近年來，隨著用電需求的不斷發(fā)展以及電力電子器件的廣泛應(yīng)用，同步發(fā)電機(jī)通過接整流橋輸出直流電能的方式已逐步代替了傳統(tǒng)的直流發(fā)電機(jī)，特別是在船舶直流電力系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)車牽引系統(tǒng)、航空電力系統(tǒng)等領(lǐng)域。

相比而言，帶整流橋的同步發(fā)電機(jī)具有不用換相、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。多相（6相、12相、18相）整流同步發(fā)電機(jī)具有較小的直流電壓紋波，能有效提高電能質(zhì)量、減小電磁干擾，并使電機(jī)具有容錯(cuò)運(yùn)行能力，提高了效率，特別適用于船舶等要求高品質(zhì)直流電能的應(yīng)用環(huán)境。

由于多相整流發(fā)電機(jī)往往為獨(dú)立電網(wǎng)供電，其運(yùn)行的安全性、可靠性尤為重要。目前對(duì)于整流發(fā)電機(jī)的短路研究較多，如匝間短路、同橋相間短路、異橋相間短路、缺橋故障等。而發(fā)電機(jī)繞組單相接地故障是發(fā)電機(jī)故障中較為常見的故障之一，雖然國內(nèi)外對(duì)于發(fā)電機(jī)單相接地故障的研究已較為深入，但主要是針對(duì)三相交流同步發(fā)電機(jī)。

多相整流發(fā)電機(jī)由于后面綁定的整流橋負(fù)載，所以交流側(cè)的接地故障能夠?qū)χ绷麟妷寒a(chǎn)生影響。特別是對(duì)于多相整流同步發(fā)電機(jī)而言，當(dāng)發(fā)生單相接地故障，其他非故障繞組的電壓變化以及故障對(duì)直流電壓的影響鮮有研究。直流總電壓產(chǎn)生的過電壓，不僅會(huì)破壞絕緣、損壞設(shè)備，還有可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的短路故障。

目前中壓船舶發(fā)電機(jī)多為三相繞組星形聯(lián)結(jié)的同步發(fā)電機(jī)，而中性點(diǎn)較為常見的接地方式有經(jīng)電阻接地和經(jīng)消弧線圈接地。經(jīng)消弧線圈接地（諧振接地）可以有效抑制系統(tǒng)分布電容中的容性電流，從而限制過電壓和故障電流，主要適用于分布電容較大的系統(tǒng)，且其很容易產(chǎn)生諧振，給系統(tǒng)造成極大的損害，所以中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的方式比較適合整流發(fā)電機(jī)，本文主要針對(duì)發(fā)電機(jī)經(jīng)電阻接地的方式進(jìn)行研究。

本文以12相整流同步發(fā)電機(jī)單相發(fā)生接地故障為例，運(yùn)用功率平衡法，先將直流負(fù)載電阻折算到交流側(cè)，并建立發(fā)電機(jī)故障下健全繞組的等效零序回路，得出故障繞組零序電壓、非故障繞組零序電壓與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地電阻三者的關(guān)系；再運(yùn)用向量分析法得出接地方式對(duì)直流過電壓的影響；最后，通過仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了分析方法的正確性。

圖1 12相整流發(fā)電機(jī)單相接地故障示意圖

總結(jié)

對(duì)于多相整流發(fā)電機(jī)而言，當(dāng)中性點(diǎn)存在接地電阻時(shí)，交流側(cè)的某一套繞組單相接地故障會(huì)導(dǎo)致其他繞組產(chǎn)生相應(yīng)的零序電壓，從而引起直流側(cè)過電壓。

• 1）本文通過等效零序回路以及相量分析的方法，得出12相整流發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地電阻與直流過電壓的關(guān)系式，該方法能夠較準(zhǔn)確地計(jì)算出定負(fù)載情況下的接地電阻對(duì)直流過電壓的影響程度。
• 2）發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地電阻越大，非故障繞組的零序電壓也就越大，直流過電壓越小。可以通過對(duì)接地電阻值的整定有效抑制交流側(cè)單相接地故障下的直流過電壓，將其限制在一個(gè)可以接受的范圍內(nèi)。這為今后整流發(fā)電機(jī)接地電阻值的整定提供了重要的依據(jù)。