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淺析電氣控制系統(tǒng)的故障與保護
0.引言
對于現(xiàn)代的眾多電氣設(shè)備來說，其控制系統(tǒng)在整個設(shè)備的正常安全運行中發(fā)揮著重要的作用，其主要的功能就是對設(shè)備實施自動的控制、保護以及監(jiān)視與測量等。因此，為了確保電氣控制系統(tǒng)的安全有序運行，在對其初期的設(shè)計中，就需將其在后期運行中可能出現(xiàn)的一些故障考慮進去，進而在此基礎(chǔ)之上采取一定的保護措施，以減少因出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的系統(tǒng)電壓、電流等的變化，，保證電氣設(shè)備的安全運行，從而為人們的生活帶來更多的便利。
1.電氣控制系統(tǒng)的特點
電氣控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的熱工控制量進行比較，其電氣的控制量對控制的要求與運行的過程都具有較為顯著的特點，并主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一，在電氣控制系統(tǒng)中，其有關(guān)控制信息的采集量相對較小，對象也比較少，且操作的頻率低，但注重信息采集的快速與準(zhǔn)確[1];二，對相關(guān)電氣設(shè)備的自動保護裝置的性能要求較高，需較高的可靠性與較快的速度，且在其抗干擾方面的要求也比較高;三，在傳統(tǒng)的熱力控制系統(tǒng)中，其所需處理的信息量較大，且系統(tǒng)較為復(fù)雜，主要以過程控制為主，而電氣控制系統(tǒng)，其日常的運行主要是以對相關(guān)數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)與順序系統(tǒng)為主，具有較多的聯(lián)鎖保護。
2.電氣控制系統(tǒng)常見的故障及其可能產(chǎn)生的危害
對于任何一個電氣設(shè)備，若其控制系統(tǒng)出現(xiàn)了相關(guān)的故障，都將導(dǎo)致較為嚴(yán)重的后果，因此，在系統(tǒng)設(shè)計時，設(shè)計人員需嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進行有效的設(shè)計，同時，在電氣控制系統(tǒng)實際的運行中，導(dǎo)致其出現(xiàn)系統(tǒng)故障的因素也是相當(dāng)多的，且大多數(shù)都是由初期設(shè)計時的錯誤，或是設(shè)備在安全檢查的過程中夠嚴(yán)謹(jǐn)，亦或是因設(shè)備本身的缺陷而引起的。下面，我們就對電氣控制系統(tǒng)在日常運行中比較常見的幾種故障進行舉例分析：①不同形式電路間的短路故障。這種故障的出現(xiàn)具有多種表現(xiàn)形式，而比較常見的就有兩相見的短路、三相間的短路以及變壓器因一相繞組而導(dǎo)致的匝間的短路與一相的接地短路等故障等;②過負(fù)載與過電流故障。其中，過負(fù)載指的就是在電氣的控制系統(tǒng)中，由于電動機在運行時的電流超過了其額定的電流，即超過了1.5In而致使電動機出現(xiàn)過載故障。而造成電動機過載的原因也有很多種，如電網(wǎng)上電壓的驟然降低、電機的缺相運行以及負(fù)載的驟然增加等;而過電流指的就是電動機或是電器元件在運行時超過了其額定的電流，即超過了6In而引起的一種故障現(xiàn)象。造成過電流故障的原因也較多，一般是因不正確的發(fā)動以及負(fù)載的轉(zhuǎn)矩過大而導(dǎo)致的。
在電氣控制系統(tǒng)日常的運行中，若是出現(xiàn)上述一種故障，將會造成以下幾種嚴(yán)重的后果：①在控制系統(tǒng)中，若是由于接線的措施、負(fù)載的短路與絕緣材料遭到破損等因素而引發(fā)的系統(tǒng)短路故障，其在故障出現(xiàn)時，系統(tǒng)的電流很有可能超過額定的電流的幾十倍有余，而這些超額電流而產(chǎn)生的強大電動力足以將配電線路以及電氣設(shè)備摧毀，嚴(yán)重時甚至引發(fā)火災(zāi)，進而威脅到人員的生命安全與財產(chǎn)安全;②在電氣控制系統(tǒng)中，其出現(xiàn)的相應(yīng)故障還可能致使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)大幅度的下降，從而危及到用戶以及相關(guān)設(shè)備，進而影響到其正常運行，在嚴(yán)重時甚至?xí)偈拐麄�系統(tǒng)進入癱瘓的狀態(tài);③當(dāng)電氣的控制系統(tǒng)出現(xiàn)電流過大時，將會使電路產(chǎn)生較大的沖擊電流，從而使相關(guān)的電氣設(shè)備受到損壞，而部分的機械設(shè)備中的轉(zhuǎn)動部件也會因此而受到相應(yīng)的損壞。
3.電氣控制系統(tǒng)的保護措施
3.1安裝電氣自動保護裝置的重要性
在系統(tǒng)的初期設(shè)計環(huán)節(jié)中，若是在其系統(tǒng)中安裝相應(yīng)的電氣自動的保護裝置時，只有電氣的控制系統(tǒng)出現(xiàn)的相關(guān)故障，該自動保護裝置就可快速的查找出故障部位，并將其與非故障部位分開，進而使整個系統(tǒng)能夠在較短的時間內(nèi)恢復(fù)正常，或是在瞬間徹底的停止運行，以有效避免更大故障事故的出現(xiàn)[2]。同時，電氣自動保護裝置還可發(fā)揮出監(jiān)測的功效，它可將電氣設(shè)備運行的真實情況反應(yīng)出現(xiàn)。在電氣設(shè)備日常的運行中，保護裝置可根據(jù)不同的電氣設(shè)備在正常運行條件方面的差異，并將相關(guān)的電氣設(shè)備在出現(xiàn)不正常的情況下所顯現(xiàn)出來的工作狀態(tài)，進而發(fā)揮與之相應(yīng)的信號，為工作人員對即將發(fā)生的故障事故采取相應(yīng)的措施進行及時準(zhǔn)確的處理以及預(yù)防，最終減少更大故障事故的發(fā)生。
3.2電氣控制系統(tǒng)的相關(guān)保護措施
通常情況下，對于電氣的控制系統(tǒng)的保護措施存在著較多的類型，主要就是根據(jù)系統(tǒng)在短路時其電氣量方面的變化特征而形成的基于多種作用原理下的一種電氣保護措施。如在實際的工作中，就可根據(jù)電流增大的情況而構(gòu)建出電流保護，或是根據(jù)電壓下降的特點而構(gòu)建低壓保護，亦或是根據(jù)電流與電壓之間的相位角的變化情況來形成斷相的保護以及漏電的保護等。下面，就對幾種比較常見的電氣控制系統(tǒng)的保護措施展開具體的分析。
�、俣搪返谋Ｗo措施。短路保護對速度的要求較高，要求在出現(xiàn)短路故障時在最短的時間內(nèi)切斷整個電源，以減小故障損失。在這個保護環(huán)節(jié)中，可有效利用熔斷器以及低壓斷路器來安裝系統(tǒng)的短路保護的裝置(如圖1所示)。同時，在進行這種保護裝置設(shè)計時，需注意的是，對于三相的供電系統(tǒng)，需嚴(yán)格的采用三相的短路保護措施，若系統(tǒng)的主電路容量較小，就可利用電路中安裝的熔斷器來作為系統(tǒng)控制電路中的短路保護，或是在控制電路中單獨的設(shè)置短路的保護熔斷器，以實現(xiàn)對系統(tǒng)的短路保護。
圖1 短路保護裝置
�、谶^載保護措施。這種保護裝置屬于電流型的保護措施，即通過安裝熱繼電器裝置來實現(xiàn)對席系統(tǒng)的保護。這種保護與過流保護不同，它不會受到短路電流的沖擊，只有當(dāng)超過6倍的額定電流經(jīng)過時，才需5s的時間反應(yīng)，其它情況下均可在最短時間內(nèi)發(fā)揮保護的作用。
�、圻^流保護措施。一般情況下，若是電動機在運行中出現(xiàn)了過流現(xiàn)象，其產(chǎn)生短路故障的比例較大，特別是電動機在經(jīng)過頻繁的啟動與運轉(zhuǎn)后，發(fā)生的機率更大。針對這種情況，就可在電動機的主回路中用串聯(lián)的方式安裝一個過流的繼電器線圈，通過將其常閉的觸頭串聯(lián)在該其接觸器的控制回路中而達(dá)到過流保護的作用。這種保護裝置一般應(yīng)用在那些發(fā)動時間較長且容量較大的電動機的控制系統(tǒng)中。
4.結(jié)束語
綜上所述，一旦電氣的控制系統(tǒng)出現(xiàn)了相應(yīng)的故障，不僅會對自身的系統(tǒng)與相關(guān)的硬件設(shè)備造成一定程度的損害，而且對整個電氣的控制系統(tǒng)中那些非故障部位的安全性與可靠性都將帶來極大的影響[3]。再加上，在一般情況下，電氣的控制系統(tǒng)若是出現(xiàn)相應(yīng)的故障，其發(fā)生的時間都較短，因此，維修人員在發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象以后要想及時準(zhǔn)確的找出相關(guān)的故障設(shè)備并進行徹底的故障處理幾乎是完全不可能的。因此，在對電氣的控制系統(tǒng)進行相關(guān)設(shè)計時，必須安裝相應(yīng)的一些電氣的保護裝置，以真正發(fā)揮出對電氣控制系統(tǒng)的保護作用。
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