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海洋核動力平臺用于海上工程供電、遠洋海島供電等，平臺內主發電機承擔外系統供電和站內系統應急供電的雙重任務。平臺長期處于海浪沖擊的振動環境中，發電機定子接地故障頻繁發生，并常伴有電弧產生。在瞬時性故障情況下，若保護快速跳閘切機，將對系統的供電可靠性和核堆運行安全性造成不利影響。此外，較大的接地故障電流將燒損定子鐵芯，嚴重時甚至難以修復，導致平臺無法正常運行。因此，需要與現有接地保護有效配合，實現接地故障消弧和故障類型辨識。

為保證發電機自身安全及核反應堆負荷供電安全，強電磁工程與新技術國家重點實驗室（華中科技大學電氣與電子工程學院）、電力安全與高效湖北省重點實驗室（華中科技大學）、長沙理工大學電氣與信息工程學院的王義凱、尹項根、譚力銘、喬健、尹昕，在2022年第19期《電工技術學報》上撰文，提出基于雙頻電壓調控的發電機定子接地故障有源消弧及故障類型辨識方法。

圖1 動模實驗系統實物

依據電壓補償型消弧原理，研究人員在發電機中性點外加包含基波及3次諧波分量的電壓源，通過控制輸出電壓與故障電動勢幅值相等、相位相反，抑制故障點電壓為零，實現有效熄弧并防止電弧重燃。

在辨識接地故障類型時，他們與接地故障安全風險分析相結合。安全風險高的情況下，調節外加基波電壓的同時控制接地故障電流在安全電流范圍內，并利用瞬時性和永久性接地故障條件下中性點基波零序電流和基波零序電壓間相位差的差異構建故障辨識判據，能夠在可靠實現故障類型辨識的基礎上避免對定子鐵心造成二次損傷。

研究人員指出，仿真仿真結果及動模實驗結果表明，該雙頻有源消弧方法在不同故障位置及接地過渡電阻條件下均能夠有效熄弧；所提出的故障類型辨識方法能夠在保證鐵心安全的前提下，準確區分瞬時性和永久性接地故障。他們表示，本次研究提出的方法也同樣適用于大型發電機定子繞組的接地故障電弧抑制。在新型電力系統中，能夠在保證發電機鐵芯安全的前提下實現柔性解列，避免對電網造成沖擊。

本文編自2022年第19期《電工技術學報》，論文標題為“發電機定子接地故障雙頻有源消弧策略及故障類型辨識”。本課題得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃的支持。