由于发电机容易发生绕组线棒和定子铁芯之间绝缘的破坏，因此，定子绕组单相接地是发电机常见故障之一，约占定子故障的70%-80%。大型发电机组中性点一般为经消弧线圈补偿接地或经专用接地变压器高阻接地。我公司四台发电机组均采用中性点经专用接地变压器高阻接地方式，这种接地方式限制了单相接地时的暂态过电压，防止暂态过电压破坏定子绕组的绝缘，但增大了单相接地短路电流值，基波零序电压定子接地保护应动作于跳闸，并以短时间切除定子单相接地故障。
基波零序电压保护发电机机端85%-95%的定子绕组单相接地，当故障靠近发电机中性点25%以内，需由三次谐波电压定子绕组接地保护完成。发电机100%范围内定子接地保护由这两套保护组成。
保护原理
利用三次谐波电压构成的发电机定子绕组单相接地保护
三次谐波分量是零序性质的分量，虽然在线电动势中被消除，但在相电动势中依然存在。如果把发电机的对地电容等效地看做集中在发电机中性点N和机端S，且每相的电容大小都是0.5Cf，并将发电机端引出线、升压变压器、厂用变压器以及电压互感器等设备的每相对地电容Cw也等效在机端，并设三次谐波电动势为E3，那么当发电机中性点不接地时，等值电路如图：
由上述两式可以看出，发电机正常运行时，发电机中性点侧的三次谐波UN3总是大于发电机机端的三次谐波电压US3。当发电机孤立运行时，即发电机出线端开路，Cw=0时，UN3= US3。
当发电机定子绕组发生金属性单相接地时，设接地发生在距中性点α，其等值电路如下图：
此刻发电机总是满足UN3=αE3和US3=(1-α)E3。中性点电压UN3和机端电压US3随故障点α的变化曲线如图所示。
在三次谐波定子接地保护中，利用机端三次谐波电压US3作为动作量，用中性点三次谐波电压UN3作为制动量，US3≥UN3时作为保护的动作条件。利用三次谐波构成的接地保护可以反应发电机定子绕组中α<0.5范围内的单相接地故障，且故障点越靠近中性点时，保护的灵敏度越高。
我公司#1发变组采用南瑞继保RCS-985B保护装置，发电机定子接地保护由基波零序电压定子接地保护、三次谐波比率定子接地保护、三次谐波电压差动定子接地保护组成。三次谐波比率定子接地保护保护逻辑框图如下：
三次谐波比率保护动作方程：
该判据在机组并网后且负荷电流大于0.2Ie（发电机额定电流）时自动投入，动作于信号。
事故经过
2019年1月21日10时26分，#1发电机组正常运行中，DCS报警画面弹出，显示“#1发电机100%定子接地报警”，查阅#1发变组保护，A、B套均发出报警，异常记录报告如下：
10:26:22:159 三次谐波电压比率信号
10:26:32:188 发电机中性点TV断线
三次谐波电压比率信号
10:39:10:758 发电机中性点TV断线
10:39:18:236 恢复正常
故障录波图形
查阅#1机发电机100%定子接地报警时、定子接地报警恢复后机端及中性点三次谐波电压值，因我公司发电机组中性点接地方式相同，同时记录其它三台机组正常运行工况下机端、中性点三次谐波值以作比对。
通过和#2、#3、#4发电机机端及中性点侧三次谐波比较，可以看出#1机中性点侧三次谐波数值低于机端侧，且在报警时中性点三次谐波为0V，持续近13分钟，可以断定故障报警非误发，发电机运行过程中确有故障存在。
处理过程
报警发生后，因发电机组正在运行，电气一次检修人员使用红外线热成像仪对接地变器等设备进行测温，并对一次回路进行外观检查，无温升、放电、异味。电气二次检修人员退出“发电机定子接地保护”后，对二次回路进行直阻和绝缘测试，测试值满足要求未发现接地点。检查发电机中性点侧PT，未发现二次侧空开跳闸、二次插头接触不良及二次线松动等现象。在检查过程发现该回路就地端子牌有锈蚀，进行更换。#1发电机停机后，电气一、二次工作人员对设备进行检查、测试均未发现异常，“发电机100%定子接地”信号也未再发出。
原因分析
通过保护报文和故障录波图可以得出，在信号发出过程中，发电机中性点侧确有接地故障，但不论开、停机对一、二次设备检查均未找到接地点，原因何在？仅能从保护原理、发变组保护装置和故障录波图中再做分析：
由于发电机发生单相接地时，若故障点在机端附近，US3减小而UN3增大；故障点在中性点附近，US3增大而UN3减小。查看故障录波器发现在故障时，仅有UN3减小，而US3未有任何变化，由这一现象可以断定发电机实际发生接地故障的可能性比较小。考虑到端子排有锈蚀，此次故障原因应在二次回路上，可能存在瞬时的接触不良或接地。
么么说
尽管可以断定“发电机100%定子接地”信号发出为二次回路中发生故障，但仅凭锈蚀不能完全解释此次发电机100%定子接地的原因，仍需在发电机运行过程中密切关注发电机的三次谐波电压，便于分析信号发出的准确原因。
