水轮发电机定子绕组内部故障破坏力极强，会对发电机本身甚至电力系统的稳定运行造成严重影响。因此水轮发电机组必须配置有效的主保护方案，以便及时检测出机组的内部故障。通常要求发电机的主保护在故障后1个周波左右动作，此时电机的过渡过程还没有结束，因此需要准确地计算水轮发电机定子绕组内部故障暂态过程。本文基于场路耦合法以矢量磁位和回路电流为求解变量，建立了分析同步发电机绕组短路故障的数学模型，该模型兼顾了多回路分析法和电磁场有限元法的共有优点，使分析结果更接近实际情况。本文以SF600－42/1308水轮发电机为研究对象，建立了SF600－42/1308水轮发电机—变压器—无穷大电网的场路耦合模型。首先，仿真计算了该电机空载状态下定子绕组突然三相短路的暂态过程，并将本文的仿真结果与经典的解析公式法进行了对比，验证了本文分析方法及模型的正确性。其次，依然保持发电机为空载状态，仿真计算了定子绕组发生匝间短路、同相异分支短路和相间短路故障的故障分支电流、短接线电流、励磁电流和非故障分支电流的瞬态波形。分析了各电流波形的谐波含量，揭示了内部故障后各分支电流的特点。并将相应电流的基波幅值与多回路法的分析结果进行了对比，验证了本文提出的数学模型分析发电机内部故障的准确性。并且，本文还分析了以上3种内部故障的故障分支电流随短路匝比（差）的变化规律，以及故障发生的位置和时刻对故障分支电流的影响。最后，以匝间短路为例，在额定负载工况下仿真计算了故障后阻尼绕组中的涡流波形。分析了涡流产生的原因，揭示涡流波形的特点。并研究了阻尼绕组节距、阻尼条直径和阻尼绕组约束方式对内部故障电流量的影响，为进一步研究内部故障后阻尼绕组中的涡流提供参考。