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[导读]前不久的余姚水灾和海燕台风导致当地电网系统几近瘫痪,大停电事故大面积蔓延。这些自然灾害拷问着电网系统应对突发事故的能力,那么应该如何在顶层对电网进行规划设计,才能最大程度的避免大面积大停电事故的发生,

前不久的余姚水灾和海燕台风导致当地电网系统几近瘫痪,大停电事故大面积蔓延。这些自然灾害拷问着电网系统应对突发事故的能力,那么应该如何在顶层对电网进行规划设计,才能最大程度的避免大面积大停电事故的发生,世界上发生过的几次典型大停电或许能给我们一些提示。

美加大停电

美加大停电是指2003年美国东北部部分地区以及加拿大东部地区出现的大范围停电。2003年8月14日美国东部时间下午4:12到4:15,首先在克利夫兰,托莱多、纽约市、奥尔巴尼、底特律以及新泽西州的部分地区报告发生停电,然后蔓延到纽约市的五个区以及长岛与威契斯特郡、新泽西州、佛蒙特州以及康涅狄格州的部分地区,安大略省南部的大部分地区,包括多伦多、汉米尔顿以及温索尔。估计受影响地区大约有24,000平方公里(9,300平方英里),至少有21间发电厂在停电后关闭。

事后调查结果显示,14日下午3时06分,俄亥俄州北部三条超高压输电线路突然发生故障,由于警报系统失灵,控制人员没有发现并采取有效措施,导致输电系统出现连锁反应,并在一个小时之内蔓延到纽约及加拿大的多伦多。事故最早出现于俄亥俄州北部克利夫兰地区一条34.5万伏的超高压输电线路。14日下午3时许,不知什么原因,这条输电线路突然出现过载现象,大量电流回流导致输电线路温度急剧升高,并随高压电线急剧扩散,最终烧断,剩余几条高压输电线路也因不堪重负相继烧断。此后5分钟内,从美国东部到加拿大五大湖区,巨大的电流无路可走,在迂回数千公里的输电线和变压站之间乱窜。俄亥俄州的几座主要发电厂出于保护电机设备的需要,过载保护应急系统自动启动,率先关闭发电机组。此后,密歇根州、纽约及加拿大安大略省的发电机组也相继自动关闭,自此美加中东部近5000万人陷入一片黑暗之中。

莫斯科大停电

2005年5月21日晚19:57起,俄罗斯莫斯科地区电网发生一系列故障,到5月25日 13 11:00左右,莫斯科市大部分地区及附近25个城市发生大面积停电事故,莫斯科电网共断开了321座变电站,除最先停电的500 kV恰吉诺变电站外,还包括16座220 kV变电站,201座110 kV变电站,104座35 kV变电站。直接损失负荷达3 539.5 MW,近400万人的生活受到影响,造成了15~20亿美元的直接经济损失。

事后俄罗斯能源系统公司新闻处宣布,莫斯科地区电力供应中断是由莫斯科电力公司恰吉诺变电站事故引起的,变电站一个配电设备发生短路,之后发生多次火灾和爆破事故,为避免电网超负荷运转,发生更大险情,防险装置自动启动,切断了低压线路。

西欧大停电

西欧大停电发生在格林尼治时间2006年4日21时30分左右(北京时间5日5时30分),停电事故波及西欧多个国家,德国、法国、意大利三国受影响最大,受影响人数达千万。调查结果显示,事故可能是德国一家发电厂关闭高压输电线路引起的。德国能源巨头 E. O n A G公司表示,为了让一艘船安全通过,该公司暂时关闭了河流上方的一条高压输电线,随后欧洲电网东部电力输出负荷过重,而西部电力输入严重不足,引发欧洲电网连锁反应。

巴西大停电

2009年11月10日当地时间晚10时15分(北京时间11日8时15分),一场突如其来的大规模停电使近半个巴西和邻国巴拉圭几乎全国陷入一片黑暗。这次停电事故波及到巴西18个州,其中圣保罗州、里约热内卢州、巴拉那州和圣埃斯皮利图州受损程度最大,电力供应几乎完全中断,其它14个州受到不同程度的影响。

巴西政府分析和研究了这次事故的原因和教训并得出一致的结论:在巴西圣保罗州的伊塔贝拉(Itabere)地区,10日晚上强降雨和雷电造成这一地区三条主要输电线路同时发生故障。巴西最大的伊泰普水电站在没有办法向外输出电力的情况下,自动保护装置关闭了18台发电机组,进行空转运行,大停电事故由此发生。

印度大停电

2012年7月30日从印度当地时间7月30日2时40分开始,印度北部包括首都新德里在内的9个邦发生大面积停电,逾3.7亿人受到影响。此次大面积停电被认为是印度11年来最严重的停电事故。7月31日,在印度北部恢复供电数小时后,该国东部和北部地区13个邦又陷入电力瘫痪状态,全国近一半地区的供电出现中断。

初步调查显示,本次印度大停电事故的起因是印度北部电网一回400千伏交流输电线路故障跳闸,发生连锁反应导致电压崩溃,最后发展成大面积停电事故。

大停电事故反思

综合来看,以上大停电事故中最为核心的问题是,电网缺少电力统一调度管理、电网调配能力弱。目前国外电网在建设过程中比较注重电网的智能功能,普遍将大电网划分为独立的小电网,整个大电网的统一协调能力则差很多,以致大停电来临时,输电环节、配电环节、调度等环节的电力系统、工作人员无法统一协调的应对突发事件,导致大停电迅速蔓延开来。从电网结构来看,以上国家电网运行模式与我国刚好相反,采取的是独立、分散的小电网模式。这样的好处是电网具有很强的灵活性,当某小电网发生故障,在事故可控情况下,可以迅速断离其与大电网的连接,以避免事故蔓延。但这种模式同时也有弊端,即当情况失控,小电网上的故障已经引起连锁反应时,由于独立小电网之间的紧密型不如大电网,其彼此相互支援能力当然不足,对事故电网的统一调控也没大电网那么容易,无法在第一时间有效隔离电网事故区域。相对于小电网,大电网则互联范围大,互补性、经济性、安全性更强。

这些震惊世界的停电事故既暴露了电网网架薄弱对电力安全的严重影响,也反映了统一协调的调度体制的重要性。不少国家电力管理体制较为分散,输配分开、调度运行分散,缺乏统一的调度管理机制,各个小电网对电力系统的调度反应较慢,事故来临时,大电网的总调度系统很难及时对分散的小电网进行统一管理。以上大停电事故给我们的警示是,过度分散的电力规划、建设和调度运行体制,不利于电网安全稳定运行,输配一体化虽在经济上缺乏一定的市场竞争,但在电力事故处理、保证电力供应安全上有很大优势。

目前我国不少电力行业人士抨击国家电网的特高压项目,称特高压不仅会造成电力市场垄断,还存大面积停电风险。其实就电网的协调角度来看,统一的大电网面对突发事故的能力是远远胜过独立小电网的,所以对于我国电网规划问题,发展特高压,进行不同区域的大联网或许是不错的选择。

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