零序電壓保護指在大電流接地系統發生接地故障後，利用零序電壓構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，當系統發生單相接地後，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是否發生單相接地故障，這就是零序過電壓保護。
基本介紹
- 中文名：零序電壓保護
- 外文名：Zero sequence voltage protection
- 類別：繼電保護裝置
- 目的：應對接地系統故障
- 相似概念：零序電流保護
- 學科：電力科學
釋義,現狀分析,基本原理,定值整定,方法,
釋義
零序電壓保護指在大電流接地系統發生接地故障後，利用零序電壓構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，當系統發生單相接地後，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是否發生單相接地故障，這就是零序過電壓保護。
現狀分析
從目前的統計數字來看，國內已發生多起匝間短路故障，造成了巨大的經濟損失。從電機設計和製造的角度來看，在大型汽輪發電機上增加中性點出線端子，雖然在技術上是可行的，但也不是一個簡單的問題。在當前技術情況下，為了保護大型汽輪發電機的安全運行，避免和減小由於定子匝間故障引發的事故，有必要加強和完善定子繞組匝間故障的保護研究。
發電機定子繞組匝間保護作為主設備發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，大中型發電機組裝設匝間短路保護顯得尤為重要。
匝間保護目前主要包括橫差保護和零序電壓匝間保護。國內的大中型發電機由於定子繞組的接線原因大部分仍採用零序電壓匝間保護。分析及統計表明，大型汽輪發電機由於兩定子繞組之間的絕緣電阻遠高於其對地的絕緣電阻，雖然發生匝間短路故障的機率較小，但對於大型發電機而言，由於結構複雜、線棒固定的缺陷、運行中應力損傷、線棒內冷水迴路的堵塞等原因，發生匝間短路故障是可能的，事實上也發生過。因此，裝設匝間保護是必要的。零序電壓保護是汽輪發電機匝間短路的一種可靠選擇。
基本原理
零序電壓原理構成的匝間短路保護可套用於各種發電機組，尤其是中性點沒有引出三相六端子的發電機。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。
定值整定
零序電壓匝間保護的定值在現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，國產的125MW汽輪發電機組，可取5～10V，國產的200MW及300MW的汽輪發電機，可取2.5～3V。三次諧波濾過器濾過比要大於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，外部系統不對稱短路時負序功率由系統流入發電機（反向功率），內部和匝間短路負序功率由發電機流向系統。國內微機型的零序電壓匝間保護，由於動作靈敏度高，負序功率方向元件一般採用允許式，可防止任何原因（如TV0三次迴路出現問題）造成保護誤動。GE公司的發變組保護中負序功率方向元件為閉鎖元件，由於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0.1s延時元件。
方法
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：
一是發電機外部發生短路故障的暫態過程出現誤動，這一點在一些沒裝設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:增設負序功率方向閉鎖功能或將保護改為性能可靠動作靈敏度高的微機保護，同時，還應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的一次或二次熔絲髮生熔斷或接觸不良導致誤動。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，在現場要加強對熔絲的維護，開機前應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裝有旋式熔絲及快速小開關的應該取消。
三是專用互感器TV0中性點與發電機中性點的電纜連線線接觸不良或者是絕緣發生擊穿造成定子繞組單相接地，現場中常常會忽略這一段電纜。一旦電纜接頭出現鬆動，使二組PT的中性點不能可靠連線或者絕緣擊穿導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，這些現象都是現場不允許出現的。防止措施:該段電纜必須使用高壓絕緣電纜（現場往往會忽略這一點，只使用一段普通的引線連線了事），並且要定期檢查該段電纜的絕緣性能、緊固電纜的聯接螺絲。
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根連線線。如圖。2個不同接地端會由於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：正確的接線方式應該將開口三角繞組與二次繞組的N線分開，同時，用2根連線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。由於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於後者的動作時間。使得在出現斷相時，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。特別是對於模擬式的保護，增加150～200ms的延時不但確保可靠閉鎖保護出口，而且還有利於躲過暫態過程中的三次諧波的影響。
