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发电机单相接地的基波零序电压和电流 |
正序、负序、零序的出现是为了分析在发电机电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。对于理想的发电机，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知到系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），当然实际工程上是直接测各分量的。
一、通过下述方法大家可以分析出各种系统故障的大概情况，如为何出现单相接地时零序保护会动作，而两相短路时基本没有零序电流。
1、求零序分量
把三个向量相加求和。即A相不动，B相的原点平移到A相的顶端，注意B相只是平移，不能转动。同方法把C相的平移到B相的顶端。此时作A相原点到C相顶端的向量（些时是箭头对箭头），这个向量就是三相向量之和。最后取此向量幅值的三分一，这就是零序分量的幅值，方向与此向量是一样的。
2、求正序分量
对原来三相向量图先作下面的处理：A相的不动，B相逆时针转120度，C相顺时针转120度，因此得到新的向量图。按上述方法把此向量图三相相加及取三分一，这就得到正序的A相，用A相向量的幅值按相差120度的方法分别画出B、C两相。这就得出了正序分量。
3、求负序分量
注意原向量图的处理方法与求正序时不一样。A相的不动，B相顺时针转120度，C相逆时针转120度，因此得到新的向量图。
二、基波零序电压和电流
发电机正常运行时三相电压及三相负荷对称，无零序电压和零序电流分量。假设A相绕组离中性点a处发生金属性接地故障，如图1所示，作近似估计时机端各相对地电动势为
式中 α——中性点到故障点的绕组占全部绕组的百分数。
由图1可以求得故障零序电压为
式（2-9）表明，零序电压将随着故障点位置α的不同而改变。当α＝1时，即机端接地，故障的零序电压最大，等于额定相电压。
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图1 发电机定子绕组单相接地时的电路图 |
图2 发电机定子绕组单相接地时的相量图 |
图1所示电路的零序等效网络如图3、图4所示，Cf为发电机各相的对地电容，Cw为发电机外部各元件对地电容，L是代表中性点消弧线圈的电感。
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图3 发电机定子绕组中性点不接地的零序等效网络 |
图4 发电机中性点经消弧线圈接地的零序等效网络 |
当中性点不接地时，故障点的接地电流为
当中性点经消弧线圈接地时，故障点的接地电流为
由式（2-11）可知，经消弧线圈接地可以补偿故障接地的容性电流。在大型发电机一变压器组单元接线的情况下，由于总电容为定值，一般采用欠补偿运行方式，即补偿的感性电流小于接地容性电流，这样有利于减小电力变压器耦合电容传递的过电压。当发电机电压网络的接地电容电流大于允许值时，不论该网络是否装有消弧线圈，接地保护均动作于跳闸；当接地电流小于允许值时，接地保护动作于信号，即可以不立即跳闸，值班人员请示调度中心，转移故障发电机的负荷，然后平稳停机进行检修。
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