深圳電網(wǎng)一起大面積停電事件及分析總結(jié)

鄭剛

(廣東電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，廣州 510060)

0 引言

變電站是連接發(fā)電廠及用戶的重要元件，起著變換和分配電能的作用。500 kV樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點，全站停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至整個電力系統(tǒng)癱瘓，因此樞紐變電站的可靠性要求極高[1]。

2012-04-10 T 18：45，深圳地區(qū)的樞紐變電站500 kV深圳站因接連發(fā)生設備事故導致全站220 kV設備全停，事故造成深圳電網(wǎng)損失負荷759 MW，市中心區(qū)域的羅湖、福田等區(qū)域大面積停電。近年來，國內(nèi)外電網(wǎng)的大面積停電事故時有發(fā)生[2-9]?！?·10”深圳大面積停電事件是廣東省內(nèi)近年來損失負荷量最大的停電事故，分析事故的原因和總結(jié)事故的經(jīng)驗教訓對今后電網(wǎng)調(diào)度運行及規(guī)劃有極好的借鑒意義。

1 事故前電網(wǎng)運行方式

深圳地區(qū)因安排檢修工作，荊龍雙回、龍梅雙回、鵬清雙回共六回同停。深圳站220 kV母線接線方式如圖1所示。

圖1 深圳站220 kV母線接線方式

因鵬清甲乙線停電，清水河站、中航站負荷全部轉(zhuǎn)由深圳站供電，梅林站、皇崗站和濱河站部分負荷也轉(zhuǎn)至深圳站供電。

為了避免深圳站短路電流超標，解開深圳站與鯤鵬站的運行方式，即將簡龍站分母線、馬李雙線轉(zhuǎn)充電運行。為了充分利用梅水線的供電能力以及解決祥梅雙線跳閘而導致梅林站、皇崗站、濱河站3站失壓的問題，將梅林站、皇崗站和濱河站分母線部分負荷轉(zhuǎn)給梅水線供電。為提高供電可靠性、減輕供電壓力，將約200 MW負荷由港電轉(zhuǎn)供。

綜合考慮深圳站、鯤鵬站供電能力，簡龍站分母線、梧桐站掛深圳站網(wǎng)，簡龍站主變壓器掛鵬城片網(wǎng)，李朗站負荷由深李甲乙線供電掛深圳站網(wǎng)，馬李雙線轉(zhuǎn)充電運行。簡龍站、李朗站配置備用進線自動投入裝置(以下簡稱備自投)。事故前深圳片區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 事故前深圳片區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2 事故及處理過程

2.1 事故第1階段

2.1.1 事故發(fā)生過程

2012-04-10 T 18：45，500 kV深圳站220 kV深清甲線A相開關(guān)爆炸起火，清水河站側(cè)深清甲線開關(guān)同時三相跳閘，220 kV深清甲線停電。爆炸沖擊導致深圳站深清甲線B，C相開關(guān)開啟閉鎖分閘功能，同時造成站內(nèi)深清乙線C相開關(guān)支持瓷瓶套管產(chǎn)生明顯裂痕，威脅設備正常運行。

2.1.2事故后電網(wǎng)情況

事故發(fā)生后，深圳站220 kV深清甲、乙線開關(guān)同時受損，深圳地區(qū)電網(wǎng)穩(wěn)定運行存在以下風險。

(1)220 kV深清乙線單回通道供電清水河站、中航站負荷，共計560 MW，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)薄弱，存在220 kV深清乙線跳閘后清水河站、中航站全站失壓的巨大風險。

(2)220 kV深清甲線B，C相開關(guān)無法斷開(閉鎖分閘功能，現(xiàn)場遙控模式及就地模式均無法分閘)，意味著仍然存在開關(guān)爆炸、造成事故范圍擴大的風險。深清甲線跳閘后，深圳片區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 深清甲線跳閘后深圳片區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.1.3 事故處理過程

為快速處理深圳站側(cè)設備故障，解除電網(wǎng)運行風險，廣東電力調(diào)度中心調(diào)度員迅速采取事故處理措施。

(1)操作220 kV清經(jīng)線由清水河站側(cè)充電運行轉(zhuǎn)正常運行，加強清水河站、中航站片的供電可靠性。

(2)針對220 kV深清乙線C相開關(guān)缺陷，迅速采取利用深圳站220 kV旁路開關(guān)代深清乙線開關(guān)運行的方法，將故障點有效隔離(整個操作過程線路均不停電)。

(3)針對220 kV深清甲線B，C相開關(guān)閉鎖分閘故障，擬采取調(diào)度專業(yè)長期以來處理此類故障的典型方法，即利用220 kV母聯(lián)開關(guān)串代故障開關(guān)的方法隔離深清甲線開關(guān)。該方法要求先將深圳站220 kV#1母線上除深清甲線開關(guān)外所有設備倒至#2母線，然后再通過斷開母聯(lián)開關(guān)達到隔離故障點的目的。

2.2 事故第2階段

2.2.1 事故發(fā)生過程

2012-04-10 T 20：30，深圳站在執(zhí)行調(diào)度指令“220 kV#1母線上除深清甲線開關(guān)外所有設備倒至#2母線”的過程中，220 kV深東甲線B相刀閘支持瓷瓶突然斷裂，導致220 kV母線的繼電保護動作，2套母差保護正確出口，切除深圳站220 kV#1母線、#2母線上所有線路來隔離故障點(倒母操作過程中母聯(lián)開關(guān)2012開關(guān)鎖死)，深圳站220 kV母線全部失壓。

深圳站220 kV雙母線同時失壓、3臺主變壓器同時故障后，深圳站穩(wěn)控裝置立即向220 kV李朗站發(fā)切除負荷命令，合計負荷289 MW。同時，按照導則和規(guī)程規(guī)定要求，因系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制而切除的負荷不得自投供電，故穩(wěn)控切除的木古站、崗頭站、丹竹頭站、大芬站和樟樹布站5個110 kV站未自投供電，相關(guān)5個110 kV站失壓。

220 kV簡龍站備自投滿足自投條件，簡龍站自投前先切除了2回110 kV線路負荷(導致110 kV安良站失壓)，備自投動作出口，合上簡坪甲乙線，220 kV梧桐站、簡龍站轉(zhuǎn)供至500 kV鯤鵬片網(wǎng)。220 kV李朗站備自投滿足自投條件，合上馬李甲乙線，220 kV李朗站轉(zhuǎn)供至500 kV鯤鵬片網(wǎng)。

110 kV備自投裝置方面，滿足動作條件的少年宮站、崗廈站、車公廟站3個站的110 kV備自投裝置在跳閘后10 s內(nèi)先后動作，將220 kV清水河站、中航站、經(jīng)貿(mào)站、東湖站4個220 kV變電站及其所帶的23個110 kV變電站轉(zhuǎn)至梅林網(wǎng)供電；皇崗站、雅苑站、濱河站和黃貝嶺站的10 kV備自投裝置先后動作，將其失壓母線轉(zhuǎn)由其他運行主變壓器供電，以上7個站備自投裝置均正確動作。崗廈站110 kV備自投裝置正確動作后，由110 kV濱廈線供電清水河站、中航站、經(jīng)貿(mào)站和東湖站220 kV母線及部分負荷。

2.2.2 事故后電網(wǎng)情況

事故導致深圳地區(qū)損失負荷759 MW(含處理過程中深圳電力調(diào)度中心限電負荷，當時深圳電網(wǎng)負荷9 521 MW)，8個變電站全站失壓，分別為110 kV益田站、安良站、丹竹頭站、大芬站、樟樹布站、崗頭站、木古站及220 kV水貝站；3個220 kV變電站部分母線失壓，分別為梅林站220 kV#2母線、皇崗站220 kV#2母線、濱河站220 kV#2及#6母線(事故前，該片區(qū)負荷由梅水線單供)。

110 kV崗廈站110 kV備自投動作合上110 kV濱廈線1275開關(guān)，由110 kV濱廈線供電清水河站、中航站、經(jīng)貿(mào)站和東湖站220 kV母線及部分負荷，該線路負荷達300 MW，過載非常嚴重。

另外，因深圳片網(wǎng)大量負荷損失，造成“500 kV嶺鯤甲乙線+鵬深甲線”送出斷面嚴重過載，負荷達到4 150 MW(正?？刂颇繕藶? 100 MW)。深圳站220 kV母線失壓后，深圳片區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 深圳站220 kV母線失壓后深圳片區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.2.3 事故處理過程

事故發(fā)生后，廣東電力調(diào)度中心與深圳電力調(diào)度中心迅速取得聯(lián)系，充分溝通事故信息，協(xié)商事故處理分工和原則，各負其責，密切合作，積極采取有效的措施進行事故處理。

(1)因500 kV嶺鯤甲乙線+鵬深甲線負荷達到4 150 MW，廣東電力調(diào)度中心即令嶺澳A廠、嶺澳B廠共減負荷600 MW，同時聯(lián)系中電控股有限公司(以下簡稱中電)取消廣東購電計劃(當時中電向廣東輸送電力500 MW)，為盡快消除斷面過載，中電曾短時吸收廣東300 MW電力，控制500 kV嶺鯤甲乙線+鵬深甲線負荷不高于3 100 MW。

(2)深圳電力調(diào)度中心通過供電方式調(diào)整以及緊急事故限電等手段，控制110 kV濱廈線不超過正常限流值。

(3)廣東電力調(diào)度中心逐步恢復深圳站、水貝站220 kV母線及相關(guān)設備正常運行。

3 事故原因分析

3.1 同一變電站內(nèi)短時間內(nèi)接連發(fā)生設備事故

2012-04-10 T 18：45，500 kV深圳站220 kV深清甲線A相開關(guān)爆炸起火，清水河站側(cè)深清甲線開關(guān)同時三相跳閘，爆炸沖擊導致深圳站深清甲線B，C相開關(guān)開啟閉鎖分閘功能，同時造成站內(nèi)深清乙線C相開關(guān)支持瓷瓶套管產(chǎn)生明顯裂痕。

20：30，深圳站在執(zhí)行調(diào)度指令隔離深清甲線開關(guān)的過程中，220 kV深東甲線B相刀閘支持瓷瓶突然斷裂，導致深圳站220 kV母線全部失壓。

短時間內(nèi)同一變電站內(nèi)接連發(fā)生3個220 kV設備復合故障，導致調(diào)度員在處理事故時安全裕度不足，最終導致大面積停電事故。

3.2 樞紐變電站220 kV雙母接線方式抵御電網(wǎng)風險能力弱

為有效控制短路電流、高低壓電磁環(huán)網(wǎng)給系統(tǒng)運行帶來的風險，圍繞1個或2個500 kV變電站采取輻射型供電的運行方式成為220 kV電網(wǎng)的主要運行方式[10-12]。這種方式對500 kV變電站可靠性要求較高，一旦變電站發(fā)生故障，波及范圍較大。深圳站采用雙母線結(jié)構(gòu)，若1條母線停運，就會導致220 kV出線全跳；若在倒母線切換操作過程中發(fā)生母線故障，同樣會導致220 kV出線全跳，波及范圍相當大。

4 深圳電網(wǎng)構(gòu)架改進建議

4.1 有效控制500 kV站220 kV母線失壓波及范圍

(1)500 kV站220 kV側(cè)母線及樞紐220 kV站點220 kV母線應至少采用雙母雙分段結(jié)構(gòu)。500 kV站220 kV側(cè)母線及樞紐220 kV站點220 kV母線至少采用雙母雙分段的結(jié)構(gòu)，控制每段母線的出線條數(shù)，即控制母線故障后波及的范圍，對于220 kV出線12回以上的，建議采用雙母三分段結(jié)構(gòu)。

(2)各獨立分區(qū)間應具備足夠的互供互備能力。220 kV，110 kV各分區(qū)間須有足夠的備用線路，尤其是珠三角及沿海臺風密集地區(qū)，以提高片區(qū)間互備互供能力，既能提供事故支援，又能增加轉(zhuǎn)供電能力，同時還能為備自投等安全措施提供條件。在獨立分區(qū)電源失去時，可利用聯(lián)絡線、備自投裝置快速恢復供電；在供電能力不足時，利用互供互備能力，可滿足系統(tǒng)需求。各分區(qū)間的互備能力，應滿足至少該區(qū)總負荷80%以上的負載。

(3)加強備自投裝置的配置，減少故障情況下的負荷損失。備自投裝置是減少負荷損失的重要措施，建議加強220 kV，110 kV等站點備自投的配置，將備自投裝置作為220 kV，110 kV站點的標準配置，在互供互備能力足夠的情況下，采取自投措施，最大限度減少負荷損失。

4.2 改進樞紐變電站倒母線的操作方式

現(xiàn)有220 kV母線倒閘操作，在正常方式下均采用熱倒方式，即合上另一側(cè)母線刀閘后再拉開本側(cè)母線刀閘。在倒閘操作中，若母聯(lián)開關(guān)跳閘則會導致帶負荷拉刀閘，所以在倒閘操作中需將母聯(lián)開關(guān)操作電源取下，但此方式增加了倒閘過程中因設備故障而導致雙母失壓的風險。因此，建議樞紐或重要變電站進行倒母線操作時，可采用“先拉后合”出線設備停電的方式，但此方式必須先確保設備停電涉及電網(wǎng)運行風險可控，且不會導致事故限電或嚴重窩電。

4.3 加強對深圳電網(wǎng)的可靠備用及技術(shù)支援

(1)優(yōu)化500 kV主網(wǎng)運行方式，尤其是做好與中電聯(lián)網(wǎng)方式、粵東電力外送等有關(guān)的運行方式安排，做好深圳媽灣電力有限公司、深圳能源集團東部電廠、粵電集團惠州天然氣發(fā)電公司、中國神華能源股份有限公司國華惠州熱電分公司、廣前電力有限公司、美視電力工業(yè)有限公司、嶺澳核電站開、停機方式安排，維持深圳電網(wǎng)主網(wǎng)運行方式、供電能力的相對穩(wěn)定。

(2)通知惠州供電局、東莞供電局，加強廣東省網(wǎng)與深圳電網(wǎng)聯(lián)絡設備的運行維護，確保深圳電網(wǎng)供電的可靠性。

(3)廣東電力調(diào)度中心需加強與深圳電力調(diào)度中心的日運行風險評估及溝通工作，及時掌握110 kV線路運行方式調(diào)整情況，校核穩(wěn)控系統(tǒng)、備自投方式的適應情況，配合協(xié)調(diào)深圳電力調(diào)度中心做好設備缺陷處理、隱患排查后設備檢修的停電方式安排及運行風險預警工作，做好設備倒閘操作期間風險評估及控制工作。

5 結(jié)束語

通過對500 kV深圳變電站220 kV母線全部失壓事故進行分析及總結(jié)，暴露出當前深圳電網(wǎng)在運行、規(guī)劃等方面亟待完善的問題，為排除深圳電網(wǎng)潛在運行風險，提升電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)度運行水平，增強電網(wǎng)抵御嚴重事故的能力提供經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]國家電力調(diào)度通信中心.電網(wǎng)調(diào)度運行實用技術(shù)問答[M].北京:中國電力出版社，2000:35-36.

[2]湯涌，卜全廣，易?。《取?·30”“7·31”大停電事故分析及啟示[J].中國電機工程學報，2012，32(25)：167-174.

[3]曾慶禹.我國未來電網(wǎng)建設從巴西電網(wǎng)大停電應吸取的經(jīng)驗[J].電網(wǎng)與清潔能源，2010，26(2)：3-8.

[4]方勇杰．美國“9·8”大停電對連鎖故障防控技術(shù)的啟示[J].電力系統(tǒng)自動化，2012，36(15)：1-7.

[5]陳亦平，洪軍．巴西“11·10”大停電原因分析及對我國南方電網(wǎng)的啟示[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010，34(5)：77-82.

[6]周保榮，柳勇軍，吳小辰，等.巴西2009年11月10日大停電事故及其啟示分析[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2010，4(1)：23-28.

[7]鄒江峰，章顯亮．巴西“2009·11·10”和“2011·2·4”大停電事故及啟示[J].中國電力，2011，44(11)：19-22.

[8]林偉芳，孫華東，湯涌，等.巴西“11·10”大停電事故分析及啟示[J].電力系統(tǒng)自動化，2010，34(7)：1-5.

[9]薛禹勝，肖世杰.從印度大停電透視電力系統(tǒng)的廣義阻塞[J].電力系統(tǒng)自動化，2012，36(16)：1-8.

[10]楊雄平，李力，李揚絮，等．限制廣東500 kV電網(wǎng)短路電流運行方案[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33(7)：104-107.

[11]孫奇珍，蔡澤祥，李愛民，等.500 kV電網(wǎng)短路電流超標機理及限制措施適應性[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33(21)：92-96.

[12]楊振綱，李力，李揚絮，等.廣東電網(wǎng)短路電流超標問題及對策[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2011，5(5)：90-93.