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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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  上世纪70年代末,我国电力部工作組为了解决文革当时的210次电网事故,不仅调查分析国内事故,还对全世界大停电、特别对1965年北美大停电认真研究,认为:“连锁反应造成大停电的原因——不受控制的系统结构和继电保护” ,所以制定了《电力系统安全稳定导则》和《继电保护四统一》标准。

  改革开放以来,按《导则》建立了可靠的交/直流“分层”“分区”的电网结构,分散外接电源的电源结构和三道防线,系统失稳可能偶而局部发生,但不致瓦解或大停电;而且由于区间主要为直流联网,任一区故障或失稳都不会波及邻区,这就是中国的经验。为此, 作者在1988年国际大电网CIGRE 会议上作了5次大会发言,并特别在“系统可靠性”会发言,世界闻名的美国Dr. Chares Concordia 认为这是用了简单的方法解决了复杂的问题,并即时邀请参加CIGRE 38.03 “电力系统可靠性分析”工作组。在2004 CIGRE大会也作了5次大会发言,特别是针对2003年美加大停电报告后即时发言,称“1965年纽约大停电就是保护误动,在自由联网结构连锁跳闸,造成失稳又误动而瓦解。38年后同样过程又发生2003年美加大停电,中国早已解决这个问题”。在2004年纽约IEEE PES电网大会,作者曾针对2003年美加大停电,提交中国经验的论文和作报告,并对NERC指派来访的工程总监建议:“电网过大宜再分区,令线路和大部发电机在系统失稳时不跳闸,即可避免大停电”。

  5.中国的典型电网事故实例

  图5表示中国历史上最严重的2006年7月1日华中电网事故,这个实例表明在系统结构和继电保护上为什么造成失稳和怎样防止重大停电?

  《导则》明确规定“分层”,指不同电压线路不能并列运行(电磁环网),但华中电网违反规定,使结构上构成失稳风险。事故起因是50万伏双回线进口保护先后误动作跳闸,原线路的178万千瓦负荷转移到22万伏电网的7回线,由于严重过载及对树短路,保护相继跳开其中4回线,最后通过3回22万伏线路由同为50万伏的北部网向南部网送电,造成全网失稳振荡。但我国线路在失稳振荡时都不跳闸,使南北部几秒内即恢复同步运行,防止了重大停电。

  华中失稳没有波及西北、华南和华东,因为区间是直流联网。但录波证明华北和华中间的交流联网不仅促成华中电网的失稳,而且拖延了恢复再同步的时间,因此区间应只采用直流联网。

  《导则》规定所有线路和大多数发电机在失稳时都不“连锁跳闸”,保持完整性,全网在短时内都拉入同步,恢复运行,防止大停电。但少数发电机尚未严格执行导则而仍然跳闸,造成电力损失380万千瓦,相当原负荷的6.3%,不到重大停电的一半。

  中/美/印事故在系统结构和保护上的差别:(1)美/印结构一旦故障即连锁反应跳闸而失稳, 整个交流网瓦解;华中因“电磁环网”失稳,不波及仅直流联网各邻区。(2)美/印电网一旦失稳,有关线路、发电机皆跳闸,瓦解全停;华中电网失稳,线路和大部发电机都不跳闸,很快拉入同步,自动恢复运行。

  印度搬用美国结构和保护技术带来了重大停电,如应用中国经验就可避免。

  6. 结语

  印度重大停电的关键首先是电网结构问题,虽然已分为5个网区,但都不像中国的区间仅用直流联网,正常时既可互相交换电力,但事故时都不会将故障或失稳振荡连锁反应到邻区,这才是安全分区的主要目的。但印度各网区间的互联除了直流外、还有交流,就完全失去了区间仅以直流联网的安全作用。印度电力部长辛德在大停电后表示,“2014年印度电网将全部实现互联互济,届时这种停电不会再出现”。其实现在印度就已全国联网,重大停电的关键问题是仍然用交流联网。

  印度另一个重大问题就是电源结构问题,如东区所有电源都捆起来, 然后通过捆起来的8回40万伏、3回22万伏交流线路和1回±50万伏直流线路并列东送,结果是任一处故障,负荷不断转移到邻线,连锁反应跳闸,直至造成失稳振荡,又按美国继电保护方式全部跳闸, 而最后全部中断。但中国《导则》规定的分散外接电源,俗称电源“点对网”的幅射性方式,也就是远方的电厂以独立的线路向负荷中心送电。一旦线路故障跳闸,负荷不会转移,仅损失少数电力,不会造成大问题。

  (作者为原电力部生产司教授级高工, 国际大电网委员会CIGRE和美IEEE会员)

  来源:中国能源报

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