限動作。熱繼電器、延時型電磁式電流繼電器常用作過載保護元件。

在沒有太大沖擊電流的情況下，熔斷器也常用作過載保護元件。

在TN系統中，採用熔斷器作短路保護時，熔體額定電流應小於單相短路電流的1/4；用斷路器保護時，斷路器瞬時動作或短延時動作過電流脱扣器的整定電流應小於單相短路電流的2/3。

電網中發生相間短路故障或者非正常負載增加，絕緣等級下降等情況下，電流會突然增大，電壓突然下降，過流保護就是按線路選擇性的要求，整定電流繼電器的動作電流的。當線路中故障電流達到電流繼電器的動作值時，電流繼電器動作按保護裝置選擇性的要求，有選擇性的切斷故障線路，通過其觸點啓動時間繼電器，經過預定的延時後，時間繼電器觸點閉合，將斷路器跳閘線圈接通，斷路器跳閘，故障線路被切除，同時啓動了信號繼電器，信號牌掉下，並接通燈光或音響信號。

當出現負載短路、過載或者控制電路失效等意外情況時，會引起流過穩壓器中開關三極管的電流過大，使管子功耗增大，發熱，若沒有過流保護裝置，大功率開關三極管就有可能損壞。故而在開關穩壓器中過電流保護是常用的。最經濟簡便的方法是用保險絲。由於晶體管的熱容量小，普通保險絲一般不能起到保護作用，常用的是快速熔斷保險絲。這種方法具有保護容易的優點，但是，需要根據具體開關三極管的安全工作區要求來選擇保險絲的規格。這種過流保護措施的缺點是帶來經常更換保險絲的不便。

在線性穩壓器中常用的限流保護和電流截止保護在開關穩壓器中均能應用。但是，根據開關穩壓器的特點，這種保護電路的輸出不能直接控制開關三極管，而必須使過電流保護的輸出轉換為脈衝指令，去控制調製器以保護開關三極管。為了實現過電流保護一般均需要用取樣電阻串聯在電路中，這會影響電源的效率，因此多用於小功率開關穩壓器的場合。而在大功率的開關穩壓電源中，考慮到功耗，應儘量避免取樣電阻的接入。因此，通常將過電流保護轉換為過、欠電壓保護。

過電流保護的接線方式是指保護中電流互感器與繼電器的連接方式。正確地選擇保護的接線方式，對保護的技術、經濟性能都有很大影響。其基本接線方式有三種：三相三繼電器的完全星形接線方式，兩相兩繼電器的不完全星形接線方式，兩相一繼電器的兩相電流差接線方式。其中三相三繼電器完全星形接線方式，對各種形式的短路都起保護作用，且靈敏度高，而兩相兩繼電器不完全星形接線和兩相一繼電器的兩相電流差接線方式，只能對三相短路和各種相間短路起保護作用，當在沒有裝電流互感器的一相發生短路時，保護不會動作 ^[2]  。

1．結構組成 

GL型電流繼電器主要由電流線圈短路環、電磁鐵、裝在可偏轉框架上的轉動鋁盤以及銜鐵、觸點、反作用力彈簧、制動永久磁鐵、高速裝置等組成。 

2．盤動電流的測定 

盤動電流就是通過過電流繼電器線圈的電流使得鋁盤開始不間斷轉動的最小電流。一般不超過感應元件整定值的40%。 

3．啓動電流與返回係數的測定 

啓動電流是當通過繼電器線圈的電流在盤動電流的基礎上繼續增大，鋁盤轉速加大，通過鋁盤軸的作用在可偏轉框架上的力矩加大，且克服彈簧拉力使框架偏轉，扇形齒輪與蝸桿開始齧合，帶動扇形齒輪上升直到繼電器觸點動作的電流值。在繼電器達到動作電流時，扇形齒槓桿上升至將碰而未碰到可動銜鐵槓杆以前就開始減小電流至扇形齒輪與蝸母杆剛分開時的電流叫返回電流，返回電流與啓動電流之比叫返回係數，Kf = If（返回電流）/Iqd（啓動電流） 一般要求返回係數在0.8~0.9之間。 

4．速斷電流與返回係數的測定 

一般速斷元件動作電流需要調整確定，試驗速斷元件的動作電流時，應向繼電器通入衝擊電流，如果動作電流與整定值相差太大，可將刻度固定螺絲鬆開，旋轉整定旋鈕，當順時針旋轉時動作電流減小，逆時針旋轉時動作電流增大，調整合適後用螺絲將旋鈕固定。速斷電流的返回電流無嚴格要求，只要求當電流降至零時，繼電器的瞬動銜鐵能返回原位即可。 

一般要求0.9倍速斷動作電流時的動作時間應在反時限特性部分；1.1倍速斷動作電流的動作時間不大於0.15秒。 

5．繪製反時限、定時限及速斷特性曲線 

ab段  反時限特性。 

bc段  定時限特性。 

cd段  速斷特性。 

 

 

6．10倍整定電流的動作時限 

GL型過電流繼電器的時限調整螺桿的標度尺是以10倍整定電流的動作時限來刻度的，若實際電流不同於10倍數整定電流時，其動作時限對應的特性曲線中查出。如曲線中標出0.5、0.7、1.0、 1.4等，就是當10倍整定電流時的動作時限為0.5、0.7、1.0、1.4秒。 

電力系統在運行時常常因為系統中的過電流保護髮生誤動作而造成事故，給經濟帶來巨大的損失。該文針對過電流保護誤動作及各種情況提出了應採取的措施，並提出了過電流保護改進的方向。 　我國正處在經濟發展的重要時期，各行各業對電力的需求日益增加。因此，預防用電事故就成為迫切需要解決的問題。電力系統在運行中，可能發生各種故障和不正常運行狀態，最常見的也是最危險的故障是發生各種形式的短路，在發生短路時流過故障點的短路電流很大，有可能破壞系統並列運行的穩定性，因此需要在系統中配置過電流保護。然而，在某些情況下，即使採用的過電流保護裝置的動作值和時間匹配得很合理，但由於與系統中其他的保護不能很好地配合而導致其誤動作，造成整個系統故障。因此隨着電網結構的日趨緊密，過電流保護能否正確動作，對電力系統安全、穩定運行非常重要 ^[3]  。