分析过载保护用低压电器检测与试验方法

分析过载保护用低压电器检测与试验方法

胡军    张立

泰州市产品质量监督检验院             江苏泰州225300

摘要：分析过载保护的目的是确保电器设备在正常工作条件下不会超过其额定负荷，从而防止设备损坏或事故发生，过载保护可以通过低压电器检测与试验方法进行评估和验证。通过低压电器检测与试验方法，可以对电器设备的过载保护性能进行全面而准确的评估，这些评估结果将帮助设计师和制造商优化设备设计，提高设备的安全性和可靠性，以确保设备在正常工作条件下能够长时间稳定运行，并有效地防止过载导致的问题和损害。

关键词：过载保护；低压电器检测；试验

在日常工作中，为了确保电路不会出现断路或短路等故障，常常会使用过载保护电器和热继电器等装置来实现这一目的，然而在使用断路器时，由于机械磨损、电弧和长时间使用等多种原因，可能会导致其工作效果下降，使得正常的工作电流无法正常通过，从而导致严重的误动现象，造成负载端停电。因此，为了确保电气设备的正常运行和产业经营，需要运用低压电器功能检测与试验技术，并科学地采用适当的检测方法，通过使用低压电器功能检测与试验技术，可以对断路器和继电器的性能进行全面评估，以确保它们能够可靠地保护电路。

一、过载保护用低压电器概述

过载保护是一种常见的电气保护方法，主要防止电气设备在工作过程中因超过其额定负荷而受损或发生事故。低压电器通过监测电流或其他参数来检测设备的负荷情况，并根据设定的保护参数，采取相应的措施来保护设备。

低压电器通常包括断路器、热继电器、熔断器、电子过载保护装置等。断路器能够在电路中检测到过载电流时迅速切断电源，从而防止设备过载，热继电器则会通过感应负载电流产生热量，并根据热量的变化来判断是否存在过载状态，一旦过载发生，热继电器将切断电源。

二、过载保护用低压电器故障类型

（一）熔断器断开

熔断器（图1）是一种常见的过载保护装置，它通过控制电流大小来保护电路和电器设备，熔断器由熔丝和熔断器座组成，熔丝的额定电流小于或等于熔断器的标称电流。当电路中的电流超过熔断器的额定电流时，熔丝会因受热而熔断，然后切断电路，避免对电器设备造成过载电流带来的损害，在更换熔断器座内的熔丝之前，必须找出并解决过载原因，防止重复发生过载情况。

图1：熔断器示意图

（二）断路器跳闸

断路器（图2）是一种常见的过载保护装置，它通过控制电路通断来保护电器设备，当电流超过断路器的额定电流时，过载保护触发装置会感应电流大小并向开关机构发送跳闸信号，开关机构立即切断电路，防止过载电流对设备造成损害，在复位断路器之前，必须解决引起过载的问题，确保电路稳定后，才能重新通电[1]。

图2：断路器示意图

（三）过流保护器动作

过流保护器（图3）是感应式过载保护器的一种，在电路中起到监测电流并保护设备的作用，其内部结构包括电感线圈和电触点，当电路中电流超过过流保护器的额定电流时，电感线圈感应到过载电流，产生感应电动势，使电触点动作，经过一段时间后，电触点会切断电路，防止过载电流对设备造成损害，一旦过流保护器动作，需要将电触点复位，解决过载原因后才能重新通电。

图3：过流保护器示意图

三、过载保护用低压电器故障原因分析

（一）过载电流

过载电流通常发生在电路或设备被过度使用、电路设计不合理或者遭遇外部故障时，当电流超过设备的负荷能力时，会导致设备过热、电压下降、线路超载，甚至可能造成电气设备的损坏，过载电流对电路和设备的正常运行会产生负面影响，还可能引发火灾等安全风险[2]。

（二）短路故障

短路是指电路中两个或多个电源之间直接链接，导致电流绕过正常电路直接流过这些连接点的情况，短路故障通常是由于导线之间的绝缘损坏、电缆破裂或电路元件故障等原因引起的。当短路发生时，电流无法找到正常路径通过，电流会迅速增大，导致电路过载，使得过载保护器被触发，避免电路和设备损坏。

（三）隔离或接地故障

隔离或接地故障是指设备的绝缘故障或接地系统发生问题，导致电流通过异常路径流动，从而引起电路过载。在正常情况下，设备的绝缘应该有效地隔离了不同的电源和电路，阻止电流在不正确的路径上流动，但是当绝缘故障或接地故障发生时，电流可能会绕过正常电路，通过不正常的路径流动。

绝缘故障指的是设备的绝缘材料损坏、断裂或老化，使得电流能够穿过绝缘材料而绕过设备的预期电路路径流动，接地故障则是指设备的接地系统出现问题，导致电流通过不恰当的接地路径流回地面。这种故障会导致电流在无法预期的路径上流动，引起电路过载，过载保护器会检测到过载电流，进而触发保护机制，切断电路，以防止设备或线路损坏[3]。

（四）温度过高

某些低压电器设备在工作时，由于长时间使用或环境温度过高等原因，可能会导致过热的情况，当设备过热时电子元件内部的温度会急剧上升，引起电子元件的损坏或失效，电器元件的电阻则会下降，导致电流增加触发过载保护器。过高的温度可以通过多种途径引起，例如套管散热不良、通风不良、灰尘过多等，长时间处于过高的温度下，电子元件会加速老化，过热还可能导致设备的短寿命。

（五）外部干扰

电路中的外部元素或环境因素引起的电气或电磁扰动会引起外部干扰，例如电网电压的突变、频繁的电压波动或电压浪涌等外部干扰因素可能会导致电路中的过电流，从而引发过载保护器的动作。外部干扰可能会来自各种因素，如恶劣的电气条件、环境条件、电磁干扰等，这些干扰因素会导致设备电源或线路电压瞬时变化，从而影响到设备的正常工作，电压的瞬时变化可能会导致电流短时间内增加到过载保护器的动作电流，从而触发保护器[4]。

四、过载保护继电器检测试验

（一）额定电流测试

额定电流测试使用专用的测试仪器，如数字电流表或电流模拟器，来施加接近或等于继电器额定电流的测试电流。根据监测和记录继电器的响应情况，评估继电器是否能够准确地切断电路，而不会因电流偏差而误动作，测试结果对于判断继电器是否符合额定电流要求具有重要意义，保障继电器在正常工作环境下的可靠与稳定性。

（二）动作时间测试

动作时间测试可以验证过载保护继电器在不同负载条件下的动作性能，并确保其能够在正确的时间内响应并切断电流。测试过程中，首先需要准备一台专用的测试仪器，如电流源或电流模拟器，以及一个计时装置，然后根据测试要求和继电器规格，设定测试所需的电流水平，连接测试电路后，逐渐增加电流来模拟不同负载情况，并观察继电器的动作情况，同时记录动作时间。为了获得准确的数据，需要进行多次测试并取平均值，使用不同的电流水平来测试，以覆盖不同负载条件，通过分析测试结果来判断继电器的动作时间是否在规定范围内，如果动作时间符合要求，说明继电器能够及时切断过载电流；如果动作时间超过规定范围，需要进行调整或更换继电器[5]。

（三）恢复时间测试

恢复时间测试是用来检测过载保护继电器在切断电流后，恢复电流通道所需的时间，该测试能够确保继电器能够在规定的时间内恢复通电，保持电路稳定性。测试过程需要准备电流源或电流模拟器等测试仪器，设定测试电流，连接测试电路，施加测试电流并稳定运行，切断测试电路以模拟过载情况，记录切断时刻，观察恢复电路所需的时间，并记录恢复时间。

恢复时间是指从电路切断到继电器重新闭合的时间，通过记录和分析恢复时间，可以判断继电器的性能是否符合规定要求。如果恢复时间符合要求，说明继电器能够快速、稳定地恢复通电，保证电路的正常运行；如果恢复时间超过规定范围，那么需要对继电器进行调整或更换。

（四）均衡性测试

均衡性测试是用来验证过载保护系列继电器在三相不平衡电流情况下的响应准确性和稳定性的重要测试。测试过程中，首先需要准备三相电流源和电流测量仪等专业的测试仪器，用来模拟不平衡电流的情况，设定需要测试的三相电流大小和不平衡程度，以覆盖可能出现的高负载条件，搭建测试电路将过载保护继电器与测试仪器连接，通过测试仪器模拟三相电流不平衡的情况，并在测试电流稳定运行前记录电流大小和不平衡程度。期间观察并记录过载保护继电器的响应情况，如动作时间、动作电流和动作范围，并评估继电器的误动作次数以及其稳定性，根据规定的要求和规格对测试结果进行分析和评估，如果继电器能够准确响应和稳定工作，且不发生误动作，则测试通过；如果存在性能问题，则可能需要对继电器进行调整或更换[6]。

（五）低电流测试

低电流测试的目的是确认过载保护继电器在低电流水平下是否正常工作，测试的目标是保证继电器在非常低的电流情况下也能提供准确的保护。需要准备专业的测试仪器，比如电流源和电流测量仪，用以模拟低电流，根据测试要求和继电器规格，设定需要测试的低电流水平，通常是额定电流的10%或更低，连接测试仪器和继电器，构建一个测试电路，并记录电路初始状态，确保测试结果可重复和可测量，接下来记录继电器的响应情况，动作时间、动作电流和动作范围，并评估继电器的误动作次数，判断其性能是否符合要求。根据规定的规格要求进行分析和评估测试结果，如果继电器能够准确、稳定地响应，则测试通过，否则可能需要调整或更换继电器[7]。

五、结束语

随着我国电力事业的快速发展，对于确保电网的安全运行而言，低压电器扮演着非常重要的角色，作为电力系统的守护者，相关工作人员应不断进行研究和总结经验，以实现低压电器的安全应用和智能保护的目标。通过过载保护继电器检测试验方法，实现对低压电器设备的过载保护，准确监测电流负载及时判断是否存在过载，并触发保护器的动作，保护设备免受过电流损害。

参考文献：

[1]申志刚,程霞,吴志生等.低压电器触头元件电阻焊接工艺及电极材料选择的研究[J].电工材料,2023,(05):24-28.

[2]宋晓亮.低压电器故障分析与维修技术[J].中国高新科技,2023,(18):39-40+51.

[3]许文良,何为龙.低压电器热过载保护及热双金属片仿真设计[J].电器与能效管理技术,2021,(06):41-46.

[4]孙慧.过载保护用低压电器检测与试验方法[J].山东工业技术,2019,(04):207.

[5]赵大伟,杨修岭.过载保护用低压电器检测低压电器故障诊断及其检测方法研究[J].电子制作,2016,(02):9.

[6]沈嘉,蔡益州,冯丽萍.过载保护用低压电器检测与试验方法应用研究[J].科技创新导报,2015,12(16):24.

[7]张光升,尹国祥,陈文利.过载保护用低压电器检测与试验方法[J].低压电器,2010,(01):46-48+53.