隨著全球能源需求的日益增長(zhǎng)與電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，同步發(fā)電機(jī)通過接入整流橋輸出交流電能的方式，已逐步取代了傳統(tǒng)的直流發(fā)電機(jī)，在船舶交流電力系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)車牽引系統(tǒng)以及航空供電系統(tǒng)等關(guān)鍵領(lǐng)域展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。這一轉(zhuǎn)變不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，還顯著提升了電能質(zhì)量與運(yùn)行維護(hù)的便捷性。
在多相（如6相、12相、18相）整流器同步發(fā)電機(jī)的應(yīng)用中，其通過降低交流電壓紋波、減少干擾信號(hào)，并增強(qiáng)系統(tǒng)容錯(cuò)能力，有效提升了能源轉(zhuǎn)換效率，尤其適用于對(duì)電能質(zhì)量有嚴(yán)格要求的場(chǎng)景，如船舶電力系統(tǒng)。然而，作為獨(dú)立供電系統(tǒng)的核心部件，多相整流器發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全性與可靠性至關(guān)重要。
盡管當(dāng)前針對(duì)整流器發(fā)電機(jī)組的短路故障研究已較為深入，涵蓋了匝間短路、同橋異色短路、異橋異色短路及缺橋故障等多種類型，但關(guān)于發(fā)電機(jī)組單相接地故障，尤其是其在多相整流器同步發(fā)電機(jī)中的影響，尚存研究空白。單相接地故障作為發(fā)電機(jī)組常見的故障類型之一，其對(duì)交流電壓的潛在影響不容忽視，尤其是在直流側(cè)可能引發(fā)的過電壓?jiǎn)栴}，不僅威脅設(shè)備絕緣安全，還可能進(jìn)一步引發(fā)更嚴(yán)重的短路事故。
針對(duì)高壓船只常用的三相電繞組星形連接同步發(fā)電機(jī)，中性點(diǎn)的接地方式成為影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。目前，中性點(diǎn)經(jīng)電阻器接地和經(jīng)消弧線圈接地是兩種常見的接地方法?？紤]到消弧線圈接地可能引發(fā)的串聯(lián)諧振問題，對(duì)于整流器發(fā)電機(jī)組而言，中性點(diǎn)經(jīng)電阻器接地的方式更為適宜。
本文以12相整流器同步發(fā)電機(jī)為例，深入探討其單相接地故障對(duì)直流過電壓的影響。通過輸出功率平衡法，我們首先將直流負(fù)載電阻等效轉(zhuǎn)換至交流側(cè)，并建立故障下健全繞組的等效零序回路模型，以此為基礎(chǔ)，分析故障繞阻零序電壓、非故障繞阻零序電壓與發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)接地電阻之間的關(guān)聯(lián)。隨后，利用向量分析法準(zhǔn)確計(jì)算接地方式對(duì)直流過電壓的具體影響。最終，結(jié)合模擬仿真與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了理論分析的正確性與有效性。
綜上所述，本研究不僅填補(bǔ)了多相整流器同步發(fā)電機(jī)單相接地故障對(duì)直流過電壓影響的研究空白，還為優(yōu)化整流器發(fā)電機(jī)組的接地設(shè)計(jì)、提升系統(tǒng)整體穩(wěn)定性提供了重要的理論依據(jù)與實(shí)踐指導(dǎo)。
