美國洛杉磯912大面積停電事故及啟示

5、 Ilitrbur 虹 Havnes 電「 Sc alter aaod 站 的230 kV母線1和母線2的斷路器失靈保護，結(jié)果保護動作跳 掉了 RS-E變電站230 kV母線1和母線2的全部斷路器（42個）， 這兩條母線停電。此前，洛杉磯水電局已更換了22個變電站的硬件 設(shè)備，這22個變電站都是在同一個設(shè)備盤上有變壓器保護和斷路器 故障保護。僅僅是RS-E變電站的設(shè)備更換不包括斷路器故障保護， 由于圖紙中出現(xiàn)了錯誤，造成工人切錯了控制電纜，引發(fā)了這次事 故。 三、事故的發(fā)展及恢復(fù)過程 RS-E變電站230 kV母線1和母線2的停電，斷開了洛杉磯市 的環(huán)網(wǎng)，同時也停掉了

6、 RS-E變電站的全部負(fù)荷及Van Nuys變電 站的負(fù)荷（Van Nuys變電站是由RS-E變電站通過放射形線路供 電的）。Burbank變電站也是RS-E變電站的放射形負(fù)荷，當(dāng)時的運 行方式Burbank變電站與RS-E變電站是斷開的，它 僅僅與 Glendale相連接。 由于向洛杉磯市環(huán)網(wǎng)供電的線路只有Rin-Rs變電站的兩條500 kV線路、RS-E變電站的一條500 kV線路和RS-B變電站的兩條 287 kV線路。環(huán)網(wǎng)的東部被打開以后，負(fù)荷的轉(zhuǎn)移造成向RS-B變 電站供電的兩條287 kV線路過負(fù)荷，同時也造成向機場和Harbor 地區(qū)供電的兩條230 kV線路過負(fù)荷。嚴(yán)重的過負(fù)

7、荷造成洛杉磯市的 南部和西部電壓降低。 為了穩(wěn)定系統(tǒng)并且提供電壓支持，調(diào)度員立即投入了遙控?zé)o功 償設(shè)備（電容器）。但是，由于電壓的惡化已經(jīng)造成洛杉磯市南部的 Haynes和Scattergood兩個發(fā)電廠的664 MW發(fā)電容量不能穩(wěn)定運 行。 在12點34分到12點38分之間，這664 MW的本地發(fā)電容量 全部因為保護動作與系統(tǒng)解列。由于失去了關(guān)鍵的本地發(fā)電容量的 支持，電壓問題進一步惡化，也加劇了以上提到的那4條線路的過 負(fù)荷程度，洛杉磯市的電網(wǎng)更加接近電壓崩潰。解決電壓崩潰問題， 一是本地電源提供支持（已經(jīng)不可能了）二是切除負(fù)荷。結(jié)果調(diào)度 員開始手動切除Century RS-B變電站、

8、Velasco RS-F變電站和Fairfax RS-D變電站的負(fù)荷。選擇切除這些負(fù)荷的原因是為了減輕過負(fù)荷， 而且這些負(fù)荷主要是居民用戶。手動切除了395 MW負(fù)荷后，電壓 問題減輕了一些，但是過負(fù)荷問題仍然越來越嚴(yán)重。 12點47分，RS-E變電站的運行人員向調(diào)度員匯報了所發(fā)生的 情況并且告訴調(diào)度員可以開始恢復(fù)。12點47分至13點02分，在調(diào) 度員的指導(dǎo)下，RS-E變電站的運行人員開始合閘斷路器，恢復(fù)了洛 杉磯的環(huán)網(wǎng)。 13點02分，由于嚴(yán)重過負(fù)荷，Tarzana-Olypic 3號線路的導(dǎo)線 幅垂了 25英尺與樹接觸發(fā)生短路，保護切除了這條線路。結(jié)果使支 撐洛杉磯西部和南部的剩余

9、3條線路（Tarzana-Olypic 1號線路以及 Victorville-Century 1號和2號線路）進一步過負(fù)荷，電壓降低也更 加嚴(yán)重。13點02分至13點06分，為了挽救系統(tǒng)，開始了第二輪手 動切除負(fù)荷，在RS-D、RS-F、RS-K三個變電站又切除了 249 MW 負(fù)荷。 ADL-RD： Idi LlC-RJNl Burbank 吏電站 Harbor Ikvnes 電廠 一電廠 13點07分，又有6條輸 電線路被保護切除，Glendale 與系統(tǒng)解列。切除的線路包括 Tarzana-Olypic 1號線路以及 ADL-RL： ] & UC-RJN 1 RS-U

10、500kVl |500kV 變電 Mkh-RS JJ __ Victorville-Century 1號和2號線路。這3條線路切除后，洛杉磯的 西部和南部完全與系統(tǒng)分離。系統(tǒng)的負(fù)荷馬上從2787 MW掉到了 966 MW，負(fù)荷損失了 1821 MW。 城市的南部和西部失去供電后，受影響地區(qū)的低頻自動減負(fù)荷 裝置動作，很多負(fù)荷變電站的斷路器跳閘。約30秒后（13點08分）， 當(dāng)該地區(qū)恢復(fù)供電后，這 些負(fù)荷變電站的用戶依 舊沒有恢復(fù)供電。13時 08分，調(diào)度員重新投入 了 Tarzana-Olympic 3 號線路，恢復(fù)該輸電走廊 后，恢復(fù)了 607MW負(fù) 荷。系統(tǒng)負(fù)荷達到1573 MW。

11、 13時09分，為了便于快速恢復(fù)，調(diào)度員要求RS-E變電站的運 行人員改為遠動控制。13時13分Victorville-Century 1號線路恢復(fù) 運行。13時14分，Victorville-Century 2號線路恢復(fù)運行，13時15 分Tarzana-Olympic 1號線路重新投入運行。隨著這三條線路的恢復(fù)， 南部地區(qū)關(guān)鍵的輸電支撐得以恢復(fù)。 13時18分到13 時27分，其余的輸電 線路得以恢復(fù)。13時 41分到Burbank的輸 電線路恢復(fù)供電，到13 變懸 207kV 變電雷VIC-CEN2 Ihrbor Haynes 電「 電廠 時45分Glendale變電站與

12、系統(tǒng)同步并網(wǎng)。 到13時56分，所有的變電站恢復(fù)供電，恢復(fù)了所有能通過遠 動恢復(fù)供電的用戶的供電。 四、事故暴露出的問題以及對我們的啟示 事故的起因是在更換了 22個變電站的設(shè)備后的做最后一個變電 站的設(shè)備時發(fā)生的，而這最后一個變電站又正好與前22個不同，切 了不該切的電纜。為了防止短路，多芯電纜不應(yīng)該同時切，應(yīng)該一 根一根地切。兩個錯誤同時發(fā)生引起了事故。可見現(xiàn)場作業(yè)是不規(guī) 范的。 事故初期僅僅是一個變電站全部停電，如果預(yù)先有針對這類事 故的事故預(yù)案和安控裝置，安控裝置就可以切除一部分負(fù)荷防止負(fù) 荷轉(zhuǎn)移造成的線路過負(fù)荷，防止電壓降低。這次事故與美國8.14大 面積停電事故類似的地方是

13、，在系統(tǒng)需要電源支持的關(guān)鍵時刻，發(fā) 電機反而退出運行，使電網(wǎng)雪上加霜。如果洛杉磯南部的664 MW發(fā) 電容量不退出運行，事故就不會擴大，停電范圍就大大縮小。雖然 美國自己評價這次事故的處理是正確的，但還是充分暴露出切負(fù)荷 不及時、不到位，對洛杉磯這樣的環(huán)網(wǎng)，在事故情況下的負(fù)荷轉(zhuǎn)移 問題沒有預(yù)案，沒有有效的安全控制裝置。 我國大城市電網(wǎng)也存在大量的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，也是受端電網(wǎng)。由于 電力的供需矛盾，受端的備用容量不足，線路也處于大負(fù)荷運行， 對類似事故的負(fù)荷轉(zhuǎn)移問題和電壓支持問題應(yīng)該引起高度重視，特 別是要考慮各種事故預(yù)案，配備考慮整個大城市電網(wǎng)安全問題的安 控裝置。 附件1:事故詳細過程 12

14、時32分，RS-E變電站230-kV母線1和2的繼電保護動作， 變電站的所有線路跳閘，RS-E和RS-S變電站失去全部負(fù)荷； 12時34分，加州和墨西哥可靠性協(xié)會得知了洛杉磯水電局的擾 動； 12時34分到12時38分，Haynes電廠1號和8號及10號機組 及Scattergood電廠的2號和3號機組跳閘； 12時35分到12時37分，Harbor電廠的聯(lián)合循環(huán)及燃氣輪機接 到命令后投入運行； 12時38分到12時39分，為了減少過負(fù)荷和恢復(fù)電壓，手動切 除了 RS-B、F和D的負(fù)荷； 12時41分到12時45分，Castaic電廠1、3、4和5號機組投 入運行； 12時47分，

15、開始恢復(fù)輸電線路，但受到了低電壓和同步角度過 大的限制； 12時53分到13時02分，由于過負(fù)荷，其它輸電線路發(fā)生跳閘； 13時02分，由于線路跳閘，Power Plants電廠1和2與系統(tǒng) 分離； 13時03分到13時06分，為減少過負(fù)荷和恢復(fù)電壓，在RS-D、 RS-F和RS-K變電站進行了手動減負(fù)荷； 13時04分，Valley電廠5號機組投入運行； 13時06分，Harbor電廠1號機組投入運行，但一分鐘后跳閘； 13時07分，由于過負(fù)荷，與通向洛杉磯南部地區(qū)全部輸電線路 跳閘，使 RS-A、RS-C、RS-D、RS-F、RS-G、RS-H、RS-K、RS-L、 RS-N、

16、RS-P、RS-Q及HAL-RS失去所有剩余負(fù)荷。Glendale也與洛杉 磯水電局解列； 13時08分，隨著第一條線路的恢復(fù)，恢復(fù)了洛杉磯南部地區(qū)的 部分負(fù)荷； 13 時 09 分，Harbor-Wilmington A 和 B 保護； 13時09分，隨著系統(tǒng)條件的改善，負(fù)荷開始恢復(fù)； 13時13分到13時27分，主要輸電線路恢復(fù)運行； 13時29分，Valley電廠5號機組跳閘； 13時30分到14時13分，Harbor電廠10到14號機組投入運行； 13時41分，到Burbank的聯(lián)絡(luò)線恢復(fù)運行； 13時45分，到Glendale的聯(lián)絡(luò)線恢復(fù)運行； 13時56分，所有負(fù)

17、荷變電站的負(fù)荷恢復(fù)； 14時07分，輸電全部恢復(fù)； 14時16分，Valley電廠5號機組重新同步并網(wǎng)； 14時23分到15時40分，Harbor電廠1、2和5號機組并網(wǎng)。 表1:用戶停電和恢復(fù)過程 時間 損失的 用戶數(shù) 恢復(fù)的 用戶數(shù) 累計停電 用戶數(shù) 原因 12時32分 203,290 203,290 RS-E和RS-S變電站失去負(fù)荷 12時39分 151,690 354,980 第一輪手動切負(fù)荷 13時06分 88,550 443,530 第二輪手動切負(fù)荷 13時07分 454,462 897,992 由于電力供應(yīng)而損失負(fù)

18、荷 13時08分 141,341 756,651 由于第一條線路恢復(fù) 13時10分 24,840 731,811 開始恢復(fù)負(fù)荷 13時20分 83,930 647,881 繼續(xù)恢復(fù)負(fù)荷 13時30分 93,271 554,610 繼續(xù)恢復(fù)負(fù)荷 13時40分 294,910 259,700 繼續(xù)恢復(fù)負(fù)荷 13時50分 190,390 69,310 繼續(xù)恢復(fù)負(fù)荷 13時56分 69,310 0 主要負(fù)荷全部恢復(fù) 表2：事故損失的電廠機組容量 電廠機組 損失容量（MW） 原因 Haynes 1 100

19、 發(fā)電機失磁 Haynes 8 84 10號機組跳閘以及電壓/頻率保護動作 Haynes10 156 電壓/頻率保護動作 Scattergood 2 70 事故應(yīng)急方案 Scattergood 3 254 逆功率保護動作 事故開始損失 發(fā)電容量合計 664 PP1 Unit 1A 21 從系統(tǒng)分離 PP1 Unit 5A 21 從系統(tǒng)分離 PP2 Unit 3 14 從系統(tǒng)分離 損失發(fā)電容量總計 720 表3：負(fù)荷損失原因 原因 損失負(fù)荷（MW） 用戶數(shù) 失去RS-E/RS-S變電站 392 203,290 手動切負(fù)荷 644 240,240 失去電源 1821 454,462 總計 2857 897,992