3.21巴西電網(wǎng)停電原因與對(duì)比分析

劉雪濤

【摘 要】本文簡(jiǎn)要的介紹了3.21巴西大停電事故的始末，內(nèi)容包括巴西電力系統(tǒng)的背景分析，事故的經(jīng)過(guò)，也對(duì)停電的經(jīng)過(guò)進(jìn)行了分析。同時(shí)與我國(guó)9.19發(fā)生的錦蘇雙極閉鎖事件進(jìn)行比對(duì)，闡明了損失功率更大的錦蘇事故沒(méi)有發(fā)生停電，而巴西美麗山事故停電范圍如此大的原因，從中可以看出我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的先進(jìn)性。

【關(guān)鍵詞】巴西電網(wǎng)；停電

2018年3月21日，巴西電網(wǎng)發(fā)生了大停電事故，導(dǎo)致巴西西北部和東北部電力系統(tǒng)與主網(wǎng)解列，北部和東北部至少14州發(fā)生大停電。北部和東北部十四個(gè)州2049個(gè)城市收到嚴(yán)重影響，占比達(dá)到93%（共2204個(gè)城市）。巴西南部，東南部和中西部受到一定程度的影響，包括圣保羅，里約，米納斯，巴拉納，圣塔卡塔琳娜，戈亞斯，托格羅索，南馬托格羅索和聯(lián)邦自治區(qū)共9個(gè)州。電力供應(yīng)中斷甩負(fù)荷19760MW，相當(dāng)于全國(guó)骨干電網(wǎng)當(dāng)時(shí)負(fù)荷的25%。嚴(yán)重影響了巴西人民正常的工作和生活，地鐵和有軌電車(chē)停運(yùn)，交通燈斷電，多個(gè)城市出現(xiàn)混亂，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

一、巴西電網(wǎng)停電的原因

1.背景分析

巴西是一個(gè)多水的國(guó)家，水資源十分豐富，受自然條件的限制，巴西的發(fā)電的主要來(lái)源便是水力發(fā)電。截止2015年年底，巴西全國(guó)發(fā)電量達(dá)到5414億千瓦時(shí)，水力發(fā)電占到總發(fā)電量的71.1%，火力發(fā)電達(dá)21.3%，風(fēng)力發(fā)電達(dá)3.7%以及核能發(fā)電2.8%。由于巴西地區(qū)各城市發(fā)達(dá)程度不同，負(fù)荷主要集中在了東南沿海，但是水力資源缺集中在了西部和北部，因此，巴西的輸電呈現(xiàn)“西電東送，北電南送”的格局，與我國(guó)的“西電東送”十分相似。巴西的國(guó)土遼闊，有854.74萬(wàn)平方公里。如此遠(yuǎn)距離的輸電，勢(shì)必工程浩大。但是，受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約，巴西的電力系統(tǒng)卻十分薄弱，無(wú)法承受巨大的沖擊，這也是本次事故出現(xiàn)的主要原因。

2.事故經(jīng)過(guò)

15時(shí)48分，因巴西欣古（xingu）換流站交流側(cè)500kV斷路器故障，使得帕拉州貝羅蒙特美麗山（Belo Monte）水電站送出線(xiàn)路失壓，導(dǎo)致貝羅蒙特（Belo Monte）水電站脫網(wǎng)。

15時(shí)50分，國(guó)家電力調(diào)度中心（ONS）發(fā)出緊急通報(bào)，全國(guó)十四個(gè)州失電。受巴西東北部電網(wǎng)主力電源脫網(wǎng)影響，引發(fā)系統(tǒng)崩潰，造成巴西全國(guó)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（SIN）18000MW負(fù)荷損失，并且導(dǎo)致與巴西南部（負(fù)荷中心）電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)的±800kV巴西美麗山直流輸電系統(tǒng)閉鎖，南部區(qū)域損失負(fù)荷達(dá)到4200MW。

3.事故分析

首先，由于美麗山發(fā)電站的出線(xiàn)路中欣古換流站的斷路器校準(zhǔn)發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致原本應(yīng)該將設(shè)置為4000MW的整定值錯(cuò)誤的設(shè)置成了3700MW，當(dāng)線(xiàn)路的負(fù)荷超過(guò)3700MW時(shí)，斷路器的繼電保護(hù)動(dòng)作，斷路器自動(dòng)跳開(kāi)，直接導(dǎo)致美麗山變電站出現(xiàn)失壓，使得±800kV巴西美麗山直流輸電系統(tǒng)出現(xiàn)雙極閉鎖，輸電線(xiàn)路輸送中斷，缺額負(fù)荷達(dá)到4500MW。美麗山發(fā)電站的脫離主電網(wǎng)后，電力系統(tǒng)并沒(méi)有及時(shí)切除負(fù)荷，自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)開(kāi)始從其它線(xiàn)路分配負(fù)荷，導(dǎo)致與之相連的其它線(xiàn)路和發(fā)電廠(chǎng)過(guò)載。由于這些發(fā)電廠(chǎng)的一次調(diào)頻能力有所不足，旋轉(zhuǎn)備用不足，當(dāng)負(fù)荷過(guò)載之后，發(fā)電機(jī)組的頻率極具下降，嚴(yán)重偏離電網(wǎng)的額定頻率，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率過(guò)低時(shí)，發(fā)電機(jī)失去同步，同樣被解列出電網(wǎng)。

巴西電網(wǎng)3.21的停電過(guò)程及分析如上，根本原因有二，一是斷路器校準(zhǔn)工作出現(xiàn)問(wèn)題，二是巴西電網(wǎng)薄弱，發(fā)電廠(chǎng)一次調(diào)頻普遍不過(guò)關(guān)，無(wú)獨(dú)有偶，在我國(guó)錦蘇直流工程也曾發(fā)生過(guò)類(lèi)似的問(wèn)題，切斷的負(fù)荷高達(dá)4900MW，比美麗山直流線(xiàn)路切斷的還要多，但是我國(guó)電網(wǎng)卻承受住了這一次沖擊。

二、9.19錦蘇直流雙極閉鎖事件

錦屏-蘇州直流輸電工程曾是我國(guó)容量最大的直流輸電工程輸送功率最高可達(dá)7200MW，輸電距離2090KM。2015年9月19日21：58：02，錦蘇特高壓直流發(fā)生雙極閉鎖，損失功率高達(dá)4900MW，閉鎖后，華東電網(wǎng)出現(xiàn)較大功率缺額，電網(wǎng)頻率急劇下降，所幸，我國(guó)電網(wǎng)十分堅(jiān)強(qiáng)，并沒(méi)有發(fā)生停電情況，在故障發(fā)生240s后，電網(wǎng)頻率恢復(fù)到50Hz，雖然損失功率較多，但是并沒(méi)有出現(xiàn)電網(wǎng)解列的情況。對(duì)比兩個(gè)事故，3.21美麗山水電站故障損失功率4500MW，而錦蘇雙極閉鎖損失功率4900MW，錦蘇雙極閉鎖事件損失的功率更多，可是卻沒(méi)有造成大停電事故，足見(jiàn)我國(guó)電網(wǎng)的先進(jìn)性和穩(wěn)定性。

關(guān)于錦蘇直流雙極閉鎖，故障發(fā)生后，線(xiàn)路周?chē)髡＿\(yùn)行的發(fā)電機(jī)組將一部分旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，造成電網(wǎng)頻率下降，故障后13s，頻率下降至最低值49.56Hz，下降了0.41Hz，此時(shí)，在各機(jī)組一次調(diào)頻的作用下，發(fā)電機(jī)發(fā)電增加至48850MW，此時(shí)頻率已經(jīng)回升至49.7Hz，緊接著AGC（Automatic Generation Control，自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)）也開(kāi)始啟動(dòng)，增加蘇州地區(qū)的供電量。此外，故障發(fā)生后，立即通知蘇錫地區(qū)電廠(chǎng)緊急加大出力，通知大唐吳江，望亭燃機(jī)等燃?xì)鈾C(jī)組緊急增開(kāi)機(jī)組發(fā)電，保證蘇州地區(qū)的電網(wǎng)支撐。

從上面這一系列的處理措施可以看出，我國(guó)電網(wǎng)對(duì)各類(lèi)事故的預(yù)防措施做的十分充分，反應(yīng)迅速，錦蘇直流輸電線(xiàn)路建成之后，南京理工大學(xué)便對(duì)線(xiàn)路閉鎖進(jìn)行了足夠的分析，分析結(jié)果指出，即使出現(xiàn)雙極閉鎖，江蘇電網(wǎng)的重要線(xiàn)路接近滿(mǎn)載，但仍未超過(guò)限額，系統(tǒng)仍然可以保持功角的暫態(tài)穩(wěn)定，但是頻率仍然會(huì)下降，可以說(shuō)，錦蘇直流閉鎖事故沒(méi)有造成大停電，要?dú)w功于我國(guó)電網(wǎng)嚴(yán)格甚至近乎刻薄的安全要求。

而反觀巴西電網(wǎng)，機(jī)組一次調(diào)頻能力不足，沒(méi)有足夠的后備用容量投入，錦蘇雙極閉鎖之后，我國(guó)電網(wǎng)僅靠一次調(diào)頻和旋轉(zhuǎn)備用就可以將供電量恢復(fù)到原本的水平。此外，事故發(fā)生后，可以迅速?gòu)钠渌貐^(qū)調(diào)動(dòng)電量，彌補(bǔ)華東電網(wǎng)的缺額。這也要?dú)w功于我國(guó)電網(wǎng)各層次聯(lián)系緊密，巴西電網(wǎng)架構(gòu)卻相對(duì)薄弱，這也是近年來(lái)巴西電網(wǎng)事故頻發(fā)的原因。最后，還有一點(diǎn)尤為重要的原因，在我國(guó)電網(wǎng)的建設(shè)中，有嚴(yán)格的后備措施，居安思危，嚴(yán)苛的考慮各種可能出現(xiàn)的事故并安排解決辦法。