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用，同步發(fā)電機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，特別是在船舶直流電力系統(tǒng)、電動機車牽引系統(tǒng)、航空電力系統(tǒng)等領域。

相比而言，帶整流橋的同步發(fā)電機具有不用換相、結構簡單、易于安裝維護等優(yōu)勢。多相（6相、12相、18相）整流同步發(fā)電機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，并使電機具有容錯運行能力，提高了效率，特別適用于船舶等要求高品質(zhì)直流電能的應用環(huán)境。

由于多相整流發(fā)電機往往為獨立電網(wǎng)供電，其運行的安全性、可靠性尤為重要。目前對于整流發(fā)電機的短路研究較多，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)電機繞組單相接地故障是發(fā)電機故障中較為常見的故障之一，雖然國內(nèi)外對于發(fā)電機單相接地故障的研究已較為深入，但主要是針對三相交流同步發(fā)電機。

多相整流發(fā)電機由于后面綁定的整流橋負載，所以交流側的接地故障能夠?qū)χ绷麟妷寒a(chǎn)生影響。特別是對于多相整流同步發(fā)電機而言，當發(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，不僅會破壞絕緣、損壞設備，還有可能導致更嚴重的短路故障。

目前中壓船舶發(fā)電機多為三相繞組星形聯(lián)結的同步發(fā)電機，而中性點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，所以中性點經(jīng)電阻接地的方式比較適合整流發(fā)電機，本文主要針對發(fā)電機經(jīng)電阻接地的方式進行研究。

本文以12相整流同步發(fā)電機單相發(fā)生接地故障為例，運用功率平衡法，先將直流負載電阻折算到交流側，并建立發(fā)電機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)電機中性點接地電阻三者的關系；再運用向量分析法得出接地方式對直流過電壓的影響；最后，通過仿真和實驗結果驗證了分析方法的正確性。

圖1 12相整流發(fā)電機單相接地故障示意圖

總結

對于多相整流發(fā)電機而言，當中性點存在接地電阻時，交流側的某一套繞組單相接地故障會導致其他繞組產(chǎn)生相應的零序電壓，從而引起直流側過電壓。

• 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)電機中性點接地電阻與直流過電壓的關系式，該方法能夠較準確地計算出定負載情況下的接地電阻對直流過電壓的影響程度。
• 2）發(fā)電機中性點接地電阻越大，非故障繞組的零序電壓也就越大，直流過電壓越小。可以通過對接地電阻值的整定有效抑制交流側單相接地故障下的直流過電壓，將其限制在一個可以接受的范圍內(nèi)。這為今后整流發(fā)電機接地電阻值的整定提供了重要的依據(jù)。