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吴修韩等：大型水轮发电机灵活组合型接地方式 2026 年第 4 期

区域一般都在大于转折点的位置，上述规律 2）可 L a1 R a _ U a11 + L a2 R a2 _ U a2 + L ai R ai U ai + A
归结为：在接地变二次侧并联电阻 R 2 不变的情况 C a1 C a2 C ai
下，随着并联电感 L 2 增大，故障电流也随之增大。 L bi R bi _ U bi
+ B
根据以上 2 条规律，在灵活性接地装置投入 C bi
B相其余部分电路
使用时，为更好地限制单相接地故障电流，应尽 R 2 L 2
L ci R ci _ U ci + C
量增大电阻或减小电感，即接地装置二次侧参数
应在合理范围内倾向“大电阻+小电感”。 C相其余部分电路 C ci

2.3 对重燃弧暂态过电压的影响 图 3 发电机准分布参数电路模型
发电机发生间歇性单相接地故障时，非故障 Fig. 3 Quasi-distributed parameter circuit model
相的重燃弧暂态过电压过高可能危及绕组绝缘。
20
为了限制该过电压，接地变高阻接地方式要求阻 U a /kV 0
−20
抗比（中性点电阻与三相对地总容抗的比值）不 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20
大于 1，组合型接地方式则通常使补偿后电容电 U b /kV 50 0
流等于中性点电阻电流分量。考虑到灵活组合型 −50
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20
接地方式不一定能严格按此要求配置参数，因此 50
仍需要分析并联电阻和电感的变动对重燃弧过电 U c /kV 0
−50
压的影响。 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20

50
2.3.1 重燃弧过电压仿真模型 U 0 /kV 0
重燃弧过电压无法利用公式自动计算，需要 −50
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20
通过仿真方法逐次分析。仿真选用准分布电容参 t/s
数电路，每个发电机定子绕组单元由电压源、绕 图 4 重燃弧过电压仿真曲线
组电阻、超瞬变电感和对地电容组成。利用暂态 Fig. 4 Simulation curve of reignition arc overvoltage

仿真软件对发电机单相接地故障暂态过程进行仿
A 相、B 相、C 相机端电压和中性点电压。非故
真 [26-29] 。仿真过程对电路进行了如下假设和简化。
障相在 2 次故障发生时均有暂态过电压产生。部
1）发电机运行在空载状态；2）利用开关的通断
分结果如表 2 所示。
模拟电弧通断，弧阻用线性电阻代替；3）不考 根据仿真结果，在正常参数范围内，电阻、
虑接地变压器的饱和效应；4）故障期间转子转 电感增大均会导致重燃弧过电压升高。其中在电
速保持不变；5）考虑到对称性，同时只考虑暂
阻、电感偏小的情况下，故障相熄弧恢复电压呈
态过电压最大的情况，本次仿真只研究 A 相机端
现过阻尼式振荡，故障相电压始终不会超过正常
接地故障；6）熄弧时刻选取在燃弧持续的第 3 个
表 2 重燃弧过电压仿真计算结果
周波中故障电流过零的时刻；7）重燃时刻选取 Table 2 Simulation results of reignition arc overvoltage
在故障相电压熄弧恢复过程中达到额定相电压峰 二次电 二次电 首次燃弧过 重燃弧过电 重燃弧过电
序号
值后的第一个波峰时刻。 阻/Ω 感/mH 电压峰值/kV 压峰值/kV 压倍率 (p.u.)
根据以上假设搭建的准分布电容参数电路模 1 1 3 43.76 43.80 2.682
型如图 3 所示。本次仿真主要研究机端接地故障， 2 1 5 43.82 43.77 2.680
因此三相分别合并为一条支路，每相支路由多个 3 1 8 44.02 44.25 2.710
电路单元组成。 4 2 3 43.84 43.86 2.686

2.3.2 仿真数据分析 5 2 5 43.86 44.30 2.713
根据 2.3.1 节的仿真模型，通过改变二次侧电 6 2 8 43.83 46.28 2.834
阻、电感值，仿真分析重燃弧过电压的变化。间 7 3 3 43.75 43.76 2.680
歇性接地暂态过程中的三相机端电压和中性点电 8 3 5 43.83 44.47 2.723
压波形如图 4 所示，其中 U a 、 U b 、 U c 、 U 0 依次为 9 3 8 43.86 46.47 2.846

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