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浅析电气控制系统的故障与保护
0.引言
对于现代的众多电气设备来说，其控制系统在整个设备的正常安全运行中发挥着重要的作用，其主要的功能就是对设备实施自动的控制、保护以及监视与测量等。因此，为了确保电气控制系统的安全有序运行，在对其初期的设计中，就需将其在后期运行中可能出现的一些故障考虑进去，进而在此基础之上采取一定的保护措施，以减少因出现故障而导致的系统电压、电流等的变化，，保证电气设备的安全运行，从而为人们的生活带来更多的便利。
1.电气控制系统的特点
电气控制系统与传统的热工控制量进行比较，其电气的控制量对控制的要求与运行的过程都具有较为显著的特点，并主要表现在以下几个方面：一，在电气控制系统中，其有关控制信息的采集量相对较小，对象也比较少，且操作的频率低，但注重信息采集的快速与准确[1];二，对相关电气设备的自动保护装置的性能要求较高，需较高的可靠性与较快的速度，且在其抗干扰方面的要求也比较高;三，在传统的热力控制系统中，其所需处理的信息量较大，且系统较为复杂，主要以过程控制为主，而电气控制系统，其日常的运行主要是以对相关数据的采集系统与顺序系统为主，具有较多的联锁保护。
2.电气控制系统常见的故障及其可能产生的危害
对于任何一个电气设备，若其控制系统出现了相关的故障，都将导致较为严重的后果，因此，在系统设计时，设计人员需严格按照相关规范进行有效的设计，同时，在电气控制系统实际的运行中，导致其出现系统故障的因素也是相当多的，且大多数都是由初期设计时的错误，或是设备在安全检查的过程中够严谨，亦或是因设备本身的缺陷而引起的。下面，我们就对电气控制系统在日常运行中比较常见的几种故障进行举例分析：①不同形式电路间的短路故障。这种故障的出现具有多种表现形式，而比较常见的就有两相见的短路、三相间的短路以及变压器因一相绕组而导致的匝间的短路与一相的接地短路等故障等;②过负载与过电流故障。其中，过负载指的就是在电气的控制系统中，由于电动机在运行时的电流超过了其额定的电流，即超过了1.5In而致使电动机出现过载故障。而造成电动机过载的原因也有很多种，如电网上电压的骤然降低、电机的缺相运行以及负载的骤然增加等;而过电流指的就是电动机或是电器元件在运行时超过了其额定的电流，即超过了6In而引起的一种故障现象。造成过电流故障的原因也较多，一般是因不正确的发动以及负载的转矩过大而导致的。
在电气控制系统日常的运行中，若是出现上述一种故障，将会造成以下几种严重的后果：①在控制系统中，若是由于接线的措施、负载的短路与绝缘材料遭到破损等因素而引发的系统短路故障，其在故障出现时，系统的电流很有可能超过额定的电流的几十倍有余，而这些超额电流而产生的强大电动力足以将配电线路以及电气设备摧毁，严重时甚至引发火灾，进而威胁到人员的生命安全与财产安全;②在电气控制系统中，其出现的相应故障还可能致使电网电压出现大幅度的下降，从而危及到用户以及相关设备，进而影响到其正常运行，在严重时甚至会促使整个系统进入瘫痪的状态;③当电气的控制系统出现电流过大时，将会使电路产生较大的冲击电流，从而使相关的电气设备受到损坏，而部分的机械设备中的转动部件也会因此而受到相应的损坏。
3.电气控制系统的保护措施
3.1安装电气自动保护装置的重要性
在系统的初期设计环节中，若是在其系统中安装相应的电气自动的保护装置时，只有电气的控制系统出现的相关故障，该自动保护装置就可快速的查找出故障部位，并将其与非故障部位分开，进而使整个系统能够在较短的时间内恢复正常，或是在瞬间彻底的停止运行，以有效避免更大故障事故的出现[2]。同时，电气自动保护装置还可发挥出监测的功效，它可将电气设备运行的真实情况反应出现。在电气设备日常的运行中，保护装置可根据不同的电气设备在正常运行条件方面的差异，并将相关的电气设备在出现不正常的情况下所显现出来的工作状态，进而发挥与之相应的信号，为工作人员对即将发生的故障事故采取相应的措施进行及时准确的处理以及预防，最终减少更大故障事故的发生。
3.2电气控制系统的相关保护措施
通常情况下，对于电气的控制系统的保护措施存在着较多的类型，主要就是根据系统在短路时其电气量方面的变化特征而形成的基于多种作用原理下的一种电气保护措施。如在实际的工作中，就可根据电流增大的情况而构建出电流保护，或是根据电压下降的特点而构建低压保护，亦或是根据电流与电压之间的相位角的变化情况来形成断相的保护以及漏电的保护等。下面，就对几种比较常见的电气控制系统的保护措施展开具体的分析。
①短路的保护措施。短路保护对速度的要求较高，要求在出现短路故障时在最短的时间内切断整个电源，以减小故障损失。在这个保护环节中，可有效利用熔断器以及低压断路器来安装系统的短路保护的装置(如图1所示)。同时，在进行这种保护装置设计时，需注意的是，对于三相的供电系统，需严格的采用三相的短路保护措施，若系统的主电路容量较小，就可利用电路中安装的熔断器来作为系统控制电路中的短路保护，或是在控制电路中单独的设置短路的保护熔断器，以实现对系统的短路保护。
图1 短路保护装置
②过载保护措施。这种保护装置属于电流型的保护措施，即通过安装热继电器装置来实现对席系统的保护。这种保护与过流保护不同，它不会受到短路电流的冲击，只有当超过6倍的额定电流经过时，才需5s的时间反应，其它情况下均可在最短时间内发挥保护的作用。
③过流保护措施。一般情况下，若是电动机在运行中出现了过流现象，其产生短路故障的比例较大，特别是电动机在经过频繁的启动与运转后，发生的机率更大。针对这种情况，就可在电动机的主回路中用串联的方式安装一个过流的继电器线圈，通过将其常闭的触头串联在该其接触器的控制回路中而达到过流保护的作用。这种保护装置一般应用在那些发动时间较长且容量较大的电动机的控制系统中。
4.结束语
综上所述，一旦电气的控制系统出现了相应的故障，不仅会对自身的系统与相关的硬件设备造成一定程度的损害，而且对整个电气的控制系统中那些非故障部位的安全性与可靠性都将带来极大的影响[3]。再加上，在一般情况下，电气的控制系统若是出现相应的故障，其发生的时间都较短，因此，维修人员在发现故障现象以后要想及时准确的找出相关的故障设备并进行彻底的故障处理几乎是完全不可能的。因此，在对电气的控制系统进行相关设计时，必须安装相应的一些电气的保护装置，以真正发挥出对电气控制系统的保护作用。
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