发电机定子接地保护动作原理及方式

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发电机定子接地保护动作原理及方式

发布时间：2023-07-08 12:51:57 ▏阅读：次

摘要：发电机单相接地故障电流由于中性点接地方式的不同而不同，保护方式也不尽相同。但仅就保护发电机不受接地故障损害的要求来看，继电保护的要求是一致的。当满足发电机允许安全电流，继电保护只发信号，而不紧急跳闸；当大于发电机允许安全电流时，应尽快转移负荷跳闸停机。对于大中型发电机，定子接地电流必须限制在很小的范围内，同时要求实现100%定子接地保护，而且要求在保护区内任一点接地保护应有足够高的灵敏度。本文说明基波零序电压、零序电流两种定子接地保护方式的构成与整定原则，以及三次谐波电压保护的原理与动作条件。

一、发电机定子接地的保护方式

1. 基波零序电压构成的定子接地保护

（1）基波零序电压的特点

基于发电机定子回路各点的基波零序电压相同，因此，利用基波零序电压作为动作参量的定子接地保护是不可能区分接地故障点位于发电机内部或外部。

（2）不同接地方式下的保护要求

对于大中型发电机组来说，当发电机中性点采用消弧线圈接地（如图1所示），故障电流补偿到较小的数值，定子接地只发信号，严格区分发电机内部或外部故障意义并不大；当发电机中性点采用接地变高阻接地，故障电流较大，是否区分发电机内部或外部故障要视具体保护方案而定。

（3）保护动作电压的取得方式

当发电机中性点采用消弧线圈接地，保护动作参量的基波零序电压取自消弧线圈的二次电压，也可取自发电机端三相电压互感器第三绕组的三角开口电压；当发电机中性点采用接地变高阻接地，保护动作电压取自接地变压器二次侧电压。

（4）执行元件与动作电压整定

保护动作的执行元件为简单的过电压继电器。为保证保护动作的选择性，动作电压采用5~15V，以躲过正常运行的不平衡电压以及高压侧接地故障的耦合过电压。

（5）三次谐波过滤与保护死区

正常运行的不平衡电压主要是零序三次谐波电压，有时可大于15伏。所以，一般加装三次谐波过滤阻波电路（如图2所示），以减小保护动作整定值，减小保护死区，但这种保护仍有5%以上的死区，适用于中小型机组的发电机定子接地保护。

2. 零序电流构成的定子接地保护

（1）按接地电容电流确定保护方式

对于直接连接于母线上的中小型发电机，当发电机电压网络的接地电容电流大于或等于5A时，无论发电机中性点是否装有消弧线圈，均应装设动作于跳闸的接地保护；当接地电容电流小于5A时，则装设作用于信号的接地保护。

（2）保护装置的组成

保护装置一般由装设于发电机端的零序电流互感器及相应的电流继电器组成。

（3）零序电流互感器的要求

为了满足零序电流接地保护灵敏度的要求，采用专用的零序电流互感器。正常运行情况下，零序电流互感器通过三相对称负荷电流时，其二次侧输出的不平衡电流应很小；发生单相接地故障时，在很小的零序电流作用下在二次侧应有足够大的功率输出，以使保护装置能够可靠动作。

（4）高导磁率材料的采用

目前采用的优质高导磁率硅钢片制作的零序电流互感器，在很小的一次电流作用下，具有较高的励磁阻抗和二次输出功率，能够满足保护灵敏度的需要。

（5）整定值选择

接于零序电流互感器上的发电机零序电流保护，其整定值选择如下：

① 躲过外部单相接地时，发电机本身的电容电流，以及由于零序电流互感器一次侧三相导线排列不对称，而在二次侧引起的不平衡电流。

② 保护装置的一次动作电流应小于5A，并应尽可能灵敏一些。

③ 为防止外部相间短路产生的不平衡电流引起接地保护误动作，应在相间保护动作时将接地保护闭锁。

④ 保护装置一般带有1-2s的时限，以躲开外部单相接地瞬间发电机暂态电容电流的影响。

（6）保护死区与适用范围

当发电机定子绕组的中性点附近接地时，由于接地电流很小，保护将不能起动，因此零序电流保护不可避免地存在一定的死区，发电机定子保护范围达不到100%，这种方式只适用于中小型机组。

3. 发电机100%定子接地保护

（1）零序保护的局限

利用零序电流和零序电压构成的发电机定子单相接地保护，对定子绕组都达不到100%的保护范围。

（2）中性点附近接地故障的危害

对于大中型机组，由于机械损伤或其它原因，可能使靠近发电机中性点及附近的绕组发生接地故障。如果这种故障不能及时发现处理，可能进一步发展成匝间或相间短路，也有可能在其它点又发生接地故障，形成两点接地故障。其结果都会造成发电机的严重损坏。所以现代大中型机组均装设能反应100%的定子绕组的接地保护。

（3）100%定子接地保护的两部分构成

100%定子接地保护装置一般由两部分组成，第一部分是零序电压保护，能保护发电机绕组靠机端侧85%以上（短路点越靠近机端侧零序电压越高），第二部分保护则用来消除零序电压保护不能保护的死区。现也有不同的保护方式，下面简述一种常用的构成第二部分保护的方式。

（4）外加信号电源的原理

发电机正常运行时整个三相定子回路对地是绝缘的，当发生定子单相接地故障时，定子对地绝缘就被破坏了。根据这一特点，为了得到100%的高灵敏度定子接地保护，在发电机定子回路和与大地之间外加一个信号电源。在正常运行时，该信号电源不产生电流，只是在发生接地故障后，这个信号电源才产生相应频率的接地电流，藉以区分正常运行与故障，使保护可靠动作。

（5）外加信号电源频率的选择

外加非工频交流电源的定子接地保护为了分清正常运行工频电流和接地故障信号电流，外加信号电源的频率采用非工频，但不采用三次谐波频率和二分之一谐波频率，因为理论推导这些频率使发电机电压回路容易发生谐振过电压。一般实际使用的非工频有12.5Hz，20Hz和100Hz。

零序电压构成定子接地保护系统图.png

图1 零序电压构成定子接地保护系统图

发电机零序电压和三次谐波双频式定子接地保护.png

图2 发电机零序电压和三次谐波双频式定子接地保护

二、谐波电压构成的发电机定子接地保护

无论是从理论分析还是从众多的发电机三相电压实测数据中，我们都可以得出：发电机不管其容量大小，它们的相电压中总有少量的三次谐波成分。三次谐波电压大的可达10V以上，最小的仅为0.2V。利用三次谐波电压可构成定子接地保护，它和基波零序电压定子接地保护，共同构成了对发电机定子绕组100%保护。这种发电机100%定子绕组保护方式，是较为传统型的，在我国所占比例较大。同外加交流偏移电压构成的发电机100%定子绕组保护方式相比，投资较省。

1. 正常运行时三次谐波电压

用集中参数表示的简易的发电机三次谐波等效电路如图3。图中 $E_{3}$ 表示发电机每相绕组的三次谐波电动势； $C_{f}$ 表示发电机每相绕组对地电容； $C_{t}$ 表示发电机端每相所连元件对地电容； $Y_{S}$ 、 $Y_{N}$ 分别为发电机端和中性点总导纳； $Z_{n}$ 为发电机中性点对地阻抗，随接地方式不同具体数值不同，表达式为

$Z_{n} = R_{n} + j X_{n}$

从图4中可以看出 $U_{N 3}$ 、 $U_{S 3}$ 分别为发电机端和中性点三次谐波电压。

发电机三次谐波等效电路图.png

图3 发电机三次谐波等效电路图

三次谐波电压定子接地保护方法.png

图4 三次谐波电压定子接地保护方法

（1）发电机中性点不接地

此时相当于接地阻抗无穷大，即 $Z_{n} = \infty$ 。由节点电压法得

$U_{N 3} = U_{S 3} = \frac{E_{3}}{2}$

对于一台孤立的发电机， $C_{t} = 0$ ， $Y_{N} = Y_{S}$ ，则在正常情况下的三次谐波电压 $U_{S 3} = U_{N 3} = 0.5 E_{3}$ 。

当发电机与系统并列运行， $C_{t} \neq 0$ ， $Y_{N} < Y_{S}$ ，则在正常情况下的三次谐波电压恒有 $U_{S 3} < U_{N 3}$ 。

（2）发电机中性点经消弧线圈接地

此时 $R_{n} = R_{L}$ （ $R_{L}$ 为消弧线圈的电阻）， $X_{n} = 3 ω L$ （ $ω$ 为基波角频率， $L 为消弧线圈电感）用欠补偿方式，所以$ $Z_{n} = R_{L} + j 3 ω L$ 。对于发电机中性点消弧线圈一般采用欠补偿方式，令补偿系数为 $K ，则$

$K = \frac{1}{3 ω^{2} L C_{f}}$

① 不计消弧线圈电阻时

$Z_{n} = j 3 ω L$ ，先不考虑消弧线圈的电阻 $R_{L}$ ，消弧线圈为纯电感 $L ；机端电容为$ $C_{t}$ ，则

$\frac{U_{S 3}}{U_{N 3}} = \frac{1}{1 + \frac{C_{t}}{C_{f}} (1 - K)}$

上式表明，在补偿系数 $K > 0$ 条件下，无论取何值，对于消弧线圈接地而言，始终有 $U_{S 3} < U_{N 3}$ ，当 $C_{t} = 0$ 时，上式亦成立。

② $Z_{n} = R_{L} + j 3 ω L$ ，即计入 $R_{L}$ 时的情况，可得

$\frac{∣ U_{S 3} ∣}{∣ U_{N 3} ∣} < 1$

设 $\frac{R_{L}}{ω L} = P$ ，则

$[3 ω C_{0} (P^{2} + 9) ω^{2} L^{2} - ω L] [3 ω C_{t} (P^{2} + 9) ω^{2} L^{2} + ω L] > \frac{P^{2} ω^{2} L^{2}}{9}$ $∴ [3 ω C_{0} (P^{2} + 9) ω^{2} L^{2} - 1] [3 ω C_{t} (P^{2} + 9) ω^{2} L^{2} + 1] > \frac{P^{2}}{9}$ $9 C_{0} C_{t} (P^{2} + 9) ω^{4} L^{2} + 3 ω^{2} L C_{f} > \frac{1}{9}$

将式补偿系数代入上式，同时设 $q = \frac{C_{t}}{C_{f}}$ ，得

$\frac{C_{t}}{C_{f}} > \frac{P^{2}}{9 (1 + 9 m^{2}) - P^{2}}$

一般发电机中性点消弧线圈接地补偿系数 $0.7 \leq K \leq 1$ ，代入上式，不等式恒成立，即 $U_{S 3} < U_{N 3}$ 。

（3）发电机中性点经接地变高阻接地

这时的三次谐波等效电路如图5。接地变相对地电容 $C_{P}$ 影响不大， $R$ 为短路阻抗，一般从 $R 数值中已减去，故下面的推导忽略$ $C_{P}$ ，不出现 $R_{K}$ 。

$Y_{S} = j 9 ω C_{f} / 2 + j 9 ω C_{t}, Y_{N} = j 9 ω C_{f} / 2 + \frac{1}{R + j 3 X_{T}}$

参照消弧线圈接地的有关推导，则有

$[3 ω C_{0} (R_{L}^{2} + 9 X_{T}^{2}) - X_{T}] [3 ω C_{t} (R^{2} + 9 X_{T}^{2}) + X_{T}] > \frac{R_{L}^{2}}{9}$

已知：

$R = \frac{1}{3 ω C_{0}}, X_{T} = 0.20 R + 1.225 \frac{K Z_{K} %}{100}$

设 $m = 0.20 + 1.225 \frac{K Z_{K} %}{100}$ ，则 $X_{T} = m R$ ，代入上式，得

$[3 ω C_{0} R^{2} (1 + 9 m^{2}) - m R] [3 ω C_{t} R^{2} (1 + 9 m^{2}) + m R] > \frac{R^{2}}{9}$ $[(1 + 9 m^{2}) - m] [\frac{C_{t}}{C_{0}} (1 + 9 m^{2}) + m] > \frac{1}{9}$

① 不计接地变电抗， $m = 0$ ，代入上式，解得 $\frac{C_{t}}{C_{0}} > \frac{1}{9}$ ，即 $C_{t} > \frac{C_{f}}{8}$ 。

结果说明，当不计接地变电抗时，需发电机端部对地电容大于发电机对地电容的八分之一，才能满足不等式。但一般接地变电抗不可能为零。

② 接地变电抗不为零，由于 $K = 3 \sim 6$ ， $Z_{K} % = 3 \sim 8$ ，取偏小值， $K = 3 ，$ $Z_{K} % = 3$ ，则 $m = 0.2 + 1.225 \times 3 \times \frac{3}{100} = 0.31 ；解得$ $2.9 \frac{C_{t}}{C_{0}} + 0.371 > 0$ 。

结果说明，当计入接地变电抗时，无论发电机端部对地电容与发电机对地电容多大，均能满足不等式。

上述结论说明，接地变高阻接地同消弧线圈解得一样，正常运行都有 $∣ U_{S 3} ∣ / ∣ U_{N 3} ∣ < 1$ 的关系。

发电机定子D点接地三次谐波等效电路图.png

图5 发电机定子D点接地三次谐波等效电路图

2. 单相接地故障时的三次谐波电压

故障时的发电机三次谐波等效电路经推导如图5。

$D$ 为短路点， $R_{f}$ 为过渡电阻，其中 $E_{3} = E_{3}^{'} + E_{3}^{''}$ ，由节点电压方程，得

$U_{D} (Y_{S} + Y_{N} + \frac{1}{R_{f}}) = E_{3}^{'} Y_{N} - E_{3}^{''} Y_{S}$ $∵ U_{D} = U_{S} - E_{3}^{''} ∴ U_{S} = \frac{E_{3}^{'} Y_{N} + E_{3}^{''} / R_{f}}{Y_{S} + Y_{N} + 1 / R_{f}}, U_{N} = \frac{E_{3}^{'} Y_{N} + E_{3}^{'} / R_{f}}{Y_{S} + Y_{N} + 1 / R_{f}}$

当 $R_{f} = \infty$ 时，即对地绝缘 $U_{N} = U_{N 3}$ ， $U_{S} = U_{S 3}$ ，接地点电位为 $D_{\infty}$ 。

当 $R_{f} = 0$ 时，发生金属性接地， $U_{N} = E_{3}^{'}$ ， $U_{S} = E_{3}^{''}$ 。

很明显，当金属性接地故障点位于靠近中性点的半个绕组区域内时，有

$∣ U_{N} ∣ < ∣ U_{S} ∣, ∴ \frac{∣ U_{N} ∣}{∣ U_{S} ∣} < 1.0$

对比正常状态，可见定子单相接地故障使 $∣ U_{N} ∣ / ∣ U_{S} ∣$ 由大于1到小于1，发生了质的变化，因此比较 $∣ U_{N} ∣ / ∣ U_{S} ∣$ 的大小，能够判别发电机中性点附近发生接地故障与否。

当然靠近发电机端发生接地故障时， $∣ U_{N} ∣ > ∣ U_{S} ∣$ ，与正常状态无法区别，由图5得出

$\frac{U_{N}}{U_{S}} = \frac{E_{3}^{'} Y_{N} + E_{3}^{'} / R_{f}}{E_{3}^{'} Y_{N} + E_{3}^{''} / R_{f}}$

上式说明，理论上 $∣ U_{N} ∣ / ∣ U_{S} ∣$ 是与 $E_{3}$ 无关的，亦即 $∣ U_{N} ∣ / ∣ U_{S} ∣$ 不随负荷状态而变。

3. 单相接地故障时的三次谐波电压接地保护

如前所述，基波零序电压型接地保护有靠近发电机中性点5%~10%的死区，利用发电机三次谐波保护消灭死区，达到100%发电机定子接地保护。

前面分析，发电机正常运行时恒有 $∣ U_{N} ∣ / ∣ U_{S} ∣ > 1.0$ ，且不随负荷状态而变（实际随负荷有微小变动），当发电机中性点附近发生接地故障，恒有 $∣ U_{N} ∣ / ∣ U_{S} ∣ < 1.0$ ，根据这种关系，构成三次谐波电压保护，消除基波零序电压保护的死区。为了提高保护灵敏度，保护装置的动作条件有下列4种。

① $∣ U_{N} ∣ / ∣ U_{S} ∣ < 1.0$ 为动作条件的定子接地保护。

② 以 $K_{2} ∣ U_{N} ∣ / ∣ U_{S} ∣ < 1.0 为动作条件的定子接地保护。$

③ 以 $K_{2} ∣ U_{N} ∣ < ∣ U_{N} ∣ / ∣ U_{S} ∣$ 为动作条件的定子接地保护。

④ 以 $K_{2} ∣ U_{N} ∣ < ∣ U_{N} - K_{P} U_{S} ∣$ 为动作条件的定子接地保护。

下面只分析第一种动作条件的接地保护。

（1）发电机中性点经消弧线圈接地

按动作条件 $∣ U_{N} ∣ / ∣ U_{S} ∣ < 1.0$ ，代入公式，有

$\frac{∣ U_{N} ∣}{∣ U_{S} ∣} = \frac{∣ E_{3}^{'} Y_{N} + E_{3}^{'} / R_{f} ∣}{∣ E_{3}^{'} Y_{N} + E_{3}^{''} / R_{f} ∣} < 1$

将消弧线圈接地时的 $Y_{S}$ 、 $Y_{N}$ 代入上式，得出

$9 ω C_{0} (P^{2} + 9 - K) [9 ω C_{t} (P^{2} + 9) + (P^{2} + 9) R_{f} \sin 2 β + 9 ω C_{0} K] + [3 ω C_{0} K P + (P^{2} + 9) R_{f}] [(P^{2} + 9) R_{f} \cos 2 β - 3 ω C_{0} K P] < 0$

将 $\frac{R_{L}}{ω L} = P$ 代入上式解得

$9 ω C_{0} (P^{2} + 9 - K) [9 ω C_{t} (P^{2} + 9) + (P^{2} + 9) R_{f} \sin 2 β + 9 ω C_{0} K] + [3 ω C_{0} K P + (P^{2} + 9) R_{f}] [(P^{2} + 9) R_{f} \cos 2 β - 3 ω C_{0} K P] < 0$

三次谐波保护发电机绕组靠近中性点侧50%以下，接地过渡电阻越大，保护动作越灵敏。一般以发电机中性点发生接地故障的最大过渡电阻为保护的灵敏度，但仅此并未反映靠近中性点侧发生绕组接地时的过渡电阻值的影响。所以我们仅就发电机中性点和绕组靠近中性点侧1/3处发生接地故障进行计算分析。

① 中性点发生接地， $β = 90 °$ ，代入上式得

$9 ω C_{0} (P^{2} + 9 - K) [9 ω C_{t} (P^{2} + 9) + 9 ω C_{0} K] - {[3 ω C_{0} K P + (P^{2} + 9) R_{f}]}^{2} < 0$
$R_{f} \leq \frac{P^{2} + 9}{9 ω C_{0} (\sqrt{P^{2} + 9} - K) [(P^{2} + 9) \frac{C_{t}}{C_{0}} + K] - \frac{K P}{3}}$

因为 $\frac{P %}{100} \approx 0.02$ ， $d \approx 0.15 \sim 0.25$ ，所以 $P = \frac{R_{L}}{ω L} = \frac{R_{L}}{ω L R} = (0.02 \sim 0.25) K, K = 0.7 \sim 0.95$

取 $\frac{C_{t}}{C_{0}} = 0.1 ，代入上式的计算结果为$

$R_{f} \leq \frac{P^{2} + 9}{9 ω C_{0} (\sqrt{P^{2} + 9} - K) [(P^{2} + 9) \frac{C_{t}}{C_{0}} + K] - \frac{K P}{3}}$

取 $\frac{C_{t}}{C_{0}} = 1$ ，代入上式的计算结果为 $R_{f} \leq \frac{P^{2} + 9}{9 ω C_{0} (\sqrt{P^{2} + 9} - K) [(P^{2} + 9) \frac{C_{t}}{C_{0}} + K] - \frac{K P}{3}}$

上面的结果说明，发电机端部对地电容 $C_{t}$ 影响较大，增大 $C_{t}$ 灵敏度降低，而 $P 和$ $K$ 影响很小。

② 绕组靠中性点1/3处发生接地故障， $β = 60 °$ 代入上式得

$9 ω C_{0} (P^{2} + 9 - K) [9 ω C_{t} (P^{2} + 9) + (P^{2} + 9) R_{f} \sin 120 ° + 9 ω C_{0} K] + [3 ω C_{0} K P + (P^{2} + 9) R_{f}] [(P^{2} + 9) R_{f} \cos 120 ° - 3 ω C_{0} K P] < 0$

取 $\frac{C_{t}}{C_{0}} = 1$ ，代入上式的计算结果为

$R_{f} \leq \frac{P^{2} + 9}{9 ω C_{0} (\sqrt{P^{2} + 9} - K) [(P^{2} + 9) \frac{C_{t}}{C_{0}} + K] - \frac{K P}{3}}$

取 $\frac{C_{t}}{C_{0}} = 0.1$ ，代入上式的计算结果为 $R_{f} \leq \frac{P^{2} + 9}{9 ω C_{0} (\sqrt{P^{2} + 9} - K) [(P^{2} + 9) \frac{C_{t}}{C_{0}} + K] - \frac{K P}{3}}$

上面的计算结果同样说明，发电机端部对地电容 $C_{t}$ 影响较大，增大 $C_{t}$ 灵敏度降低，而 $P 和$ $K$ 影响很小。直接影响保护灵敏度的是发电机绕组及端部总的对地电容。当故障点位于绕组靠近中性点1/3处时，灵敏度明显下降。

（2）发电机中性点经接地变压器高阻接地

按动作条件 $∣ U_{N} ∣ / ∣ U_{S} ∣ < 1.0$ ，类似于消弧线圈接地条件下的推导，得出

$\frac{∣ U_{N} ∣}{∣ U_{S} ∣} = \frac{∣ E_{3}^{'} Y_{N} + E_{3}^{'} / R_{f} ∣}{∣ E_{3}^{'} Y_{N} + E_{3}^{''} / R_{f} ∣} < 1$

① 中性点发生接地， $β = 90 °$ ，代入上式得：

$9 ω C_{0} (P^{2} + 9 - K) [9 ω C_{t} (P^{2} + 9) + 9 ω C_{0} K] - {[3 ω C_{0} K P + (P^{2} + 9) R_{f}]}^{2} < 0$

因为 $R = \frac{1}{3 ω C_{0}}$ ，设 $X_{T} = m R$ ，则 $m = 0.20 + 1.225 \frac{K Z_{K} %}{100}$ ，代入上式，得

$[3 ω C_{0} R^{2} (1 + 9 m^{2}) - m R] [3 ω C_{t} R^{2} (1 + 9 m^{2}) + m R] > \frac{R^{2}}{9}$

因为 $m = 0.31 \sim 0.68$ ，取 $\frac{C_{t}}{C_{0}}$ 和 $m$ 的不同值代入上式的计算结果为

$[(1 + 9 m^{2}) - m] [\frac{C_{t}}{C_{0}} (1 + 9 m^{2}) + m] > \frac{1}{9}$

② 绕组靠中性点1/3处发生接地故障， $β = 60 °$ ，代入上式得

$9 ω C_{0} (P^{2} + 9 - K) [9 ω C_{t} (P^{2} + 9) + (P^{2} + 9) R_{f} \sin 120 ° + 9 ω C_{0} K] + [3 ω C_{0} K P + (P^{2} + 9) R_{f}] [(P^{2} + 9) R_{f} \cos 120 ° - 3 ω C_{0} K P] < 0$

把 $R = \frac{1}{3 ω C_{0}}$ ， $X_{T} = m R$ 关系代入上式，得

$[3 ω C_{0} R^{2} (1 + 9 m^{2}) - m R] [3 ω C_{t} R^{2} (1 + 9 m^{2}) + m R] > \frac{R^{2}}{9}$

取 $\frac{C_{t}}{C_{0}}$ 和 $m 的不同值代入上式的计算结果为$

$[(1 + 9 m^{2}) - m] [\frac{C_{t}}{C_{0}} (1 + 9 m^{2}) + m] > \frac{1}{9}$

如果这种条件证明是恒成立的，采用微机保护实现较为简单，而不要将动作方程复杂化，由于相位的引入，势必受运行状态的影响更大，调节困难，运行误动率高，甚至无法投入。

总结

本文围绕发电机定子接地故障的保护方式与谐波电压保护原理展开，说明基波零序电压保护无法区分故障点在发电机内部还是外部，且存在5%以上的死区，适用于中小型机组；零序电流保护按接地电容电流是否达到5A确定动作于跳闸还是信号，同样存在中性点附近的死区；对于大中型机组，则需装设100%定子接地保护，通常由零序电压保护与外加非工频信号电源或三次谐波电压保护共同构成。其意义在于：发电机正常运行时恒有 $∣ U_{N} ∣ / ∣ U_{S} ∣ > 1.0$ ，中性点附近接地时变为 $< 1.0$ ，这一质变为三次谐波电压保护提供了明确的判据，可有效消除基波零序电压保护的死区。理解不同中性点接地方式下三次谐波电压的关系，以及过渡电阻、机端对地电容对保护灵敏度的影响，有助于在保护整定与运行分析中合理确定动作条件，避免因死区遗漏故障点或灵敏度不足造成误动拒动，从而保障发电机定子绕组的安全运行。

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