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为改善高压发电机定子单相接地故障保护的灵敏度和可靠性,提出一种基于分级绝缘的高压发电机定子单相接地保护方案.考虑高压发电机定子绕组采用分级绝缘技术,定量计算了高压发电机齿部各位置的齿宽分布情况,分析了定子绕组在不同齿部尺寸下的磁密分布特性,精确给出了每相每分支匝电动势与定子绕组对地分布电容的数学描述.为消除输电系统三次谐波电压波动对保护方案的干扰,保护方案增加了自适应门槛保护判据.仿真结果表明,该方案在改善保护灵敏度与可靠性方面具有明显优势.