Wielkie awarie & Energetyka Wiatrowa(1).pdf
(
2231 KB
)
Pobierz
Elektroenergetyka_04.qxd
ISSN 1230-039X
TECHNIKA, EKONOMIA, ORGANIZACJA
ELEKTROENERGETYKA
Numer 4, 2004 (51)
4’04
SPIS TREŚCI
AWARIE SYSTEMÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH
Wnioski dla Polski wynikające z wielkich awarii systemów
elektroenergetycznych na świecie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
ENERGETYKA WIATROWA
Energetyka wiatrowa w połączonym systemie elektroenergetycznym UCTE . . . . . . . . . . . 17
POLSKIE SIECI ELEKTROENERGETYCZNE SA
ELEKTROENERGETYKA NR 4/2004 (51)
AWARIE SYSTEMÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH
STEFANIA KASPRZYK
ROBERT PAPROCKI
(PSE-Operator SA)
WNIOSKI DLA POLSKI WYNIKAJACE Z WIELKICH AWARII
SYSTEMÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH NA ŚWIECIE
*
)
W artykule przedstawiono przebieg trzech największych awarii systemowych, jakie miały
miejsce w 2003 roku (USA/Kanada, Szwecja/Dania, Włochy). Główną uwagę skupiono na ich
przyczynach oraz wynikających z nich wnioskach i zaleceniach na przyszłość, zidentyfikowanych
przez specjalnie powołane do tego zespoły, reprezentujące dotkniętych awariami operatorów
systemów przesyłowych. Na tej bazie przedstawiono wnioski, jakie można wyciągnąć w odniesie-
niu do niezawodności pracy krajowego systemu elektroenergetycznego.
WPROWADZENIE
Ostatnie wielkie awarie systemowe w 2003 roku wykazały, że długotrwałe pozbawienie za-
silania w energię elektryczną odbiorców w całym systemie jest realne i może się zdarzyć prak-
tycznie w każdym systemie elektroenergetycznym. Awarie te spowodowały powstanie ogrom-
nych strat materialnych i stanowiły poważne zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi.
W artykule zostały przedstawione przyczyny i wnioski z trzech największych awarii syste-
mowych, tj. awarii z 14 sierpnia w USA i Kanadzie, awarii z 23 września w Szwecji i Danii oraz
awarii z 28 września we Włoszech, w oparciu o wyniki analiz przeprowadzonych przez specjal-
nie do tego celu powołane zespoły złożone ze specjalistów – operatorów systemów przesyło-
wych dotkniętych awariami. Analiza awarii szwedzkiej prowadzona była przez operatorów sys-
temów przesyłowych w Szwecji i we wschodniej Danii (Svenska Kraftnat i Elkraft System), wy-
nikiem są raporty końcowe z przebiegu tej awarii [1,2]. W przypadku awarii amerykańskiej, po-
wołany został na szczeblu rządowym amerykańsko-kanadyjski zespół ekspertów, który również
opracował raport z przebiegu awarii [3]. Swoje rekomendacje po awarii amerykańskiej przedsta-
wiła również organizacja NERC w raporcie [4]. W przypadku awarii włoskiej, bezpośrednio po
awarii, doszło do spotkania w ramach UCTE szefów operatorów wszystkich pięciu dotkniętych
systemów. Na spotkaniu tym zdecydowano o powołaniu specjalnego niezależnego Komitetu,
złożonego z międzynarodowych ekspertów, którego zadaniem było dokonanie niezależnej
i szczegółowej analizy zaistniałej awarii. Efektem pracy tego zespołu był wydany w kwietniu
2004 raport końcowy [5]. Skutki wielkich awarii systemowych w roku 2003, w pełni uzasadnia-
*
)
Materiał ten zaprezentowano na konferencji „Bezpieczeństwo Systemów Energetycznych” zorganizowanej przez Komitet Nauk
Technicznych FSNT NOT ds. Gospodarki Energetycznej, Warszawa 9 – 10 grudnia 2004 r. Jest on zmodyfikowaną wersją referatu
przedstawionego na APE’04-Południe, Wisła, 7 – 9 czerwca 2004 r.
ELEKTROENERGETYKA
1
AWARIE SYSTEMÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH
ją podjęcie prac weryfikujących stan krajowego bezpieczeństwa elektroenergetycznego, w celu
uniknięcia wystąpienia podobnych zdarzeń w Polsce. Jednym z pierwszych działań PSE SA, po
wystąpieniu omawianych awarii, było opracowanie w październiku 2003 r. raportu nt. stanu za-
grożenia ciągłości pracy krajowego systemu elektroenergetycznego w Polsce [6]. Prezentowane
w artykule oceny i rekomendacje dla polskiego systemu elektroenergetycznego w aspekcie czyn-
ników, które wystąpiły w omawianych awariach systemowych, w dużej części bazują na wspo-
mnianym raporcie.
AWARIA W PÓŁNOCNO-WSCHODNICH STANACH USA I KANADYJSKICH
PROWINCJACH ONTARIO I QUEBEC, 14 SIERPNIA 2003 R.
Około godziny 15.00, bezpośrednio przed wystąpieniem pierwszego zdarzenia inicjują-
cego późniejszy blackout, system w obszarze dotkniętym późniejszą awarią działał niezawod-
nie zgodnie z zaleceniami NERC, chociaż pewne jego elementy pracowały blisko dopuszczal-
nych granic. Panujące wówczas w systemie warunki pracy można scharakteryzować w nastę-
pujący sposób:
• umiarkowanie wysokie zapotrzebowanie typowe dla ciepłych sierpniowych dni (w syste-
mach USA i Kanady obciążenie szczytowe, w przeciwieństwie do większości systemów
europejskich, występuje latem),
• duże długodystansowe tranzyty mocy z południa do Kanady,
• wahania częstotliwości w dopuszczalnych granicach,
• niskie napięcia w godzinach rannych (w szczególności w północnym Ohio),
• niska produkcja mocy biernej przez niezależnych wytwórców w regionie,
• niedyspozycyjność pojedynczych linii przesyłowych i jednostek wytwórczych w regionie.
Fakt, że pomimo powyższych okoliczności system pracował zgodnie z zaleceniami NERC
sprawia, że nie powinno się ich uznawać jako bezpośrednich przyczyn blackoutu.
Za istotne dla przebiegu dalszych zdarzeń uznano wypadnięcie o godzinie 13.31 bloku nr 5
w elektrowni Eastlake (północne Ohio, okolice Cleveland) o mocy 600 MW spowodowane awa-
rią układu wzbudzenia, gdyż doprowadziło to do dalszego zmniejszenia napięć w systemie
przesyłowym FirstEnergy (FE) w północnym Ohio. Duże znaczenie miało również wyłączenie
o godzinie 14.02 linii 345 kV Stuart – Atlanta (południowe Ohio, obszar regulacyjny firmy
Dayton Power & Light) będące wynikiem zwarcia doziemnego przez drzewo. Zdarzenie to nie
miało bezpośredniego wpływu na system FE, ale było jedną z praprzyczyn (obok błędów ludz-
kich) błędnego działania estymatora stanu w Midwest ISO – MISO (koordynator niezawodno-
ści dla FE), który nie miał możliwości przeprowadzenia wiarygodnych analiz niezawodności
w swojej strefie (w tym dla FE) od godziny 12.37 do 15.34. W konsekwencji, aż do 15.34 MI-
SO nie był w stanie przewidzieć, że po wyłączeniu bloku nr 5 w elektrowni Eastlake, wyłącze-
nie jakiejkolwiek linii przesyłowej w obszarze FE doprowadzi do przeciążenia innych linii, co
uniemożliwiło mu wydanie odpowiednich ostrzeżeń i instrukcji dla operatorów podległych ob-
szarów regulacyjnych (w tym FE).
Około godziny 14.14 system EMS FirstEnergy utracił funkcję alarmowania, przez co dys-
pozytorzy FE nie byli informowani o zdarzeniach występujących w ich systemie. Wkrótce po-
tem problemy z systemem EMS pogłębiły się, najpierw utracono kilka jego zdalnych stanowisk,
a potem awarii uległy kolejno podstawowy i rezerwowy serwer funkcji przetwarzającej alarmy,
co znacznie ograniczyło dostępne funkcje EMS. O godzinie 15.08 przywrócono wszystkie funk-
cje EMS poza alarmowaniem, która to funkcja nie została odpowiednio przetestowana. W efek-
cie dyspozytorzy FE nie mieli świadomości o stanie systemu i co gorsza, opierając się na zdez-
aktualizowanych informacjach, nie wierzyli informacjom od sąsiednich dyspozycji o rosnącym
2
ELEKTROENERGETYKA
AWARIE SYSTEMÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH
zagrożeniu w ich systemie. Ponadto, z uwagi na błędnie funkcjonujący system EMS w FE nie
przeprowadzono analiz niezawodnościowych po wypadnięciu bloku nr 5 Eastlake i po później-
szych wypadnięciach linii przesyłowych.
O godzinie 15.05, wskutek zwarcia doziemnego przez drzewo, została wyłączona prze-
ciążona linia 345 kV Chamberlin – Harding (północne Ohio, obszar FE). Związana z tym
zmiana rozpływów w systemie przesyłowym FE i zwiększenie obciążenia pozostałych linii
spowodowały dalsze wyłączenia kolejnych dwóch linii 345 kV (Hanna – Juniper o godzinie
15.32 i Star – South Canton o godzinie 15.41), w obu przypadkach również w wyniku zwar-
cia przez drzewa. Wyłączenia te doprowadziły do dalszego zmniejszenia napięć w systemie
przesyłowym północnego Ohio. Z uwagi na opisaną powyżej awarię systemu EMS dyspozyto-
rzy FE aż do godziny 15.42 nie byli świadomi wyłączeń w swoim systemie. O godzinie 15.46,
kiedy z istniejącego zagrożenia zdali sobie sprawę także dyspozytorzy sąsiednich obszarów
regulacyjnych i MISO (jako koordynator niezawodności) jedynym środkiem zaradczym było-
by awaryjne odłączenie około 2500 MW obciążenia w okolicach Cleveland. Takiego działania
jednakże nie podjęto.
Wyłączenie trzech linii 345 kV w systemie FE przeciążyło lokalne linie 138 kV, co w efek-
cie doprowadziło do wyłączenia szesnastu z nich w czasie 7 minut (od godziny 15.39 do 16.06)
i do pierwszych odłączeń odbiorców w okolicy miasta Akron (600 MW). Wyłączenia linii 138 kV
doprowadziły także do wyłączenia linii 345 kV Sammis – Star, ostatniej linii przesyłowej na
przekroju wschodnie Ohio – północne Ohio, stanowiącym jedną z dróg przepływu mocy z po-
łudnia (Tennessee, Kentucky, Missouri) do centrów odbioru wokół jeziora Eire. Utrata tej linii,
i w konsekwencji całego przekroju, zmieniła przepływy w całym regionie i zainicjowała nie-
kontrolowane kaskadowe wyłączenia w sąsiednich obszarach regulacyjnych.
W pierwszej kolejności zmiana przepływów spowodowała przeciążenie i wyłączenie dwóch
linii 345 kV w północno-zachodnim Ohio (o godzinie 16.08 i 16.09). Niestabilne warunki w co-
raz bardziej odcinanym systemie północnego Ohio i wschodniego Michigan (wahania częstotli-
wości i napięcia), spowodowały w kolejnych dwóch minutach wyłączenie 6 dużych bloków na
tym obszarze, pogłębiając tym samym deficyt mocy. Sytuacja taka doprowadziła wręcz do od-
wrócenia przepływów na przekroju Michigan – Ontario (z Ontario w kierunku Michigan).
Następnie, o godzinie 16.10, w czasie 12 sekund nastąpiła seria bardzo szybkich kaska-
dowych wyłączeń, która doprowadziła do odłączenia części systemu (północno-wschodnie
stany USA i prowincje Ontario i Quebec w Kanadzie) od reszty Eastern Interconnection (ob-
szar synchronicznych na wschodzie kontynentu amerykańskiego), a w konsekwencji do blac-
koutu na tym obszarze. Wschodnie Michigan i północne Ohio utraciły połączenia najpierw
z zachodnim Michigan a potem z Indianą. Wywołana tym zmiana przepływów na całym pół-
nocnym wschodzie dotknęła systemy PJM, NEW York ISO, New England ISO i Ontario IMO.
W efekcie kolejno tracone były połączenia na następujących przekrojach: PJM – New York,
New York – New Jersey, Ontario – Manitoba, New York – New England, New York wschód –
New York zachód, New York – Ontario, New York – Connecticut i wreszcie Ontario – wschod-
nie Michigan. Rówolegle wewnątrz odłączonej części systemu tworzyły się wyspy. Na więk-
szości z nich doszło do całkowitego odłączenia odbiorców, poza systemem New England ISO,
który przetrwał jako w miarę zbilansowany, częścią stanu Nowy Jork, która utrzymała się
dzięki połączeniu stałoprądowemu z Quebec i innymi małymi obszarami izolowanymi.
W efekcie tej najpoważniejszej w skutkach awarii systemowej, na kontynencie amery-
kańskim pozbawionych energii elektrycznej (na kilkanaście do kilkudziesięciu godzin) zosta-
ło 50 milionów osób na terenie ośmiu stanów USA i dwóch prowincji kanadyjskich. Ich zapo-
trzebowanie na moc przed awarią wynosiło 62 GW a ilość niedostarczonej energii oszacowa-
no na 350 GWh.
Powodem tej awarii było zbiegnięcie się w czasie wielu przyczyn o różnym charakterze.
Można je podzielić na trzy grupy. Pierwsza z nich dotyczy niewłaściwych działań operacyjnych
ze strony FirstEnergy – operatora obszaru regulacyjnego, w którym rozwinęła się awaria.
ELEKTROENERGETYKA
3
Plik z chomika:
ALL_THE_BEST
Inne pliki z tego folderu:
Spawarka prostownikowa.rar
(4502 KB)
przecinarka plasma.zip
(279 KB)
ABC.Telewizji.Czesław.Klimczewski.1961.pdf
(95524 KB)
Elektronika Praktyczna 2008 12.7z
(62546 KB)
Elektrotechnika i elektronika samochodowa - M.Dziubinski.7z
(52350 KB)
Inne foldery tego chomika:
- ! Paczki RAR autorów [spakowane epub, mobi] ! -
!! Streszczenia Lektur Szkolnych
►TAPETY FUL HD
◈ Rozdział I
◈ Rozdział II
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin