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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[1],为防止美欧多次重大停电,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)电网, 这可以说是美欧在电网结构上解决重大停电的起步策略。2007年国际大电网CIGRE在日本大阪召开会议时,美国电科院Dr.Ram Adaba 听到我国系统发展策略报告[2]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。他们报告提出美国再分区的建议至今末能执行,但值得注意的近年具备世界上最宠大交流电网的欧洲却接受了改造电力系统结构经验,采用直流分区;目前已应用42套直流作隔离设施,将欧洲分很多“分区”[3]以提高电力系统的可靠性和防止系统大停电。这说明中国电网结构的安全经验已得到世界的重视。
日本面积小,37.8万平方公里,近3亿千瓦负荷,用直流或单(个别双)回交流500kV联网分为9大区,结构安全,就不会发生失稳大停电;1987年东京重大停电是无功不足,电压崩溃造成。世界重大停电中祗有一次是电源结构安全问题,就是2011年3月11日日本福岛第一核电站早期核堆安全水平低,被地震/海嘯摧毁。
二、国内电网重大典型事故
1970至1980年我国共发生210次失稳事故,1981年颁发《电力系统安全稳定导則》后,随着逐步实行分层、分区、分散外接电源时,事故开始减少,1981至1990年发生62次,1991年以后更大幅度减少,下面列出损失最严重的电网重大典型事故。
1. 2006年7月1日华中电网失稳事故 - 中国有史以来最严重事故,负荷损失379.4万千瓦(远小於每次损失超过800万千瓦的25次世界重大停电)
事故始发是20:48河南省嵩山至郑州500kV双回线进口的保护误动跳闸,分解成南北两个500kV网,因其500和220kV电磁环网,跳闸后178.4万千瓦负荷转移到南北相联的6回220kV线路,其中3回过负荷跳闸后即失稳振荡。
由於华中和华北两大分区以单回交流线联网,振荡不旦波及华北电网,而且从录波证明20:48时此联网线北送50万千瓦,20:59:44开始振荡时此联网线南送117万千瓦, 可见它是促进华中失稳,而且延长振荡恢复同步的时间。
华中电网由於违反《电力系统安全稳定导则》而存在不安全的500/220kV电磁环网结构,造成全网失稳振荡。此次振荡不能波及西北、华南和华东是因按《稳定导则》分区原则实现了直流联网;但短时波及了华北,而由其单回联络线解列而终止。这次事故末造成全网大停电,因为《稳定导则》的第三道防线 – 失稳的线路和发电机都不跳闸,从而失稳后6分5秒恢复同步正常运行。但发电厂未贯彻好《稳定导则》,仍有16台机组跳闸、共26台机组停运,结果频率降到49.1Hz,负荷损失379.4万千瓦,(相当原负荷的6.3%)。
由图1可见,由於河南违反《导则》保持500/220kV电磁环网。所以在500kV嵩郑双回线跳闸后,华中500kV电网被分割成南北两部分,而中间由复杂结构中6回220kV线路相连。原嵩郑双回的178万千瓦潮流全部转移到220kV线上,首先引起一回过负荷跳闸,继而负荷转移,相继引起第二和第三回220kV过负荷跳闸,结果是重负荷叠加在联系阻抗增大的回路上, 从第一回线过负荷跳闸到发展为华中500/220/500kV串联弱电网失稳振荡经历了5分44秒,造成失稳振荡。
2. 1994年5月25日南方电网失稳瓦解事故
广东大亚湾1号机试验时意外跳闸,贵州送出电力上升失稳,天平线装设美国GE的距离保护不能如国产能防止失稳跳闸而跳闸,结果系统瓦解损失173万千瓦。
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