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发电机自并励静止励磁系统和三机励磁系统的比较
一．概述
大型常规火电厂发电机的励磁方式主要有自并励静止励磁和三机励磁两大类，静止励磁中发电机的励磁电源取自于发电机机端，通过励磁变压器降压后供给可控硅整流装置，可控硅整流变成直流后，再通过灭磁开关引入至发电机的磁场绕组，整个励磁装置没有转动部件，属于全静态励磁系统；而三机励磁的原理是：主励磁机、副励磁机、发电机三机同轴，主励磁机的交流输出，经硅二极管整流器整流后，供给汽轮发电机励磁。主励磁机的励磁，由永磁副励磁机之中频输出经可控硅整流器整流后供给。自动电压调节器根据汽轮发电机之端电压互感器、电流互感器取得的调节信号，控制可控硅整流器输出的大小，实现机组励磁的自动调节。
在励磁方式的选择上，俄罗斯、东欧多采用带有主副交流励磁机的三机他励励磁系统，法国Alstom、德国Siemens、美国西屋等公司多采用无刷励磁系统，而ABB、美国GE、日立、东芝公司更多地采用了静止励磁系统，特别是在常规火电中静止励磁更是占绝大部分份额。
二、发电机自并励静止励磁系统和三机励磁系统的比较
1.1励磁系统的组成自并激静止励磁系统由励磁变压器、可控硅功率整流装置、自动励磁调节装置、发电机灭磁及过电压保护装置、起励设备及励磁操作设备等部分组成。三机励磁系统由主励磁机、副励磁机、2套励磁调节装置、3台功率柜、1台灭磁开关柜及1台过电压保护装置等组成。
1.2相对于三机励磁系统,静态励磁系统的优点归纳为以下几点:
（1）静止励磁用静止的励磁变压器取代了旋转的励磁机，用大功率静止可控硅整流系统取代了旋转二极管整流盘，由于励磁系统没有旋转部分，设备接线比较简单，大大提高了整个励磁系统的可靠性，机组的检修维护工作量大大减少。
（2）机组采用静止励磁方式，取消了励磁机和旋转二极管整流盘，其轴系长度缩短，机组轴系的支点减少使得轴系的震动模式简单，利于轴系的稳定；电厂厂房的长度可以适当缩短4-5米，减少基建投资。
（3）提高效率。以300MW同步发电机为例,采用静态励磁的机组,其励磁损耗(主要为电阻损耗及集电环电刷损耗)约为807.6kW,而采用三机励磁的机组相应的损耗为834.1kW。
（4）可以在发电机转子回路上安装高速磁场开关和大容量灭磁电阻，采用的全控整流器在正常停机时可以实现逆变灭磁，在机组出现内部故障或系统有特殊要求时跳高速磁场开关并将磁场能量转移到灭磁电阻，到实现快速灭磁，而且灭磁速度快、可靠无损伤，有效防止事故的扩大。
（5）静止励磁系统没有了主、副励磁机,系统接线简洁同时静止励磁系统的可控硅整流桥有很大的冗余度，可以进行在线维护，提高了运行的安全性和可维护性，济效益也是显著的。
（6）三机”励磁系统的缺点：1）交流主励磁机是一“时滞”环节；要调节发电机励磁电流，必须先调节交流主励磁机的励磁电流，有“时滞”存在。2）副励磁机波形畸变；可控硅整流桥的负载是交流主励磁机转子绕组这一电感性负载，因此，励磁电源副励磁机的输出电压波形将产生畸变，容易出现发电机调节不稳定、无功功率跳动或摆动的情况。而静止励磁系统由于取消了励磁机，减少了机组的惯性滞后环节，静止励磁系统具备很高的响应速度，可以实现高起始励磁系统，提高暂态稳定性；通过PSS功能作用提供的系统正阻尼可以大大提高电网系统的稳定性；通过对励磁变压器和可控硅整流柜的合理配置可以方便地提高励磁系统的容量裕度，大大提高励磁系统的响应能力。
（7）静止励磁系统在机组甩负荷时过电压水平相对较低。机端过电压起始值与甩负荷前负荷电流成反比,由于增加了励磁变分支电流,机端过电压起始值比三机励磁系统的小。
三、静止励磁的主要缺点及解决办法：
1、在发电机机端出现短路故障或电力系统近端出现短路故障的情况下，对励磁系统的强励能力特别是励磁系统整流输出的直流顶值电压有较大的影响，但由于现在采用封闭母线后，发电机机端短路的故障概率几乎为零。
2、由于短路电流的迅速衰减，带时限的继电保护可能会拒绝动作。但国内外的分析研究和试验表明，通过对后备保护采取适当措施后该技术问题已得到解决。
3、由于有碳刷和滑环的存在，机组运行时励磁电流会在滑环上产生局部的能耗并发热，形成的碳粉污染滑环后可能导致会短路,但是该技术问题目前已经得到合理的解决。
综上所述，自并励静止励磁系统要优于三机励磁系统