发电机定子绕组单相接地的特点

7.3.1　发电机定子绕组单相接地的特点

现代的发电机，其中性点都是不接地或经消弧线圈接地的，因此，当发电机内部单相接地时，如同在第2.4节中所分析的那样，流经接地点的电流仍为发电机所在电压网络（即与发电机有直接电联系的各元件）对地电容电流之总和，而不同之处在于故障点的零序电压将随发电机内部接地点的位置而改变。

如图7.7（a）所示，假设A相接地发生在定子绕组距中心点a处，a表示由中性点到故障点的绕组占全部绕组匝数的百分数，则故障点各相电势为，而各相对地电压分别为

图7.7　发电机内部单相接地时的电流分布

因此，故障点的零序电压为

上式表明，故障点的零序电压将随着故障点位置的不同而改变。由此可作出发电机内部单相接地的零序等效网络，如图7.7（b）所示。图中C_of为发电机每相的对地电容，C _ol为发电机以外电压网络每相对地的等效电容。由此即可求出发电机的零序电容电流和网络的零序电容电流分别为

则故障点总的接地电流即为

其有效值为3ω（C_0f＋C_0l）aE_φ，式中E_φ为发电机的相电势，一般在计算时，常用发电机网络的平均额定相电压U_φ来代替，即表示为3ω（C_0f＋C_0l）aU_φ。

流经故障点的接地电流也与a成正比，因此当故障点位于发电机出线端子附近时，a≈1，接地电流为最大，其值为3ω（C_0f＋C_0l）U_φ。

发电机定子绕组单相接地故障电流的允许值，应采用制造厂的规定值，如无规定值时，可参照表7.1所列的数据。

表7.1　发电机单相接地电流允许值

注：①对于氢冷发电机允许值为2.5A。

对发电机内部单相接地时，流经发电机零序电流互感器LH₀一次侧的零序电流，如图7.7（b）所示。为发电机以外电压网络的对地电容电流3ωC_0laU_φ。而当发电机外部单相接地时，如图7.8所示，流过LH₀的零序电流为发电机本身的对地电容电流。这和第2.4节的分析中所得的结论相似。

图7.8　发电机外部单相接地的零序等效网络

图7.9　发电机内部单相接地时，机端的电压向量图

当发电机内部单相接地时，实际上无法直接获得故障点的零序电压U_d0（a），而只能借助于机端的电压互感器来进行测量。由图7.7可见，当忽略各相电流在发电机内阻抗上的压降时，机端各相的对地电压应分别为

其向量关系如图7.9所示。由此可求得机端的零序电压为

其值和故障点的零序电压相等。