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基于比较视角的印度大停电技术分析

2012-08-29 10:44
潇纵
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  1.前言

  2012年7月30和31日,印度北部连续发生两次重大停电,使有史以来世界上发生过的重大停电(每次负荷损失≥800万千瓦)由23次增加到25次。印度北部在2001年1月2日曾发生一次重大停电,一是电源/电网结构不合理;二是继电保护设计应用不当。11年后同样的北部结构基本相同,图1显示北网和东网之间,和一回直流联络线并联的交流线路,由6回40万伏线增到8回,两回22万伏线增到3回;故障起因同样是这些联络线/变电站发生故障,负荷转移连锁跳闸,后又失稳振荡全停,所以最近两次印度北部重大停电的起因、问题和过去的一次基本相同。

  世界重大停电大多经历两个阶段:第一阶段是在庞大、不可控的自由联网结构上一旦单一跳闸,即自然造成负荷转移,使不合理设计/整定的继电保护不断地“连锁跳闸”,直到重负荷转移到已变为高阻抗联络系统,整个交流电网就失稳振荡。第二阶段是受振荡影响的线路和发电机也由不合理设计/整定的继电保护“连锁跳闸”,使系统瓦解为很多缺电弧岛,最终大停电。印度这三次重大停电的经历是基本相同的。

  世界上对系统安全稳定和防止大停电有两个不同的准则,第一个是北美电力可靠性委员会的1997年《NERC规划准则(NERC PLANNING STANDARDS)》,它对“电源/电网结构”没作任何规定。只当系统运行异常时规定“当系统发生稳定的摇摆时,发电和输电的继电保护应避免跳闸”;实际上就要在失稳时将发电机和线路都“连锁跳闸”;结果就是将系统瓦解而大停电,印度就是执行了北美准则而得到的后果。

  第二个准则是中国1981年颁发的现行《电力系统安全稳定导则》,首先规定了安全可控的(分层)(分区)“交/直流电网结构”,和(分散外接电源的)点对网“电源结构”,使电网难以发生失稳振荡。即使万一发生,又规定了三道防线:当线路故障跳闸引起负荷转移时,从保护/稳控技术和无功功率储备上避免“连锁跳闸”,使系统难以失稳;即使失稳时,全部线路和绝大多数发电机的继电保护都不应也不会“连锁跳闸”,系统都会在短时内恢复同步运行,避免出现大停电。所以,三十一年来中国(除台湾一次外)都完全防止了重大停电。

  2.世界重大停电

  印度事故后,全世界总计发生了25次电网重大停电(每次损失≥800万千瓦)(详见表1——编者注)。

  印度是南亚地区最大的国家,截止2011年拥有人口12.1亿, 电力装机容量为2亿千瓦,而且面积广大达3,287,590平方公里。这两次事故,分别使3.7/6.7亿人受停电影响,是世界上影响停电人口最多的重大停电。从重大停电造成的负荷损失计算,电力容量占世界首位的美国重大停电最严重,发生6次,负荷损失共15142万千瓦;印度发生3次,共损失8795万千瓦,列第三位。中国电力容量占世界第二位,除台湾一次外,从不发生重大停电,继续贯彻中国《导则》规定的电源/电网结构和继电保护的经验,对当前“三华特高压联网” 的决策非常重要,而且对世界有所贡献。

  3. 造成印度三次重大停电的电源/电网结构和继电保护问题

  为什么印度发生了三次重大停电?

  (1) 全国交流联网,破坏了直流联网的安全作用。印度有5个电网,但北部三个(北网、东网、东北网)和西网都直接以多回交流40/22万伏线路联在一起,只有一回直流,可称强交弱直,基本合成为一个交流同步网。任一处发生故障或失稳振荡,就会连锁反应波及交流相联的全部电网。印度南网和相邻电网的联接也不单纯用直流,也并列交流22万伏线路,可称强直弱交,也有故障/振荡连锁反应的危险。

  按图5所示的中国电网结构所示六大区基本都仅用直流联网,就完全避免连锁反应, 很安全,是不会发生重大停电的原因之一。

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