传统发电机定子绕组单相接地保护方案主要基于三种保护原理：基波零序电压原理、三次谐波电压原理和外加电源原理。以下分别对这三种原理的实现方法和特点进行介绍。
（一）基波零序电压型定子接地保护
发电机中性点在正常情况下的对地电压为三相不平衡电压，一般小于发电机额定电压的1-2%，只有在单相接地短路时，才出现高电压并产生较大电流。在取较低的动作电压时，通过主变和厂用变的高、低压绕组间耦合电容的传递，在发电机机端可能达到的传递电压。如果传递电压大于定子接地保护的动作电压，表明高压系统或厂用系统接地故障时，发电机定子单相接地保护必将误动，为此需要根据实际情况和现场条件，采取切实有效的防误动措施。
（二）三次谐波电压型定子接地保护
电机三次谐波电动势在正常运行时不可能完全等于零，因为无法通过设计和工艺上的改进同时把三、五、七次等谐波都消除掉，实际上人们总是把消除五、七次谐波作为首要任务。当然，大型发电机三次谐波电动势要相对减小些，这对定子接地保护带来一点不利条件，但随着静态继电器的广泛采用和继电保护技术的发展，目前三次谐波电压型定子接地保护的最小动作电压已经达到额定电压的0.3%左右，对静态继电器来说，进一步减小最小动作电压也是完全可能的。
（三）外加电源式定子接地保护
定子接地保护是利用发电机本身固有的电量，在定子接地故障时所产生的相应频率的电流和电压作为保护动作参量。通常，外加电源式定子接地保护，应在发电机正常运行时使三相定子绕组电容电流尽量小。
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