國外2起重要停電事故分析及啟示

靳曉凌，代賢忠，張 鈞

（國網(wǎng)能源研究院，北京 102209）

國外2起重要停電事故分析及啟示

靳曉凌，代賢忠，張 鈞

（國網(wǎng)能源研究院，北京 102209）

針對(duì)近年來國際上產(chǎn)生較大影響的大停電事故次數(shù)呈上升趨勢(shì)的情況，主要介紹了土耳其3·31大停電事故和華盛頓4·7停電事故的基本情況，分析了事故中存在的技術(shù)問題、管理問題和機(jī)制問題，并給出了對(duì)我國電網(wǎng)企業(yè)安全管理的啟示。

供電安全；停電事故；事故分析；電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)

0　引言

2015年，土耳其、美國先后發(fā)生大面積和重要機(jī)構(gòu)停電事故。土耳其的停電事故導(dǎo)致其全國81個(gè)省市中的80個(gè)省市電力中斷，7 000萬民眾受到影響。美國首都華盛頓及周邊地區(qū)的停電事故導(dǎo)致美國白宮、國會(huì)、國務(wù)院等聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)出現(xiàn)短時(shí)電力中斷。這2起停電事故對(duì)所在國的生產(chǎn)生活和公眾形象均造成了重大影響。

1　事故基本情況

1.1土耳其大停電事故

土耳其橫跨歐亞大陸，是連接歐洲大陸和地中海以南國家的橋梁，在眾多環(huán)地中海國家中扮演著關(guān)鍵角色。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2015-03-31T10：36，土耳其發(fā)生大規(guī)模停電，其全國81個(gè)省市中的80個(gè)省市出現(xiàn)電力中斷情況，僅有靠伊朗送電的東部城市凡城（Van）未受影響。停電導(dǎo)致土耳其首都安卡拉（Ankara）和最大城市伊斯坦布爾（Istanbul）等多地的市政交通、航班、地鐵和居民生活受到影響，這是自1999年馬爾馬拉地震以來最為嚴(yán)重的停電事故。停電2 h后安卡拉和伊斯坦布爾恢復(fù)了15 %的電力。當(dāng)天下午，伊斯坦布爾恢復(fù)80 %的電力，安卡拉到伊斯坦布爾的高鐵也恢復(fù)運(yùn)營。至當(dāng)天20：40，土耳其才全部恢復(fù)供電。

本次事故后，歐洲電網(wǎng)積極幫助土耳其恢復(fù)供電，與歐洲電網(wǎng)相連的色雷斯（Th race）最先恢復(fù)供電。2015年4月，土耳其與歐洲輸電網(wǎng)運(yùn)營商聯(lián)盟（ENTSO-E）的5年電網(wǎng)互聯(lián)試點(diǎn)項(xiàng)目圓滿完成，正式簽訂了土耳其與歐洲大陸電網(wǎng)永久連接的長期協(xié)議。

1.2華盛頓停電事故

2015-04-07T13：00左右，美國華盛頓特區(qū)和鄰近的馬里蘭州南部的大部分地區(qū)發(fā)生停電事故，華盛頓8 000用戶和馬里蘭州20 000用戶停電，白宮、國會(huì)、國務(wù)院等聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)以及華盛頓市內(nèi)交通受到波及。白宮、國會(huì)大廈在停電數(shù)秒內(nèi)啟動(dòng)了備用電源供電，但美國國務(wù)院辦公大樓備用電源未能立即投運(yùn)，導(dǎo)致停電數(shù)分鐘，直接影響國務(wù)院每日新聞發(fā)布會(huì)的正常召開。14：15，白宮切入正常供電系統(tǒng)。14：30，供電全部恢復(fù)。

2　土耳其大停電事故原因分析

土耳其能源部長表示，該次停電事故與技術(shù)問題和管理不善有直接關(guān)系。

整個(gè)停電事故過程如圖1所示。2015-03-31T01：00，土耳其第三大城市伊茲密爾（Izm ir）某電廠A由于技術(shù)故障停止運(yùn)行（事件1），損失電力供應(yīng)2 000 MW。由于正處晚間負(fù)荷低谷期，靠其他機(jī)組增加出力填補(bǔ)了缺額，系統(tǒng)維持正常運(yùn)行。當(dāng)日10：02，哈塔伊?。℉atay）的阿特拉斯（A tlas）火電廠由于技術(shù)故障停止運(yùn)行（事件2），損失電力供應(yīng)1 200 MW。上述2個(gè)電廠停運(yùn)造成的功率缺額將近事故發(fā)生時(shí)整個(gè)系統(tǒng)負(fù)荷（33 000 MW）的10 %。為了支援功率缺額，土耳其最大的水電站阿塔圖爾克（A taturk）水電站（裝機(jī)2 400 MW）緊急增加出力（事件3）。潮流調(diào)整造成西部向東部送電的輸電線路過載，造成庫庫羅瓦（Cukurova）地區(qū)，包括梅爾辛（Mersin），阿達(dá)納（Adana），奧斯曼尼耶（Osmaniye）和哈塔伊（Hatay）4個(gè)省配電系統(tǒng)停運(yùn)（事件4），進(jìn)而導(dǎo)致伊茲密爾地區(qū)其他發(fā)電廠跳閘（事件5）。3月31日10：44，東南部的迪季萊（Dicle）水電站也停止運(yùn)行，損失電力供應(yīng)110 MW。

圖1　土耳其停電事故過程示意

上述功率缺額造成土耳其電網(wǎng)的異常波動(dòng)，為了預(yù)防事故蔓延波及歐盟國家，歐洲輸電聯(lián)盟將土耳其電網(wǎng)解列（事件6）。這進(jìn)一步破壞了已經(jīng)很脆弱的土耳其電網(wǎng)的穩(wěn)定性，使其陷入孤立無援的狀態(tài)（只有凡城靠伊朗的電力支援未停電），短時(shí)間內(nèi)土耳其東西輸電通道上的7條輸電線路全部斷開（事件7），東、西部電網(wǎng)解列，最終導(dǎo)致了大面積停電事故。

電廠技術(shù)故障是造成土耳其大停電事故的導(dǎo)火索，管理不善是導(dǎo)致事故范圍擴(kuò)大的主要原因。事故發(fā)生時(shí)，幾個(gè)城市的輸電線路同時(shí)安排檢修，在網(wǎng)架不完整的狀態(tài)下長時(shí)間運(yùn)行，造成運(yùn)行可靠性及輸電能力降低，人為增加了電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于土耳其電力系統(tǒng)而言，管理機(jī)制不完善是導(dǎo)致其發(fā)展落后、電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)管控能力不足的重要原因。目前，土耳其只有1家國有發(fā)電公司，發(fā)電量占全國總發(fā)電量的30 %左右，其余70 %左右的發(fā)電量都由私營電站提供。私營電站由于對(duì)電價(jià)不滿，拒絕出售電力，進(jìn)一步造成電力短缺。

土耳其電力工程師協(xié)會(huì)主席埃姆雷表示，長期以來，私營電站一直希望提高電價(jià)，但都遭到政府拒絕。2006年土耳其愛琴海沿岸地區(qū)，就曾發(fā)生過因私營電站不滿電價(jià)而突然拉閘導(dǎo)致大規(guī)模停電的事件。

3　華盛頓停電事故原因分析

該停電事故是由位于馬里蘭州南部、距離華盛頓40英里（1英里=1.609 344 km）處的雷賽維爾（Ryceville）變電站設(shè)備故障引起的。事故過程如圖2所示。該站內(nèi)陶瓷絕緣子脫落，碰到230 kV輸電線路，引起短路造成該站全停，事故擴(kuò)大導(dǎo)致相連的翰威特路（Hew itt Road）變電站、摩根敦（Morgantow n）變電站和Chalk Point變電站停電，與Morgantow n變電站和Chalk Point變電站相連的2個(gè)電廠無法送出電力。這2個(gè)電廠裝機(jī)容量分別為1 288 MW和2 647 MW，占馬里蘭州全部裝機(jī)容量的30 %，上述故障導(dǎo)致華盛頓地區(qū)負(fù)荷中心電壓顯著下降。

引發(fā)此次事故的電網(wǎng)由PEPCO公司負(fù)責(zé)運(yùn)營。由于該公司建設(shè)投入不足、設(shè)備老化，近年來已發(fā)生多起停電事故。根據(jù)華盛頓公共服務(wù)委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2010年P(guān)EPCO公司1.2 %的客戶經(jīng)歷過停電，平均持續(xù)時(shí)間196 m in；2013年0.88 %的客戶經(jīng)歷過停電，平均持續(xù)時(shí)間124 m in。

圖2　華盛頓停電故障示意

根據(jù)美國電力市場的定價(jià)原則，高可靠性供電電價(jià)約為基本電價(jià)的3倍，由供電公司提供備用回路供電。部分用戶不愿承擔(dān)高額的備用電使用價(jià)格，選擇主動(dòng)停電。PEPCO公司數(shù)據(jù)表明，事故發(fā)生當(dāng)日，一些用戶自動(dòng)投入備用供電系統(tǒng)，未發(fā)生停電；另有129處沒有切入備用供電系統(tǒng)，因此發(fā)生主動(dòng)停電，受影響用戶2 179戶。

因簡單的設(shè)備故障引發(fā)2個(gè)主力電源同時(shí)失去，而導(dǎo)致白宮等重要用戶供電得不到保障。這反映出該地區(qū)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)不完善、變電站接線不合理、網(wǎng)架不夠堅(jiān)強(qiáng)、抵御電網(wǎng)事故能力不足的問題。

4　事故教訓(xùn)和啟示

（1） 亟需探索新形勢(shì)下電力健康發(fā)展和安全保障機(jī)制。一些國家電力安全供應(yīng)面臨責(zé)任主體增多、管理難度加大等諸多新問題，相關(guān)監(jiān)管政策適應(yīng)性也亟需完善。

（2） 電力市場要以安全經(jīng)濟(jì)雙趨優(yōu)為原則。美國電力市場以經(jīng)濟(jì)為導(dǎo)向，對(duì)安全性要求下降，造成電網(wǎng)建設(shè)投入不足、設(shè)備老化，運(yùn)行可靠性不高。我國電力市場化改革實(shí)施過程中應(yīng)堅(jiān)持安全經(jīng)濟(jì)雙趨優(yōu)的原則，把握好經(jīng)濟(jì)性和安全性的平衡。

（3） 合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是提高電網(wǎng)安全性的根本途徑。美國華盛頓停電事故中，由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和變電站接線設(shè)計(jì)的不合理，造成本地主力電源同時(shí)失去，無法為所在電網(wǎng)提供支撐，就地平衡亦不能彌補(bǔ)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的脆弱性，造成區(qū)域性停電。

（4） 加強(qiáng)重要用戶供電安全管理。一是重要電力用戶應(yīng)按照規(guī)范要求合理配置供電電源和自備應(yīng)急電源，做好設(shè)備日常維護(hù)，定期開展設(shè)備隱患排查和治理，確保自備電源處于良好狀態(tài)，遇有突發(fā)停電能夠及時(shí)投入；二是加強(qiáng)電網(wǎng)應(yīng)急搶修隊(duì)伍建設(shè)，配置應(yīng)急發(fā)電車和應(yīng)急發(fā)電機(jī)等必要裝備，提高應(yīng)對(duì)處置電力突發(fā)事件能力，保障安全可靠供電。

（5） 高度重視檢修等非全網(wǎng)架方式下的電網(wǎng)安全。我國正處在電網(wǎng)建設(shè)高峰期，設(shè)備檢修、技改、線路搬遷改造、基建施工，以及鐵路、公路、市政工程建設(shè)的配合停電，造成電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)防控難度加大。應(yīng)從電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、季節(jié)氣候特點(diǎn)、運(yùn)行特點(diǎn)及電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)控制力和承受力等因素綜合考慮，降低檢修運(yùn)行方式下的運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 國網(wǎng)能源研究院.基于全業(yè)務(wù)鏈的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控機(jī)制研究［R］.北京：國網(wǎng)能源研究院，2014.

2 ENTSO-E.ENTSO-E annual report 2014［R］. Brussel：ENTSO-E，2014.

3 印永華，郭劍波，趙建軍，等.美加“8.14”大停電事故初步分析以及應(yīng)吸取的教訓(xùn)［J］.電網(wǎng)技術(shù).2003，27（10）：8-11.

4 高 翔，莊侃沁，孫 勇.西歐電網(wǎng)“11.4”大停電事故的啟示［J］.電網(wǎng)技術(shù).2007，31（1）：25-31.

5 何大愚.一年以后對(duì)美加“8.14”大停電事故的反思［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2004，28（21）：1-5.

2015-07-07；

2016-03-16。

靳曉凌（1979-），女，高級(jí)工程師，主要從事電網(wǎng)安全評(píng)價(jià)、智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略、電網(wǎng)發(fā)展分析與評(píng)估方面的研究工作，email：Jinx iaoling@sgeri.sgcc.com.cn。

代賢忠（1986-），男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制方面的研究工作。

張 鈞（1982-），男，高級(jí)工程師，主要從事智能電網(wǎng)發(fā)展、配電網(wǎng)故障診斷、故障選線、故障定位等方面的研究工作。