和世界重大停电事件比较 分析印度大停电

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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）。

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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。

(1) 捆在一起的电源/输送网路结构造成全停的危险。

图1可见发生三次重大停电的东网将电源都捆在一起，又将所有11回交流和一回直流线路都并列的捆在一起东电西送。一旦线路或变电站故障跳闸，负荷立即转移到并列的回路又过负荷跳闸，这样的连锁反应最后会造成整个系统失稳振荡。

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中国《导则》有“分散外接电源”的规定,如图2所示,外接电源都应以“点对网”

的方式输电，任一外送电源/线路故障，负荷不会转移引起连锁反应,只损失少数电力，不影响全网安全。 (2)印/美的保护方式易发生过负荷跳闸。

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世界最严重的2003年美加大停电，在线路故障跳闸而将负荷转移到并列的线路时，很易造成距离保护过负荷跳闸，

图3就表达了跳闸的过程，负荷转移时，不但增有功而且增无功电力，使美/印应用的方向阻抗易过负荷跳闸。 我国(图4)从保护技术上有很强的防止负荷转移“连锁跳闸”能力，作为后备的距离保护原理，由易过负荷误动的方向阻抗圆改进为四边形等措施并缩短其保护范围，以防止过负荷“连锁跳闸”，线路永久性故障时，切除部分送端机組以降低剩余线路的过负荷，基本解决了负荷转移“连锁跳闸”问题。

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(3)对系统失稳振荡的两种处理方式。

一旦振荡，印度采用美国所谓保护设备的技术准则，有关的线路都立即跳闸，结果送端发电机组频率过高都跳闸，受端发电机组频率崩溃也全停，结果是全网崩溃大停电。这就是2001年1月2日印度北部电网大停电的原因，2012年负荷大增，同样的电网结构发生故障时负荷转移、连锁反应更为严重，从电网结构和继电保护基本原理上,如不改用中国《导则》的经验作重大改革，还将再发生更严重的重大停电灾难。

中国《导则》规定的“第三道防线”, 一旦失稳，所有线路和绝大多数发电机都不跳闸，短时内即自动恢复同步运行，避免了大停电。下面论述的2006年7月1日华中电网事故就典型实例。

4. 世界重大停电实践和中国的安全经历

为什么印度电网结构和继电保护基本原理上存在重大停电危险？还得从北美电网发展的历史说起。1965年11月9日发生全世界第一次北美纽约重大停电，美加两国决定于1966年成立北美电力可靠性委员会(NERC)，以解决大停电问题。然而至今美加都没能合理解决造成大停电的系统(电源/电网)结构问题，例如《NERC规划准则(G12, 1997)》根本没有对系统结构规划作具体规定，只对系统运行、继电保护等提出不合适的技术标准，结果使美加共发生严重的10次重大停电。特别是NERC成立37年后发生了世界上最严重的2003年美加大停电,即由美加两国组成工作组发表了三个报告,包括NERC的技术分析报告都根本没有分析造成事故的关键是电源/电网结构问题,既然不承认结构是问题,所以多年来仍让各个电力公司自由发展。

然而美国电科院和直流联网（DC Interconnect）公司在2008年1-2月IEEE Power &

Energy期刊发表报告，研究了美欧多次重大停电，建议在电网结构上将美国东部网(EI -

7.55亿千瓦)应用直流隔离分为四个交流区，同时也适用于美国西部网(WI - 2亿千瓦) 和西欧(5.3亿千瓦), 这可以说是美欧在电网结构上解决重大停电的起步策略，但至今尚不知NERC是否确认？政府部门是否关注？2007年CIGRE在日本大阪召开的电网会议时，美国电科院Dr. Ram Adaba 听到我国系统发展策略报告后，主动问及我国电网结构经验并得到有关资料，可能对它们有关的分区结构建议有所帮助。

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 …… 此处隐藏：3292字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……