由于發電機容易發生繞組線棒和定子鐵芯之間絕緣的破壞，因此，定子繞組單相接地是發電機常見故障之一，約占定子故障的70%-80%。大型發電機組中性點一般為經消弧線圈補償接地或經專用接地變壓器高阻接地。我公司四臺發電機組均采用中性點經專用接地變壓器高阻接地方式，這種接地方式限制了單相接地時的暫態過電壓，防止暫態過電壓破壞定子繞組的絕緣，但增大了單相接地短路電流值，基波零序電壓定子接地保護應動作于跳閘，并以短時間切除定子單相接地故障。
基波零序電壓保護發電機機端85%-95%的定子繞組單相接地，當故障靠近發電機中性點25%以內，需由三次諧波電壓定子繞組接地保護完成。發電機100%范圍內定子接地保護由這兩套保護組成。
保護原理
利用三次諧波電壓構成的發電機定子繞組單相接地保護
三次諧波分量是零序性質的分量，雖然在線電動勢中被消除，但在相電動勢中依然存在。如果把發電機的對地電容等效地看做集中在發電機中性點N和機端S，且每相的電容大小都是0.5Cf，并將發電機端引出線、升壓變壓器、廠用變壓器以及電壓互感器等設備的每相對地電容Cw也等效在機端，并設三次諧波電動勢為E3，那么當發電機中性點不接地時，等值電路如圖：
由上述兩式可以看出，發電機正常運行時，發電機中性點側的三次諧波UN3總是大于發電機機端的三次諧波電壓US3。當發電機孤立運行時，即發電機出線端開路，Cw=0時，UN3= US3。
當發電機定子繞組發生金屬性單相接地時，設接地發生在距中性點α，其等值電路如下圖：
此刻發電機總是滿足UN3=αE3和US3=(1-α)E3。中性點電壓UN3和機端電壓US3隨故障點α的變化曲線如圖所示。
在三次諧波定子接地保護中，利用機端三次諧波電壓US3作為動作量，用中性點三次諧波電壓UN3作為制動量，US3≥UN3時作為保護的動作條件。利用三次諧波構成的接地保護可以反應發電機定子繞組中α<0.5范圍內的單相接地故障，且故障點越靠近中性點時，保護的靈敏度越高。
我公司#1發變組采用南瑞繼保RCS-985B保護裝置，發電機定子接地保護由基波零序電壓定子接地保護、三次諧波比率定子接地保護、三次諧波電壓差動定子接地保護組成。三次諧波比率定子接地保護保護邏輯框圖如下：
三次諧波比率保護動作方程：
該判據在機組并網后且負荷電流大于0.2Ie（發電機額定電流）時自動投入，動作于信號。
事故經過
2019年1月21日10時26分，#1發電機組正常運行中，DCS報警畫面彈出，顯示“#1發電機100%定子接地報警”，查閱#1發變組保護，A、B套均發出報警，異常記錄報告如下：
10:26:22:159 三次諧波電壓比率信號
10:26:32:188 發電機中性點TV斷線
三次諧波電壓比率信號
10:39:10:758 發電機中性點TV斷線
10:39:18:236 恢復正常
故障錄波圖形
查閱#1機發電機100%定子接地報警時、定子接地報警恢復后機端及中性點三次諧波電壓值，因我公司發電機組中性點接地方式相同，同時記錄其它三臺機組正常運行工況下機端、中性點三次諧波值以作比對。
通過和#2、#3、#4發電機機端及中性點側三次諧波比較，可以看出#1機中性點側三次諧波數值低于機端側，且在報警時中性點三次諧波為0V，持續近13分鐘，可以斷定故障報警非誤發，發電機運行過程中確有故障存在。
處理過程
報警發生后，因發電機組正在運行，電氣一次檢修人員使用紅外線熱成像儀對接地變器等設備進行測溫，并對一次回路進行外觀檢查，無溫升、放電、異味。電氣二次檢修人員退出“發電機定子接地保護”后，對二次回路進行直阻和絕緣測試，測試值滿足要求未發現接地點。檢查發電機中性點側PT，未發現二次側空開跳閘、二次插頭接觸不良及二次線松動等現象。在檢查過程發現該回路就地端子牌有銹蝕，進行更換。#1發電機停機后，電氣一、二次工作人員對設備進行檢查、測試均未發現異常，“發電機100%定子接地”信號也未再發出。
原因分析
通過保護報文和故障錄波圖可以得出，在信號發出過程中，發電機中性點側確有接地故障，但不論開、停機對一、二次設備檢查均未找到接地點，原因何在？僅能從保護原理、發變組保護裝置和故障錄波圖中再做分析：
由于發電機發生單相接地時，若故障點在機端附近，US3減小而UN3增大；故障點在中性點附近，US3增大而UN3減小。查看故障錄波器發現在故障時，僅有UN3減小，而US3未有任何變化，由這一現象可以斷定發電機實際發生接地故障的可能性比較小。考慮到端子排有銹蝕，此次故障原因應在二次回路上，可能存在瞬時的接觸不良或接地。
么么說
盡管可以斷定“發電機100%定子接地”信號發出為二次回路中發生故障，但僅憑銹蝕不能完全解釋此次發電機100%定子接地的原因，仍需在發電機運行過程中密切關注發電機的三次諧波電壓，便于分析信號發出的準確原因。
