根據國家電監會以及中國企業投資協會有關資料表明,2006年7月1日20:48,華中(河南)電網發生重大電網事故--“7·1”電網事故,這是建國以來中國最大一起電網事故。該事故導致華中(河南)電網多條500千伏線路和220千伏線路跳閘、多臺發電機組退出運行,電網損失部分負荷,造成河南5市停電,并影響到周邊湖北、湖南、江西等各省電網。
根據有關資料,河南500kV嵩鄭雙回線繼電保護誤動作跳閘,原線路178萬千瓦的負荷完全轉移到和它電磁環網的220kV系統,先過負荷繼而全網穩定破壞,系統振蕩不僅波及西到四川、南到湖南、東到江西的華中全網,而且波及北到華北電網。發電機組共26臺跳閘、出力損失600多萬千瓦。華中和華北的弱聯系單回500kV聯絡線手動解列。華中電網頻率下降到49.1Hz,負荷損失近380萬千瓦。
華中電網自1982年8月7日丹漢線故障引起穩定破壞事故以來,24年來一直保持安全穩定。這次華中電網事故雖未造成全網大停電,但在歷史上是我國電網事故波及的范圍最廣,跳閘的發電機組最多,是20年來全國罕見的電網事故。
2006年7月1日華中電網事故造成了失穩振蕩,波及華中全網,由于西北、華東、華南對華中都是直流穩控聯網的分區結構,所以都不受到事故波及影響。這恰恰再次證明直流穩控聯網的分區原則,完全保證任一大區事故不會影響其他大區。
一般認為,在區域電網中,一旦有事故出現可以很快把事故危害縮小到較小的范圍。華中電網河南“7?1”大停電事故就是最好的例證。但全國交流1000千伏聯網就打破這個原則,任一事故都會波及全國、造成全國性大停電的高風險。對特高壓來說,交流里面任何一個部分發生自然災害,或是人為操作的失誤,危害就會很快波及全國。20多年前,我國按照分層分區原則建立了六大區域的分區電網,分區的主要理念是避免發展成為一個全國交流強聯電網,這樣可以避免一個大區事故影響相鄰大區。
一、事故的發生和擴大原因
1.引起事故的原因
500kV雙回線跳閘的原因是采用了不可靠的國外ABB保護-光纖通道的分相電流差動。按我國發展的這種保護,必須判別線路出現故障、即有電流突變使起動元件起動時,才允許短時比較線路兩側電流、再判別為線路內部故障時才允許跳閘,這是保證可靠性的重要環節。但這ABB保護卻沒有這一環節,長時的在比較兩側電流,一旦通道異常就首先使嵩鄭Ⅱ線跳閘。負荷即轉至嵩鄭Ⅰ線,該線保護本應動作發出過負荷信號,但卻錯誤地發出跳閘命令,10秒后將這一回線路也跳掉了。
2.事故擴大的主要原因是500kV和220kV電磁環網
所謂電磁環網是指高一級電壓網絡與經過變壓器相聯的低一級電壓網絡并列運行。兩回500kV線跳閘后,所送178萬負荷,立即轉移到電磁環網運行的220千伏系統,5回220千伏線路相繼跳閘,后發生系統振蕩。波及西到四川的華中全網和北到華北電網,振蕩過程中川渝電網與華中主網解列,華北電網與華中電網手動解列。
3.26臺機組跳閘是這次事故擴大的另一原因機組跳閘總出力600多萬千瓦、系統周波下降,低頻減載切除近300萬千瓦是這次事故擴大的另一原因。
二、從事故中吸取的經驗教訓
1.這次事故為甚么沒有波及全國?
這次事故不可能波及全國的關鍵,是由於20多年來全國已根據李鵬1981年主持全國電網穩定會議發布的“電力系統安全穩定導則“以及技術導則(后合并為一個導則,由國家經貿委在2001年發布),按此導則規定的分層分區原則建成如右圖所示的六大區分區結構和聯網方式。
交流電網范圍愈大,事故波及的范圍愈大。但直流輸電具備穩控作用,兩個交流電網通過直流方式聯網,任一側事故都不會波及另一側。所以這次華中電網振蕩根本不會波及和它以直流穩控聯網的西北、華東和南方大區,這就是直流聯網限制了事故擴大的基本作用。
華中和華北是交流聯網,振蕩必然波及了華北,但由於是弱聯系聯網,如果在振蕩一開始能迅速自動的將聯網的單回500kV線路解列,就可避免華北電網損失。按規定聯網線路應有自動解列,但在這次事故依靠人工解列總要延誤一定時間,在這段時間振蕩仍然波及華北電網。大區間交流弱聯系聯網非長遠之計,最安全可靠的還是直流穩控聯網。
采用直流輸電來保證任一大區事故不影響其他大區,以及作遠距離輸電是我國20年來的實踐經驗。從第一回葛滬直流聯網工程,三峽送出工程和2003~2004年金沙江工程的討論,包括西北直流背靠背工程,一致認為直流聯網非常必要,三峽和金沙江遠距離皆應以純直流送出,近處才以交流500kV輸送,上述工程都經過了”公開、民主、科學、自由”的討論,使全國電網工作者達成了共識。從三峽直流安全送電多年得以證明,不僅確認了遠距離輸電采用純直流方式最為安全、經濟,同時直流輸電的采用確實限制了交流電網的擴大,從結構上也為交流電網本身的安全提供了有利條件。這次事故中,減低三峽東送和南送的直流輸電的電力,有利於華中電網振蕩的平息。
2.這次事故為甚么沒有造成華中全網大停電?
這次事故中,系統振蕩為甚么不會造成華中全網大停電?由於全國都具備了導則規定的第三道防線,發生振蕩時,任何線路和發電機組繼電保護在振蕩時都應可靠閉鎖,不應跳閘(除非極罕有的條件下,振蕩中心穿越極少數發電機及其升壓變者例外),以防止系統崩潰瓦解,繼續保持系統的完整性,系統即可在短時內自動恢復再同步。這是我國消除振蕩、恢復正常運行、防止大停電的的最快速、有效的方法。但是有的發電機組保護配置不當或過於靈敏,在系統振蕩時跳閘,是不符合第三道防線–保持系統(包括機組)完整性的原則。
3.電磁環網問題
按現行<電力系統安全穩定導則>規定:“應避免和消除嚴重影響電網安全穩定的不同電壓等級的電磁環網”。在電網發展過程,電磁環網必然存在一段時間,但必須采取相應自動控制措施防止擴大事故。華中是全國最早建設500kV電網,經歷20年,大部電磁環網皆已解開,但河南鄭州以北祗是雙回500kV線構成的不夠緊密的網絡須反而220kV網絡幾年較緊密,以致這次跳閘的500kV嵩鄭雙回線卻仍和220kV線路構成電磁環網,但沒有實現一旦環網故障的保電網安全穩定的自動措施。這一不符合現行導則的電網分層原則問題,是事故擴大的主要關鍵。
1996年5月28日華北電網曾發生罕見的系統振蕩事故,振蕩延續1分46秒才平息,擴大成振蕩的原因也是500kV和220kV電磁環網。
4.大機組不正常跳閘問題
26臺發電機組在電網異常波動和振蕩時跳閘是事故擴大的另一個原因,是建國以來機組跳閘最多、影響最嚴重的一次事故。2003年8月美加大停電事故中,失穩前有20臺機組跳閘,失穩后有488臺機組跳閘,總共508臺。跳閘是由於失步、失磁、過勵磁、低勵磁、過電流、低電壓、低頻、逆功率、熱機控制等保護動作,動作原因是由於保護的配置不當、整定過於靈敏、和當地電網保護不配合等等。508臺機組跳閘成為美加電網四分五裂后,形成很多的孤立網區,由於供需嚴重不平衡,而造成大停電的關鍵。華中電網機組跳閘是由於失步保護整定過於靈敏,失磁保護整定錯誤和過流、過負荷保護配置和整定不當等原因,是美加508臺機組跳閘原因的主要部分。
責任編輯: 中國能源網