勵磁柜是同步電機的重要組成部分。同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組需要通過直流勵磁來實現(xiàn)機械能轉(zhuǎn)化為電能。因此,專門為同步電機的勵磁繞組供應(yīng)直流電的設(shè)備被稱為勵磁柜(或勵磁機)。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,通常在發(fā)電機的端部設(shè)置一個反饋回路,以調(diào)節(jié)勵磁電流。包括勵磁器和反饋控制器的整個系統(tǒng)一般統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)。
勵磁器可以是與發(fā)電機同軸旋轉(zhuǎn)的直流發(fā)電機,或帶有整流器的交流發(fā)電機,亦或是通過變壓器從同步電機的機端獲取能量,然后用整流器轉(zhuǎn)換為直流。除了向勵磁繞組提供直流電,勵磁系統(tǒng)通常還包括自動和手動調(diào)節(jié)勵磁的裝置,以及滅磁裝置等。勵磁柜的價格因不同規(guī)格和功能而異。
勵磁柜在發(fā)電機組和整個電網(wǎng)的運行中發(fā)揮著重要作用。它通過控制來維持發(fā)電機的端電壓,協(xié)調(diào)發(fā)電機組之間的無功功率分配,確保靜態(tài)和暫態(tài)的穩(wěn)定性,抵抗各種振蕩現(xiàn)象,從而提升電力系統(tǒng)的動態(tài)性能。
勵磁柜的分類方式有很多。根據(jù)發(fā)電機勵磁電源的供給方式,可以分為三種類型:他勵式、自勵式和混合式(即同時使用他勵和自勵)。他勵式勵磁系統(tǒng)是指使用直流或交流勵磁機提供勵磁電源;而自勵式勵磁系統(tǒng)是從發(fā)電機自身的繞組(包括輔助繞組)獲取能量作為勵磁電源。僅由同步電機電壓供能的自勵系統(tǒng)稱為自并勵系統(tǒng);而同時利用同步電機的電壓和電流的自勵系統(tǒng)則稱為自復勵系統(tǒng)。此外,還有一些特殊的勵磁系統(tǒng),例如定子電流諧波供電、定子附加繞組供電,以及具有正負勵磁電流的整流勵磁柜等。
對于大中容量的同步發(fā)電機,其勵磁系統(tǒng)應(yīng)當滿足以下要求:
1.根據(jù)主機的負載情況,調(diào)整勵磁電流,以保持端電壓在一定水平。
2.當電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路或其他故障,導致端電壓大幅下降時,應(yīng)對主機進行強制勵磁,以增強電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。而在電力系統(tǒng)突然卸載時,則應(yīng)對主機實施強制減磁。
3.當主機定子繞組發(fā)生匝間短路故障時,需要進行滅磁,以防止事故擴大。
4.應(yīng)具備快速反應(yīng)能力,以增強電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
5.應(yīng)能夠合理分配并聯(lián)運行各機組的無功功率。