无功与电压，以及电压崩溃的问题分析
一. 电力系统无功调压的原理？为什么说系统电压降低就是因为无功功率不足
首先要搞清楚什么是“无功功率”，说实话，如果不是科班出身，就是在电力系统工作一辈子也是知其然而不知其所以然。其次纠正一下概念，电压降是电流产生的，有功电流也会造成系统电压降低（直流供电没有无功的概念，但是系统照样有电压损耗）。
无功功率的定义：无功功率是指电力系统中用于电磁能量转换的那一部分功率。无功功率在电源和负载之间来回传递而不被消耗。举一个简单的例子：一个LC震荡电路，充了电的电容向电感放电，电感将电能变成磁场能量，电容放电终止时，电感中的磁场能量又会转变成电能向电容充电变成电场能量，周而复始。这其中传递的就是“无功功率”。
还要引申一个概念：电力系统中的大部分负载都是电感性的，在系统电压的作用下，它们同时进行电磁转换，它们“消耗”无功功率。并入系统运行的发电机正常时都是电流超前电压的，具有电容的特性，它们“发出”无功功率，也就是说，当电感负载磁场储能的瞬间，发电机相当于电容释放电场能量。当负载释放磁场能量时，发电机将这
部分能量储存起来。说到这里很多人不能理解，明明发电机线圈也是电感，发电机怎么会变成“电容”呢？道理很简单，我们的发电机是在“过励磁”（感应电势大于端电压）状态运行，它从系统吸收电磁能量的相位正好跟负载相反，所以说它相当于“电容”，发出“容性无功”。现在问题已经比较清楚了。改变发电机的励磁电流，就可以改变定子的感应电势，增大励磁电流就可以使感应电势大于端电压（电动机的端电压永远大于感应电势），从而使发电机的电流超前于端电压，使发电机发出无功功率。
电力系统的某一时间，负载“消耗”的无功是和发电机“发出”的无功平衡的。一台机多带了无功，其他机组的无功负荷就会下降。当负载无功功率增大时，无功电流的增量就会在发电机的电枢反应中起到“去磁作用”，使发电机的感应电势降低，从而造成系统电压下降（严格说是在较低的电压下达到新的平衡），所以可以认为系统电压下降是因为发电机输出的无功功率不足造成的。现在能理解了吗？二.电压崩溃
由电压恶性下降造成的电力系统严重事故。电力系统正常运行时，电源的无功功率输出与负荷的无功功率消耗及网络无功损耗相平衡。若电源或无功功率补偿容量发生缺额时，负荷端电压被迫降低，当电压降低到某个临界值后,电压值持续不断地下降而不能恢复,即为电压崩溃。电压崩溃将使该地区的所有负荷被迫停电，甚至可能扩大为系统几部分之间的失去同步，导致非同步振荡，造成全系统的事故，损
失更多负荷。对某一节点发电机和负荷的无功功率与节点电压的关系曲线Q G-U和Q LD-U（见图）(电压和无功有个正比例关系，根据下图着重分析降低一定的电压，所引起的发电机发出的无功的减小量和负荷无功的减小减小量的关系，即两个减小量谁大谁小)。
它们有两个交点a和b。a点是稳定点，能承受小的扰动；b点是不
稳定点。在a点运行时，在b点运行时大于零，临界情况是
对应于此点的电压为临界电压U cr。在a点运行，无功功率Q LD＞Q G,将使电压恢复到U a；在b点运行，Q LD＞Q G，将使电压更加降低,恶性循环,电压崩溃。在临界点若Q LD＜Q G，则将使电压上升到a点才能平衡。
防止电压崩溃的措施有：①在规划设计时配备足够的无功功率补偿电源，达到分层分区基本平衡；②在发生无功功率缺额时，应充分利用发电机和调相机的事故过负荷能力，采用强励装置和自动励磁调
节器；③将可供投切的静电电容器和可控静止补偿器投入运行；④必要时应切除部分负荷，或按低电压自动切除负荷。
