从统计数字来看,国内已发生多起匝间短路故障,造成了巨大的经济损失。从电机设计和制造的角度来看,在大型汽轮发电机上增加中性点出线端子,虽然在技术上是可行的,但也不是一个简单的问题。在当前技术情况下,为了保护大型汽轮发电机的安全运行,避免和减小由于定子匝间故障引发的事故,有必要加强和完善定子绕组匝间故障的保护研究。
发电机定子绕组匝间保护作为主设备发电机故障的主保护之一,其重要性是不言而喻的。一般来说,定子绕组匝间绝缘较对地绝缘强度高,但往往会因为线棒变形、振动造成长期受热和绝缘老化而引起匝间短路。匝间短路时,就会出现零序电压和纵向负序电压。另外,匝间短路时短路处的电流非常大,可能会超过机端三相短路电流。因而,大中型发电机组装设匝间短路保护显得尤为重要。
匝间保护主要包括横差保护和零序电压匝间保护。国内的大中型发电机由于定子绕组的接线原因大部分仍采用零序电压匝间保护。分析及统计表明,大型汽轮发电机由于两定子绕组之间的绝缘电阻远高于其对地的绝缘电阻,虽然发生匝间短路故障的概率较小,但对于大型发电机而言,由于结构复杂、线棒固定的缺陷、运行中应力损伤、线棒内冷水回路的堵塞等原因,发生匝间短路故障是可能的,事实上也发生过。因此,装设匝间保护是必要的。零序电压保护是汽轮发电机匝间短路的一种可靠选择。