控制电路的保护环节

子模块三　控制电路的保护环节

对于船舶电力拖动系统，不仅要保护人的安全，而且要保护电气设备的安全。因此，在实际运行过程中，要对交流电动机实行保护。

一、短路保护

电流不通过负载而直接形成回路称短路。常用的短路保护（Short-circuit Protection）措施有：在电路中装设自动空气断路器（又称自动空气开关）、熔断器（俗称保险丝）等。

自动空气开关兼有控制（作为开关使用，控制电路的接通、断开）、保护两大功能。可对电路进行短路、过载保护。当被保护电路出现短路故障时，其内部的电磁脱扣器动作；当被保护电路过载时，其内部的热脱扣器动作，使动、静触头分开，将故障部分电路和电源分开，保证其余部分正常工作。

熔断器串联在电源和用电电路之间，对三相异步电动机主电路和三相异步电动机控制电路进行短路保护。当流过熔断器的电流小于其额定电流时，熔断器可长期工作而不熔断。当流过熔断器的电流超过其额定电流时，并不是立即熔断，而是要经过一定的时间使熔体的温度达到熔点后才会熔断。流过的电流越大，熔断的时间越短。当熔断器熔断后，应及时查明原因，在排除故障后，采用特性和额定电流都相同或相近的熔断器来替换。

熔断器主要根据负载的情况和电路短路电流的大小和电气设备的特性来选择。

第一，照明支路：熔体额定电流≥支路上所有电灯的工作电流之和。

第二，单台直接启动电动机：熔体额定电流＝（1.5～2.5）×电动机额定电流或熔体额定电流≥电动机启动电流/2.5；若电动机启动频繁，则熔体额定电流≥电动机启动电流/（1.6～2）。

练一练

请根据之前所学内容，查阅自动空气开关相关资料，自学该部分内容，并分析它如何实现短路保护？

二、过载保护

对于大多数电气设备来说，当电流超过其额定值（即过载）时，并不一定会立即损坏，但长时间的或严重的过载是不能允许的。故在电路中常装设过载保护（Overload Protection），以防止被保护电器因过载而损坏。过载保护的原理是：当被保护电器出现长时间过载或超强度过载时，利用过载时出现的热效应、电磁效应等使过载保护电器动作，使被保护设备脱离电源。

可用于过载保护的电器有多种，常用过载继电器来实现过载保护。热继电器和过电流继电器是两种最常用的过载继电器。自动空气开关也具有过载保护功能。

热继电器是利用过载时的热效应来使保护电器动作以实现保护的。过电流继电器则是利用电磁效应使保护电器动作来实现过载保护的。

三相交流异步电动机运行时，任一相断线（或失电），会造成单相运行，此时三相异步电动机为了得到同样的电磁转矩，定子电流将大大超过其额定电流，导致电动机发热烧坏。缺相运行的电动机，还伴随着剧烈的电振动和机械振动。一般热继电器的发热元件串接在三相主电路的任意两相之中，在任一相发生断路（缺相）故障时，必然导致另两相电流的大幅度增加，在这种情况下，热继电器起着缺相保护的作用，它将断开接触器电源，使电动机停转。热继电器一般根据被保护的电器的额定电流值选取。

想一想　　短路保护和过载保护中，参考的依据都是回路中电流。请问：一旦发生短路，热继电器会不会动作？若回路过载时，熔断器会不会动作？

三、失（欠）压保护

失（欠）压保护（No-voltage/Undervoltage Protection）是依据接触器本身的电磁机构和启动按钮来实现的。当电源电压由于某种原因消失时，三相异步电动机会自动停转。当电源电压恢复时，三相异步电动机不会自动启动，只有在操作人员按下启动按钮后，三相异步电动机才可起动，这种保护称为失压保护。

当电源电压过分降低（欠压）时，三相异步电动机为了维护电磁转矩满足负载转矩的需要，其电流必将增加，使三相异步电动机可能过载甚至烧毁。此时由于电源电压过分降低，接触器反力弹簧的作用力大于电磁吸力时衔铁将释放，主触头断开，使三相异步电动机脱离电源，实现欠压保护。在主令控制器控制的电路中，欠压保护和失压保护是采用电压继电器来实现的。

练一练

失（欠）压保护是依靠什么机构起作用的？如何实现？

四、缺相保护

三相交流异步电动机运行时，任一相断线（或失电），会造成单相运行，定子电流将大大超过其额定电流，导致电机发热烧坏。缺相运行的电机，热继电器的发热元件串接在三相主电路的任意两相之中，在任一相发生断路（缺相）故障时，必然导致另两相电流大幅度增加，在这种情况下，热继电器FR起着缺相保护（Open Phase Protection）的作用，它将断开接触器电源，使电动机停转。

资料卡

发电机运转过程的保护

发电机在运转过程中也需要相应保护，具体方式有以下几种。

1. 纵联差动保护。反应发电机定子绕组及引出线的相间故障。

2. 定子绕组匝间短路保护。

3. 定子接地保护。当接地电容电流大于或等于5A时，保护应动作于跳闸；当接地电容电流小于5A时，保护应动作于信号。对容量100MW及以上的发电机，应尽量装设保护范围为100%的定子接地保护。

4. 过电流保护。

5. 对称过负荷保护。

6. 励磁回路接地保护。大容量汽轮发电机组，应装设一点接地保护及两点接地保护，在一点接地保护动作后投两点接地保护。

7. 反应发电机励磁消失的失磁保护。对于不允许失磁运行的发电机，可在自动灭磁开关断开时，连跳发电机断路器。

8. 转子回路过负荷保护。

9. 大容量机组的逆功率保护。

10. 反应水轮发电机和大型汽轮发电机定子绕组过电压的过电压保护。保护装置在跳开发电机出口断路器的同时，应作用于自动灭磁开关，切断发电机励磁电流。