近年来全球发生了多起大停电事故,2011年2月巴西发生大停电事故,2012年7月30日、31日印度相继发生大停电事故[1-3].本文介绍了这类电网大停电事故过程,剖析其缘由,结合中国电网实质,从网架结构、电力系统三道防线等方面提出应当吸取的经验教训。
1、巴西电网大停电事故概述
2011年2月4日00:20左右,巴西发生大面积停电,始于伯南布哥州的LuizGonzaga变电站,因为该变电站内保护装置中电子元件的问题触发安全系统自动关闭,断开了变电站所连6条高压线路,引起了迅速、连锁的大面积停电。
1.1事故前东北部电网运行方法。
巴西电网分为6大地区电网,西北电网尚未与其他地区互联,东北部电网为本次停电事故发生地区。事故前东北部电网通过4回500kV线路与北部电网互联,通过1回500kV线路与中西部电网互联。事故前东北部电网负荷8883MW,同意区外来电3237MW,占地区负荷的36.4%.事故发生前一天下午,线路因紧急检修停运。该线路的检修停运,消弱了Paulo Afonso地区水电北送能力。
1.2事故发生过程。
巴西大停电事故是由继电保护装置致使的暂态功角失稳事故,整个事故过程大致可划分为以下5个阶段。
(1)起始阶段。事故当日00:08,LuizGonzaga变电站LuizGonzaga-Sobrapnho1号线路问题,保护装置需要跳开与母线之间的2个边开关。但因为保护装置中1块板卡异常,误觉得LuizGonzaga-Sobrapnho1号线路与1号母线之间开关失灵,1号母线跳闸。此时系统的结构改变不大,仍维持稳定状况,没损失负荷。00:20:40之前,Luiz Gonzaga变电站运行职员进行Luiz Gonzaga-Sobrapnho1号线路合闸操作,在合LuizGonzaga-Sobrapnho1号线与2号母线之间开关时,同样因保护板卡异常,失灵保护动作使2号母线跳闸。
(2)失步振荡阶段。00:20:40,LuizGonzaga-Sobrapnho2号线路和LuizGonzaga-Milagres线路停运,加之事故前SoJoodoPiauí-Milagres线路检修,使得中部水电基地送往北部沿海城市的主要通道断开。
500kV线路跳闸后,未采取准时有效的切机手段,时尚转移使部分线路过载跳开,电磁环网方法又恶化了这一过程,更多线路跳闸,最后致使东北部电网失步振荡。
(3)失步解列阶段。00:20:40,失步解列装置动作,东北部电网和北部电网、东南部电网的其余联络线解列,进入孤岛运行方法。东北部电网解列后,功率缺额大,系统频率减少至56.8Hz,低频低压减载动作切除5754MW负荷。
(4)系统崩溃阶段。东北部电网解列后,系统频率低至56.8Hz.低频低压减载动作后,00:21频率恢复至61Hz,因为损失了约65%负荷,东北部电网时尚变得非常轻,且因为充电无功等缘由,东北部电网出现高频、过电压问题。00:21~00:21:50,高频、过电压保护动作,切除去部分电容器、线路和3338MW机组。很多切机后,孤网频率又急剧降低至46.5Hz.00:21:50~00:29,低频、低压减载轮番动作,系统频率保持在47~48.5Hz之间,过程持续7′20″,至00:29,系统崩溃。
(5)系统恢复阶段。巴西东北部电网中部地区在历程52min断电后第一恢复供电,东北部电网主要负荷在停电后8h恢复完毕。
2、印度电网大停电事故概述
印度电网由5个地区电网组成:北部电网、西部电网、东部电网、南部电网、东北部电网。
2012年7月30日02:40,印度北部包含首都新德里在内的9个邦发生大面积停电。
7月31日,在印度北部恢复供电数小时后,该国东部和北部区域13个邦又陷入电力瘫痪状况,全国近一半区域供电出现中断。
2.17月30日事故前印度电网运行方法。
因为检修、问题、控制电压等原因,事故前,北部、西部、东部、东北部电网停运220kV以上电压等级线路47条,跨区联络线6条;事故前几小时内有4条线路问题跳闸,北部—西部交流联络线由4回400kV、4回220kV降至2回400kV、2回220kV.
2.2事故发生过程。
印度大停电事故是由继电保护装置致使重点通道线路退出,时尚转移引发的暂态功角失稳事故,7月30日事故过程可划分为以下4个阶段。
(1)起始阶段。02:33:11,北部—西部交流联络线因为线路距离保护相继跳闸,连接北部电网与西部电网的交流线全部退出运行,论文格式西部电力通过东部电网转送北部电网。02:33:13,东部电网内Jamshedpur-Rourkela双回线路由三段距离保护动作切除。
(2)失步振荡阶段。02:33:15,北部电网和主网发生振荡,振荡中心坐落于东部—北部联络线上,北部电网与主网解列,进入孤网运行方法。
(3)系统崩溃阶段。西部—东部—东北部电网频率突升至50.92Hz,切除3340MW机组后频率稳定在50.6Hz.北部电网解列后有5800MW左右功率缺额,低频减载装置未切除足够负荷致使崩溃,损失负荷36GW,有少部分负荷孤岛运行。
(4)系统恢复阶段。事故发生后,9:30紧急调度不丹水电,东部西部支援北部,首都新德里地铁、总理府逐步恢复供电;10:00新德里恢复了40%的电力提供,北部电网恢复了至少60%的电力提供;13:30新德里恢复了80%的电力供电,其余受影响区域恢复了70%的电力提供;16:30北部电网恢复了85%的电力提供;21:30北部电网恢复正常,电力恢复共历程19h.
2.37月31日事故前印度电网运行方法。
因为检修、问题、控制电压等缘由,7·31事故前北部、西部、东部、东北部电网停运220kV以上电压等级线路47条(3回765kV,44回400kV),跨区联络线5条。事故前几小时内有4条线路问题跳闸。北部—西部交流联络线已由4回400kV、4回220kV降至1回400kV、4回220kV.[LunWenData.Com]
2.4事故发生过程。
7月31日事故过程可划分为以下4个阶段。
(1)起始阶段。
12:50,北部电网Rajasthan邦1台250MW机组跳闸。
(2)事故加速阶段。
12:58,西部电网与北部电网联络线2回220kV交流线因过载被切除;13:00:13,时尚转移致使西部电网内部线路因过载跳开,北部电网同西部电网间所有联络线均断开,西部电力通过东部电网转送北部电网。
13:00:13,东部电网内部1条交流线因为过负荷三段距离保护动作切除,东部电网内部开始振荡;13:00:19,很多线路因为振荡退出。
(3)系统崩溃阶段。西部电网带东部电网Ranchi站、Rourkela站母线孤网运行,解列后西部电网的频率突升至51.4Hz,切除部分机组后频率稳定在51Hz,并最后维持运行。在解列后的1min内,北部、东部及东北电网又有40余条线路相继跳闸。电网频率降至48.12Hz,切负荷不足及机组低频保护动作切除去部分机组,使状况进一步恶化,最后致使电网崩溃,损失负荷48GW.
(4)系统恢复阶段。事故发生后,17:30,新德里恢复48%供电,北部电网恢复50%,东部电网恢复40%,东北部电网恢复78%;19:30,东北部电网全部恢复;20:30,新德里全部恢复;21:30,北部电网恢复80%,东部电网恢复58%.8月1日16:00,北部和东部电网已恢复98%供电,电力恢复共历程27h.
3、事故的启示
3.1适当的电网结构。
坚强适当的电网构架是电网安全稳定运行的基础,对大电网特别要紧,要加大电网的超前规划和建设,确保电网与社会对电力需要的同步进步[4、5].巴西东北部地区电网对外部供电依靠程度高,电源支撑能力匮乏,没形成坚强的受端系统,这类原因都使系统抵御连锁事故能力紧急不足。巴西东北部电网要紧输电断面上存在多个500/220kV电磁环网,印度电网也存在很多电磁环网。在输送功率较大的状况下,一旦高电压等级线路问题跳闸,时尚转移到低电压等级线路后,非常可能导致“多米诺骨牌效应”,诱发连锁跳闸。电磁环网的存在加剧了事故紧急程度,扩大了事故范围。
3.2健全继电保护第1道防线。
在巴西电网停电事故中,LuizGonzaga-Sobrapnho1号线路保护装置的板卡异常致使失灵保护误动,使变电站1号母线跳闸;在重合线路时,仍然因为该保护的误动致使2号母线跳闸,继而致使系统失步振荡。继电保护装置误动是引发巴西大停电事故的重要原因。印度两次大停电中,要紧线路的距离保护不正确动作,尤其是距离Ⅲ段在线路重负荷工况下的无问题误动跳闸,成为诱发大面积停电事故的主要原因。
3.3强化安稳系统第2道防线。
巴西大停电事故中,东北部电网安稳装置根据事先设计切机控制方案实行,但系统仍失稳,其安稳方案存在肯定问题。印度7月30日大停电事故中,低频减载未有效实行,切负荷量不足致使电网瘫痪;30日和31日两次事故中高频切机正确动作,保证了西部电网稳定运行。
3.4完善失步解列第3道防线。
在事故进步过程中出现的低频减轻负担荷和高频切机轮番动作的状况应引起足够看重。伴随国内特高压电网站建设设的推进,大电网一体化特点趋于强化。受一次能源分布影响,国内互联电网呈现送、受端地位季节性转换特征,怎么样进一步做好解列装置、低频/低压减轻负担荷、高频切机等协调配置,还需要不断地深入研究。
4、结语