2023年7月电工技术学报Vol.38No.13第38卷第13期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJul.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.220727基于三次谐波电势分布特征的发电机定子绕组接地故障定位方法王义凯1,2尹项根1,2谭力铭1,2乔健1,2朱凌进1,2（1.强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学）武汉4300742.电力安全与高效湖北省重点实验室（华中科技大学）武汉430074）摘要海洋核动力平台发电机拟采用有源电压消弧技术，需要实现全定子绕组内准确可靠的在线接地故障定位。针对现有基波定位方法存在的问题，该文提出一种基于三次谐波电势分布特征的发电机接地故障定位方法。基于各线圈三次谐波相电势180°相带分布特点，构建三次谐波故障电势与三次谐波相电势间的几何关系式。以三次谐波故障电流为中间量，建立包含三次谐波故障电势、中性点三次谐波电压、中性点三次谐波电压变化量的解析定位方程。方程中不含接地过渡电阻，适用于未安装注入式保护设备的海洋核动力平台发电机。在工程应用中，该方法可与基波定位方法协同配合，解决基波定位方法的多解问题，并提高定位结果精度。仿真和动模试验结果验证了所提定位方法的准确性和有效性。关键词：海洋核动力平台发电机定子绕组接地故障定位三次谐波相带分布特点中图分类号：TM3110引言海洋核动力平台长期运行于潮湿、盐雾的海洋环境中[1-2]，系统内各主设备受腐蚀情况严重，发电机定子绕组接地故障频发[3-4]。为避免发电机盲目快速切机导致核反应堆负荷失电[5-8]，海洋核动力平台拟采用有源电压消弧技术实现发电机定子接地故障消弧，在可靠转移负荷前实现主动降压不停电[9]。发电机有源电压消弧技术与配电网有源电压消弧技术[10]的不同之处在于，对于定子绕组不同位置的接地故障，需要外加的电压量不同。因此在发生定子绕组接地故障后，首先应实现可靠的接地故障定位，从而计算补偿电压。发电机接地故障定位方法根据机组是否含注入式保护设备分为两类，其主要区别在于低频注入式保护设备能够在线测量接地过渡电阻[11]。文献[12]基于接地过渡电阻计算结果，利用故障位置与发电机零序电压、故障相相电压、对地电容以及接地故障过渡电阻之间的关系，计算出具体的故障位置。该方法原理简单，但无法适用于未安装注入式保护设备的海洋核动力平台发电机中。目前已有多篇文献针对接地过渡电阻无法通过外加低频量进行测量的情况进行讨论，并提出相应的故障定位方法。其中，文献[13-14]认为基波...
