零序電壓保護

零序電壓原理構(gòu)成的匝間短路保護可應(yīng)用于各種發(fā)電機組，尤其是中性點沒有引出三相六端子的發(fā)電機。當前的保護方式大都為由負序功率方向閉鎖的零序電壓匝間短路保護。

零序電壓匝間保護的定值在現(xiàn)場整定中一般包括零序電壓定值、專用TV0斷線閉鎖元件的定值、負序功率方向元件的定值三個部分。零序電壓定值實際的整定中，國產(chǎn)的125MW汽輪發(fā)電機組，可取5～10V，國產(chǎn)的200MW及300MW的汽輪發(fā)電機，可取2.5～3V。三次諧波濾過器濾過比要大于80。專用TV0斷線閉鎖元件的定值主要指專用TV0與普通TV同名相之間的二次電壓差值ΔUAB，ΔUBC，通常整定為:壓差ΔUAB=ΔUBC=10；負序電壓（相電壓）U2=8～10V。負序功率方向元件的定值一般指動作行為是允許式或禁止式，外部系統(tǒng)不對稱短路時負序功率由系統(tǒng)流入發(fā)電機（反向功率），內(nèi)部和匝間短路負序功率由發(fā)電機流向系統(tǒng)。國內(nèi)微機型的零序電壓匝間保護，由于動作靈敏度高，負序功率方向元件一般采用允許式，可防止任何原因（如TV0三次回路出現(xiàn)問題）造成保護誤動。GE公司的發(fā)變組保護中負序功率方向元件為閉鎖元件，由于在切除外部不對稱短路時，機端負序功率的突變會引起負序方向元件誤動，為安全起見，增設(shè)0.1s延時元件。

零序電壓保護指在大電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障后，利用零序電壓構(gòu)成保護接地短路的繼電保護裝置。正常情況下，UA UB UC的向量和為0，當系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，UA UB UC的向量和不再為0，這個不為0的值變是零序電壓，通過檢測該電壓能夠反映系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障，這就是零序過電壓保護。

從統(tǒng)計數(shù)字來看，國內(nèi)已發(fā)生多起匝間短路故障，造成了巨大的經(jīng)濟損失。從電機設(shè)計和制造的角度來看，在大型汽輪發(fā)電機上增加中性點出線端子，雖然在技術(shù)上是可行的，但也不是一個簡單的問題。在當前技術(shù)情況下，為了保護大型汽輪發(fā)電機的安全運行，避免和減小由于定子匝間故障引發(fā)的事故，有必要加強和完善定子繞組匝間故障的保護研究。

發(fā)電機定子繞組匝間保護作為主設(shè)備發(fā)電機故障的主保護之一，其重要性是不言而喻的。一般來說，定子繞組匝間絕緣較對地絕緣強度高，但往往會因為線棒變形、振動造成長期受熱和絕緣老化而引起匝間短路。匝間短路時，就會出現(xiàn)零序電壓和縱向負序電壓。另外，匝間短路時短路處的電流非常大，可能會超過機端三相短路電流。因而，大中型發(fā)電機組裝設(shè)匝間短路保護顯得尤為重要。

匝間保護主要包括橫差保護和零序電壓匝間保護。國內(nèi)的大中型發(fā)電機由于定子繞組的接線原因大部分仍采用零序電壓匝間保護。分析及統(tǒng)計表明，大型汽輪發(fā)電機由于兩定子繞組之間的絕緣電阻遠高于其對地的絕緣電阻，雖然發(fā)生匝間短路故障的概率較小，但對于大型發(fā)電機而言，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、線棒固定的缺陷、運行中應(yīng)力損傷、線棒內(nèi)冷水回路的堵塞等原因，發(fā)生匝間短路故障是可能的，事實上也發(fā)生過。因此，裝設(shè)匝間保護是必要的。零序電壓保護是汽輪發(fā)電機匝間短路的一種可靠選擇。

零序電壓保護誤動的原因及保護方法主要包括以下五個方面：

一是發(fā)電機外部發(fā)生短路故障的暫態(tài)過程出現(xiàn)誤動，這一點在一些沒裝設(shè)負序功率方向閉鎖的零序電壓匝間保護的機組上誤動比例較高。防止措施:增設(shè)負序功率方向閉鎖功能或?qū)⒈Ｗo改為性能可靠動作靈敏度高的微機保護，同時，還應(yīng)注意在外部故障切除時負序方向元件與零序電壓元件之間的觸點返回時間不一致的問題。

二是專用互感器TV0的一次或二次熔絲發(fā)生熔斷或接觸不良導(dǎo)致誤動。防止措施:必須使用性能良好的斷線閉鎖繼電器及熔絲。同時，在現(xiàn)場要加強對熔絲的維護，開機前應(yīng)該先測量一下熔絲上、下端電阻，看三相是否平衡及接觸是否良好，開口三角繞組二次側(cè)裝有旋式熔絲及快速小開關(guān)的應(yīng)該取消。

三是專用互感器TV0中性點與發(fā)電機中性點的電纜連接線接觸不良或者是絕緣發(fā)生擊穿造成定子繞組單相接地，現(xiàn)場中常常會忽略這一段電纜。一旦電纜接頭出現(xiàn)松動，使二組PT的中性點不能可靠連接或者絕緣擊穿導(dǎo)致定子繞組單相接地，將會使零序電壓保護誤動出口或造成定子繞組接地保護動作，這些現(xiàn)象都是現(xiàn)場不允許出現(xiàn)的。防止措施:該段電纜必須使用高壓絕緣電纜（現(xiàn)場往往會忽略這一點，只使用一段普通的引線連接了事），并且要定期檢查該段電纜的絕緣性能、緊固電纜的聯(lián)接螺絲。

四是專用互感器TV0開口三角繞組的2根引出線不正確而造成誤動。在現(xiàn)場實際接線中，常常會利用兩端的接地線來代替其中的1根連接線。如右圖。2個不同接地端會由于其他使用接地線的電源通過大電流而在2個接地點之間產(chǎn)生電位差，使保護誤動（如使用低頻大功率電焊機、帶地線的試驗電源等）。防止措施：正確的接線方式應(yīng)該將開口三角繞組與二次繞組的N線分開，同時，用2根連接線直接放到保護屏上。再將開口三角繞組L，N用2根線引入裝置或零序電壓繼電器上。

五是電壓斷線閉鎖繼電器的動作時間與零序電壓匝間保護的動作時間配合不當。由于匝間保護動作無延時，故前者的動作時間在實際中往往要大于后者的動作時間。使得在出現(xiàn)斷相時，斷線閉鎖繼電器來不及閉鎖保護出口。防止措施:給匝間保護增加150～200ms的延時。特別是對于模擬式的保護，增加150～200ms的延時不但確?？煽块]鎖保護出口，而且還有利于躲過暫態(tài)過程中的三次諧波的影響。 2100433B

當電動機正在運行時，如果電源電壓因某種原因消失，為了防止電源恢復(fù)時電動機自行起動的保護稱為零電壓保護，零電壓保護常選用零壓保護繼電器KHV。對于按鈕起動并具有自鎖環(huán)節(jié)的電路，本身已具有零電壓保護功能，不必再考慮零電壓保護。 2100433B

由于諧波與基波的頻率有特殊的關(guān)系，故在與基波合成時會分別表現(xiàn)出正序、負序和零序特性。但我們不能把諧波與這些分量等同起來。由上所述，之所以要把基波分解成三個分量，是為了方便對系統(tǒng)的分析和狀態(tài)的判別，如出現(xiàn)零序很多情況是發(fā)生單相接地，這些分析都是基于基波的，而正是諧波疊加在基波上而對測量產(chǎn)生了誤差，因此諧波是個外來的干擾量，其數(shù)值并不是我們分析時想要的，就如三次諧波對零序分量的干擾。

為避免換流器在換流變閥側(cè)單相接地故障時解鎖,在換流器未解鎖時檢測換流變閥側(cè)零序電壓超過允許值并按預(yù)定方案動作的保護措施。