开关设备过载与短路

开关设备有过载和短路， 短路电流是由于电路中的故障或错误连接而导致的短路导致的过电流。 过载电流则是电气未损坏电路中的操作条件导致的过电流。

在电网或者是我们的日常生活中所用到的每一个电气设备都会有一个额定功率，当设备的功率比额定功率高的时候我们称为过载，过载一般是短时间的，对于开关柜经常有客户会问，连续运行电流630A的开关柜如果长期通700A的电流，或需要通800A 30分钟是否有问题?这就是过载，微机保护 过负荷保护， 过负荷元件三相电流，当任一相电流大于整定值并达到整定延时后保护动作，过负荷保护只动作于告警。

过载对于开关设备的影响主要是过热，这个生活中比较常见，脱线板使用大功率电器，导线就会很热。因此必须计算或试验验证，过载电流的发热有多大，以保证安全。

按照GB11022/IEC62271-1标准8.3运行条件改变引起的持续和暂时过载有定义，通过采用温升试验的结果和试验参数-额定电流、热时间常数、温升、周围空气温度和规定的最高运行温度的基础上确定连续过载和暂时过载，如果开关柜630A时的温升是50k，那么通过计算，长期700 A通流，温升62k，铜排温度达到 102度，没有超过允许值105度，这也就是说如果630 A基础温升小于53k，则长期通流700A理论上是没有问题的。而对于800A通流60分钟，同样计算结果温升后温度是99.5度，小于105度，理论上可以通流1.5小时温升才会超标。

 

短路电流是连续电流的几十倍，500A的连续电流，短路电流有效值可能达到30000A，峰值电流可以达到80000A，是连续电流的160倍，这么大的电流产生的电动力是惊人的，电动力计算的公式上看出相间相互作用的电动力与电流的平方成正比，相间距成反比，电动力达数万牛，这么大的力作用在铜排上，绝缘子或绝缘板就必须要有足够的支撑来支撑铜排，万一支撑不住则造成设备损坏，引发电弧故障则会使开关柜彻底报废，造成人身伤害。

低压柜85kA 1秒短时耐受，绝缘支撑无法承受短路电流导致试验失败。

 

因此开关设备有短时耐受电流和峰值耐受电流的概念，短时耐受电流是有效值，耐受时间有1、2、3秒不同，峰值耐受电流则是短路瞬间的最大电流，和电力系统的X/R决定的非周期分量有关，可以是短时耐受电流的2.2~3倍，如短时耐受电流3秒50kA，峰值耐受电流可能是110kA，对于特殊系统峰值耐受电流可能达到150kA，因此开关设备不论是断路器还是开关柜都必须要能挺住这个峰值电流产生的电动力，还要能够承受短时耐受电流产生的热效应，即大功率绝热过程引发的导体发热，热量不应使导体融化。

 

而对于断路器还有一个指标就是要能够正常安全的切断短路电流，也就是分断能力，顺利的开断短路电流就可以快速减轻整个系统和开关柜的承受的压力，通过继电保护快速判断故障电流，向断路器发送分断指令，断路器动作分断短路电流，切断电流。断路器如果开断不了短路电流，就会越级由上一级断路器分断短路电流。

对于短路电流的保护有过流和速断，短路电流是额定电流的数十倍，对于开关设备的危害是巨大的，必须迅速采取措施。微机保护有:

1 速断保护

电流速断保护，任一相保护电流大于速断整定值并达到整定延时保护动作。

2 定时限过流保护

定时限过流保护。任一相保护电流大于过流整定值并达到整定延时后保 护跳闸动作。

3 反时限过流保护

反时限过电流保护，动作时间随短路电流的增大而自动减小的保护。