当机端发生单相接地故障时，接地电流最大
I•dma xj[ 1 L3(Cf Cw)E ]•A
经消弧线圈接地可补偿故障接地容性电流。在装设消弧线圈时， 要采用过补偿方式选择线圈的电感L，使得补偿的感性电流大 于接地容性电流，以防止系统总容抗和消弧线圈的感抗在数值 上相等，发生共振而引起过电压。而在大型发电机变压器组单 元接线的情况下，由于总电容为定值，要采用欠补偿运行方式， 即补偿的感性电流小于接地容性电流，这样有利于减小电容耦 合传递的过电压。
表 发电机额定电压(kV)
6.3 10.5
13.8~15.75
发电机定子绕组单相接地故障电流允许值
发电机额定容量（MW）
接地电流允许值(A)
<50
4
汽轮发电机
50~100
水轮发电机
10~100
3
汽轮发电机 水轮发电机
125~200 40~225
21）
18~20
300~600
1
注：1）对氢冷发电机为2.5。
由于发电机气隙磁通密度的非正弦分布和铁磁饱和的影响，在 定子绕组中感应的电势除基波分量外，还含有高次谐波分量。 其中三次谐波分量是零序性质的分量，它虽然在线电势中被消 除，但是在相电势中依然存在。
如果把发电机的对地电容等效地看作集中在发电机的中性点N 和机端S，且每相的电容大小都是0.5Cf,并将发电机端引出线、 升压变压器、厂用变压器以及电压互感器等设备的每相对地电 容也等效在机端Cw，并设三次谐波电势为E3，那么当发电机中 性点不接地时，其等值电路如图所示。这时中性点及机端的三 次谐波电压分别为
当发电机电压网络的接地电容电流大于允许值时，不论该网络 是否装有消弧线圈，接地保护动作于跳闸；当接地电流小于允 许值时，接地保护动作于信号，即可以不立即跳闸，由值班人 员请示调度中心后，转移故障发电机的负荷，然后平稳停机进 行检修。
对于中小型发电机，通常采用零序电压定子单相接地构成保护， 由于整定值要避开不平衡电压，保护区一般只能达到定子绕组 的85~95%，故在发电机中性点附近存在着死区。实现发电机定 子100%接地保护主要利用三次谐波电压或是叠加电源与零序电 压配合构成。
利用零序电压的定子单相接地保护
故障点的零序电压将随着故障点位置的不同而改变， 越靠近机端，故障点的 零序电压就越高，因此可以利用基波零序电压构成定子单相接地保护，通常 零序电压保护用于发电机变压器组，该保护反映发电机的基波零序电压大小， 而零序电压取自发电机机端TV的开口△绕组或中性点TV二次侧(也可从消弧线 圈副方绕组取得)。由于发电机正常运行时，相电压中含有三次谐波，因此， 在机端电压互感器接成开口三角的一侧也有三次谐波电压输出，此外，当变 压器高压侧发生接地故障时，由于变压器高低绕组之间有电容存在，在发电 机机端也会产生零序电压。因此，为了保证选择性，保护要具有三次谐波滤 除功能，并且整定时要躲过正常运行时的不平衡电压以及变压器高压侧接地 时在发电机端所产生的零序电压。
中性点及机端的三次谐波电压分别为
单相接地故障时的零序电压
•
• EA
UAD d
•
UCD
•
Ud0
•
EA
•
UBD
Cf
Cw
•
EC
•
EB
• U AD
•
(1 ) E A
（a）电路图 图 发电机定子绕组单相接地时的电路图和相量图
（b）相量图
•
U
BD
•
•
EB E A
•
•
•
U
CD
EC E A
•
1• • •
•
U d0 (U A D U B D U C)D E A
3
发电机定子接地时的零序网络图
d
d
Cf
(1)Cf
Cw
(1)Cf
Cw
3L Cf
Ud0
Ud0
（a）中性点不接地
（b）中性点经消弧线圈接地
图 发电机内部单相接地时的零序等效网络
当中性点不接地时，故障点的接地电流为
•
•
Idj3(Cf Cw)EA
当中性点经消弧线圈接地时，故障点的接地电流为
I•dj[ 1 L3(Cf C w)]E •A
机端TV 开口三角电压
3U0>
保护动作逻辑ຫໍສະໝຸດ 信号&t出口
TV断线
中性点零序电压
3U0>
当零序电压式定子接
地保护的输入电压取
信号
自机端TV开口三角形
绕组时，为确保TV一
t
次断线时保护不误动， 出口 需引入TV断线闭锁。
机端TV开口三角
3U0>
中性点零序电压 3U 0>
信号
&
t
&
10
TV断线信号
利用零序电压和三次谐波电压构成的100％定子单相接地保护
U d 0
1 .0
0 .5
0
0 .5 1 .0
3 U 0 >
t / 0
发 信 或 跳 闸
零序电压保护的出口方式：发信或跳闸。当动作于跳闸且零序电压 取自发电机机端TV的开口△绕组时需要装设TV断线闭锁。
利用零序电压的定子单相接地保护
该保护反映发电机的基波零序电压大小，而零序电压取自发 电机机端TV的开口△绕组或中性点TV二次侧(也可从消弧线 圈副方绕组取得)。
由于发电机正常运行时，相电压中含有三次谐波，因此，在 机端电压互感器接成开口三角的一侧也有三次谐波电压输出， 此外，当变压器高压侧发生接地故障时，由于变压器高低绕 组之间有电容存在，在发电机机端也会产生零序电压。因此， 为了保证选择性，保护要具有三次谐波滤除功能，并且整定 时要躲过正常运行时的不平衡电压以及变压器高压侧接地时 在发电机端所产生的零序电压。
零序电压保护的出口方式：发信或跳闸。当动作于跳闸且零 序电压取自发电机机端TV的开口△绕组时需要装设TV断线 闭锁。
利用零序电压构成的定子单相接地保护
3U0
1.0
100V
0.5
U0 p
0
0.5
1.0
图 定子绕组单相接地时3U0 与 的关系曲线
保护构成原理
装置交流模件
3U0 装置 交流 模件
动作方程： 3U0＞3U0g 3U0 ——机端TV开口三角电压或中性点TV（或消弧线圈）二次电压； 3U0g——动作电压整定值。
发电机定子接地保护
发电机定子绕组单相接地故障电流允许值
中性点不接地的发电机，当发电机内部单相接地时，接地电容电 流应在规定的允许值之内，如下表所示。大型发电机由于造价昂 贵，结构复杂，检修困难，且容量的增大使得其接地故障电流也 随之增大，为了防止故障电流烧坏铁芯，大型发电机有的装设了 消弧线圈，通过消弧线圈的电感电流与接地电容电流的相互抵消， 把定子单相接地故障电流限制在规定的允许值之内。