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为何说中国也将面临印度大停电之隐患

已有 6510 次阅读 2012-10-18 09:04 |个人分类:电气接地|系统分类:科普集锦| 中国, 印度, 接地, 大停电

       注:该文已发表在《百科知识》杂志上,有所更改,原标题为:“城市供电与停电——从印度大停电谈起”

     今年7
30,印度发生了十年来规模最大的停电事故,北部7个邦3.5亿人受到影响。而731的断电规模更大,北部、东部及东北部三大区电网全部崩溃,全国28个邦中的20个邦停电,影响到6.7亿人口。两次断电都影响了首都新德里,交通陷入一片混乱。印度铁道部发言人表示,受影响地区至少有300辆火车停运。有分析估计,此次大停电导致的经济损失达数十亿美元。

类似的大停电事故在世界各地屡有发生:

  •         2003814,日美国东北部部分地区以及加拿大东部地区出现的大范围停电。这是北美历史上最大范围的停电,受影响的人估计在加拿大有一千万(三分之一的人口)在美国有四千万。美国八个州以及加拿大的安大略省的电力中断。
  •         2003年,阿尔及利亚主要电站故障,举国停电数小时。
  •         20055月,莫斯科及其南部地区突然发生大面积断电,公共设施全面瘫痪,影响波及25个城市。
  •         20058 印尼大停电 1亿人受影响
  •         20091110,巴西最大的两个城市里约热内卢和圣保罗以及周边地区突然遭遇大停电,停电范围约占巴西国土面积的一半,波及到全国18个州,电力供应几乎完全中断,5000万人遭殃。巴西曾经在1999年和2002年发生过两次大面积的停电事故,停电范围分别占全国领土面积的70%60%。前两次主要是因为供电短缺所造成的,此次是由气象原因造成的。

所幸的是,中国之前并未发生过全国范围内的大停电,都是局部性的,譬如:

  •         1972727,发生了湖北大面积停电事故,造成武汉、黄石、黄冈地区全部停电, 国家经济命脉之一的武汉钢铁厂险些全部报废。周总理在批示中说:一个世纪以来中国人民勒紧裤腰带建设起来的武钢几乎毁于一旦这种事情不能再发生了。此次停电所致损失达2400万元,折合到现在约为10亿元人民币。
  •         2006712048 华中电网发生重大停电事故——“7•1”电网事故,造成河南5市停电,并影响到周边湖北、湖南、江西等各省电网。

中国之所以为未发生全国性的大停电事故的原因很简单,因为我们之前不具备相应条件,各个区域电网相对独立,因此某一电网的事故无法波及到临近电网,灾难自然无法蔓延。

中国除南方电网之外,其余国家电网所属东北电网、华北电网、华东电网、华中电网和西北电网尚未全部互联。因此,2006年河南发生的大停电事故只会波及华中地网,而不会扩散到与其不相关联的全国。

不过,目前正在兴建的1000kV的特高压电网却打破了以往的平衡,华东、华中、华北这三大区域电网将会因此而“捆绑”起来,实现强联网,即俗称“三华电网”。此时再发生类似的河南大停电事故,全国性大停电的事件就难免了。

因此,在印度大停电之后,中国工程院院士、国网电力科学研究院名誉院长薛禹胜做客人民网时表示,“在中国发生大停电的风险绝对是存在的,但是我们应该把风险降低”

那么,如何才能将全国大停电风险降至最低呢?看似最简单,其实却最难!

导致大停电的因素往往都是多方面因素综合而成,想完全搞清楚是不可能的,电力系统是人类创造的最复杂的系统之一,发生故障时的复杂性和不可预知性较正常运作复杂多倍,而且,往往还是在极短时间内如海啸般蔓延全国(电力传输速度和光速一样,每秒高达30万千米)。譬如,2003年北美史上最大的美加大停电,调查报告共计一百多页,争议重重,个别大停电事件甚至查不出原因。

(大停电机理简述:其实,停电原本是一种有利的安全保护措施,如电荷负载过量,则过高的电压会危及设备和人身安全,系统保护设备将会自动切断电路。不过电能却是守恒的,断电支路的荷载将会迅速转移至邻近电路,致使其负荷过量也跟着跳断,并进一步发散开来传递,形成多米诺骨牌效应,从而导致大停电事故。)

不过,几乎所有的大停电都有着共同特征,那就是违规操作(这是当代国人最擅长的),从而引发故障,进而以不可预知和掌控的惊人速度四处扩散,最终导致整个系统如多米诺骨牌奔溃。譬如:

        此次印度大停电为超负荷供电所致(中国在这方面要谨慎得多,一旦电网负荷偏高,马上会采取限电措施确保安全。印度大停电第八天后,湖北便开始采取措施严控电网超负荷)。

        巴西曾经在1999年和2002年发生过两次大停电事故同样系超负荷(供电短缺)供电所致。

        2005年的俄罗斯大停电系吉诺变电站设备老化和日常管理不够所致。

        对于2003年北美史上最大的美加大停电,在达拉斯(Dallas)由IEEE Power Engineering Society召开的事故 论会上,NERC 主席 Michael R.Gent 就指出:如果我们具有应坚决执行的规定,且能保证遵循这些规则行事,这次大停电就不会发生

……

尽管各国电网运行方式不一,均有其特色优势及固有缺陷,可只要兴其利、除其弊,建立多重保险措施,以严格的规范制度保证其高质量运作,大停电是可以避免的。可一旦违规操作,各种意想不到、复杂无比且无法掌控的故障电流便会瞬间爆发,大停电就很难避免了。

电网负荷越高,系统越是复杂,发生故障时的危害越是严重,越需要无比严格的规范制度。而新建的1000kV特高压电网正是世界上系统最复杂、负荷最高的,其停电风险也是全世界最高的,因为我国没有严格的责任追责体制,违规者不需要付出难以承受的昂贵代价。尽管规范操作要求极高,可违规操作却很容易,可以花样万千,尤其是对极其复杂的电力系统来说,可以生出比宇宙更加广袤的让人目瞪口呆的无穷创意,再先进、强壮的系统也可能面临毁灭性灾难,大停电事故就在所难免。一如723动车事故一样,尽管我们采用了全世界最先进、最安全的技术体系,可我们高达数十处的极具创意、防不胜防严重违规却轻易将具有多重保险体系的信号系统给击垮了。而且还导致了不可逆转的后果,大量的调研后却发现,我们无法通过整改措施保障高铁安全,必须降速。可我们却不能将1000kV的特高压降成900kV,所以一旦有了严重违规操作,我们唯一能面对的恐怕便是故障和大停电。

为此,国家电网公司专门制定了极其严格的规范制度,投资也达到了前所未有的额度。譬如,输变电线路高阻区单个基站接地费用高达6万,近乎35kV的小型变电站,这在以往是不可想象的。然而,这6万元有一大半用在接地模块方面,接地模块是世界主流公认为最不经济、最愚蠢的方案。售价数百元(个别地区则达到4000元)一套的模块效果与不足十元的钢筋相当,事实上,清华大学数年前已经通过试验证实了这一点。另外,接地模块还会腐蚀接地体,缩短寿命。不过,这些线路基站接地却全都会通过验收,通过不合理的网内测量实现,除了变电站接地外,鲜有接地测量能严格按照规范进行的,我们虽有严格的规范制度,却没有像样的执行力度。

一旦接地不合格,则很容易导致雷击停电,这样的事故屡有发生。不过接地合格却不能保证不出故障,这仅是复杂电网中很少很少的一部分,得方方面面严格按照规范制度执行才行,这根本不可能,趋利避害为人之天性,如果违规无需承受被严厉惩处的后果,就不可能有多少人会严格按照规范进行,不合格将会成为常态,不合格大到一定程度,系统接近临界状态,那么,任何偶发小故障都有可能引发系列相继故障,形成多米诺骨牌扩散效应,导致系统崩溃大停电。




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