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——编者注)。
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。
按图5所示的中国电网结构所示六大区基本都仅用直流联网,就完全避免连锁反应, 很安全,是不会发生重大停电的原因之一。
(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。
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。
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。
(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。