3.21巴西電網停電原因與對比分析

劉雪濤

【摘 要】本文簡要的介紹了3.21巴西大停電事故的始末，內容包括巴西電力系統的背景分析，事故的經過，也對停電的經過進行了分析。同時與我國9.19發生的錦蘇雙極閉鎖事件進行比對，闡明了損失功率更大的錦蘇事故沒有發生停電，而巴西美麗山事故停電范圍如此大的原因，從中可以看出我國電網建設的先進性。

【關鍵詞】巴西電網；停電

2018年3月21日，巴西電網發生了大停電事故，導致巴西西北部和東北部電力系統與主網解列，北部和東北部至少14州發生大停電。北部和東北部十四個州2049個城市收到嚴重影響，占比達到93%（共2204個城市）。巴西南部，東南部和中西部受到一定程度的影響，包括圣保羅，里約，米納斯，巴拉納，圣塔卡塔琳娜，戈亞斯，托格羅索，南馬托格羅索和聯邦自治區共9個州。電力供應中斷甩負荷19760MW，相當于全國骨干電網當時負荷的25%。嚴重影響了巴西人民正常的工作和生活，地鐵和有軌電車停運，交通燈斷電，多個城市出現混亂，造成了巨大的經濟損失。

一、巴西電網停電的原因

1.背景分析

巴西是一個多水的國家，水資源十分豐富，受自然條件的限制，巴西的發電的主要來源便是水力發電。截止2015年年底，巴西全國發電量達到5414億千瓦時，水力發電占到總發電量的71.1%，火力發電達21.3%，風力發電達3.7%以及核能發電2.8%。由于巴西地區各城市發達程度不同，負荷主要集中在了東南沿海，但是水力資源缺集中在了西部和北部，因此，巴西的輸電呈現“西電東送，北電南送”的格局，與我國的“西電東送”十分相似。巴西的國土遼闊，有854.74萬平方公里。如此遠距離的輸電，勢必工程浩大。但是，受經濟發展的制約，巴西的電力系統卻十分薄弱，無法承受巨大的沖擊，這也是本次事故出現的主要原因。

2.事故經過

15時48分，因巴西欣古（xingu）換流站交流側500kV斷路器故障，使得帕拉州貝羅蒙特美麗山（Belo Monte）水電站送出線路失壓，導致貝羅蒙特（Belo Monte）水電站脫網。

15時50分，國家電力調度中心（ONS）發出緊急通報，全國十四個州失電。受巴西東北部電網主力電源脫網影響，引發系統崩潰，造成巴西全國聯網系統（SIN）18000MW負荷損失，并且導致與巴西南部（負荷中心）電網聯絡的±800kV巴西美麗山直流輸電系統閉鎖，南部區域損失負荷達到4200MW。

3.事故分析

首先，由于美麗山發電站的出線路中欣古換流站的斷路器校準發生錯誤，導致原本應該將設置為4000MW的整定值錯誤的設置成了3700MW，當線路的負荷超過3700MW時，斷路器的繼電保護動作，斷路器自動跳開，直接導致美麗山變電站出現失壓，使得±800kV巴西美麗山直流輸電系統出現雙極閉鎖，輸電線路輸送中斷，缺額負荷達到4500MW。美麗山發電站的脫離主電網后，電力系統并沒有及時切除負荷，自動調度系統開始從其它線路分配負荷，導致與之相連的其它線路和發電廠過載。由于這些發電廠的一次調頻能力有所不足，旋轉備用不足，當負荷過載之后，發電機組的頻率極具下降，嚴重偏離電網的額定頻率，當發電機頻率過低時，發電機失去同步，同樣被解列出電網。

巴西電網3.21的停電過程及分析如上，根本原因有二，一是斷路器校準工作出現問題，二是巴西電網薄弱，發電廠一次調頻普遍不過關，無獨有偶，在我國錦蘇直流工程也曾發生過類似的問題，切斷的負荷高達4900MW，比美麗山直流線路切斷的還要多，但是我國電網卻承受住了這一次沖擊。

二、9.19錦蘇直流雙極閉鎖事件

錦屏-蘇州直流輸電工程曾是我國容量最大的直流輸電工程輸送功率最高可達7200MW，輸電距離2090KM。2015年9月19日21：58：02，錦蘇特高壓直流發生雙極閉鎖，損失功率高達4900MW，閉鎖后，華東電網出現較大功率缺額，電網頻率急劇下降，所幸，我國電網十分堅強，并沒有發生停電情況，在故障發生240s后，電網頻率恢復到50Hz，雖然損失功率較多，但是并沒有出現電網解列的情況。對比兩個事故，3.21美麗山水電站故障損失功率4500MW，而錦蘇雙極閉鎖損失功率4900MW，錦蘇雙極閉鎖事件損失的功率更多，可是卻沒有造成大停電事故，足見我國電網的先進性和穩定性。

關于錦蘇直流雙極閉鎖，故障發生后，線路周圍各正常運行的發電機組將一部分旋轉動能轉化為電能，造成電網頻率下降，故障后13s，頻率下降至最低值49.56Hz，下降了0.41Hz，此時，在各機組一次調頻的作用下，發電機發電增加至48850MW，此時頻率已經回升至49.7Hz，緊接著AGC（Automatic Generation Control，自動發電控制系統）也開始啟動，增加蘇州地區的供電量。此外，故障發生后，立即通知蘇錫地區電廠緊急加大出力，通知大唐吳江，望亭燃機等燃氣機組緊急增開機組發電，保證蘇州地區的電網支撐。

從上面這一系列的處理措施可以看出，我國電網對各類事故的預防措施做的十分充分，反應迅速，錦蘇直流輸電線路建成之后，南京理工大學便對線路閉鎖進行了足夠的分析，分析結果指出，即使出現雙極閉鎖，江蘇電網的重要線路接近滿載，但仍未超過限額，系統仍然可以保持功角的暫態穩定，但是頻率仍然會下降，可以說，錦蘇直流閉鎖事故沒有造成大停電，要歸功于我國電網嚴格甚至近乎刻薄的安全要求。

而反觀巴西電網，機組一次調頻能力不足，沒有足夠的后備用容量投入，錦蘇雙極閉鎖之后，我國電網僅靠一次調頻和旋轉備用就可以將供電量恢復到原本的水平。此外，事故發生后，可以迅速從其它地區調動電量，彌補華東電網的缺額。這也要歸功于我國電網各層次聯系緊密，巴西電網架構卻相對薄弱，這也是近年來巴西電網事故頻發的原因。最后，還有一點尤為重要的原因，在我國電網的建設中，有嚴格的后備措施，居安思危，嚴苛的考慮各種可能出現的事故并安排解決辦法。