Аварии в энергосистеме (историческая справка)
На ресурсе (АШ) иногда проскакивают апокалипсические прогнозы, что случится авария/диверсия в энергетической системе и от этого "мы все умрём". Специально для таких прогнозистов публикую несколько нудной, насыщенной техническими подробностями информации из книги евреев-антисоветчиков уважаемых ученых.
Возможно, кому-нибудь будет интересно.
Для начала сводная таблица.
ΔP - мощность отключенных приемников, ΔW - недопоставленная энергия.
Далее более подробное описание аварий в нашей энергосистеме.
1) В СССР наиболее тяжелая до последнего времени авария случилась в Москве в 1948 году. В результате ряда аварийных событий произошла почти полная потеря электроснабжения города с его властными учреждениями, предприятиями, метро, жилыми районами... Авария началась с отключения линий 220 кВ, по которым передавалась городу значительная мощность от верхневолжских гидростанций, продолжилась потерей связей со станциями, расположенными южнее Москвы, и завершилась остановкой почти всех городских теплофикационных станций. К счастью, одна из них (станция автомобильного завода) со своей нагрузкой своевременно отделилась от остальной сети. От этой станции удалось подать напряжение другим станциям для восстановления их работы. Эта авария не была приписана вредительству, но все равно она крепко запомнилась энергетикам. Память об авариях в СССР и об их последствиях для причастных и не причастных диктовала энергетикам скрупулезное выполнение своих обязанностей в течение еше несколькихболее мягких десятилетий.
2) Авария в СССР 31.05.1979.
Видимо, эта авария - первая, затронувшая почти всю Единую энергосистему (ЕЭС) страны.
На рис. 1.4 показана схема связей между объединениями энергосистем, в то время работавшими параллельно в "составе ЕЭС, которая в свою очередь работала параллельно с объединением М стран Восточной Европы. На схему нанесены активные мощности, передававшиеся по некоторым связям в исходных условиях, и управляющие воздействия противоаварийной автоматики (ПА). Условные обозначения: Ю - Юг,(Украина), ЮЗ - западная часть Юга, ЮВ - восточная часть Юга, СЗ - Северо-Запад, Ц - Центр, СВ- Средняя Волга, У - Урал, К - Казахстан (северная его часть), С - Сибирь (регион от Новосибирска до Иркутска), СК - Северный Кавказ, ЗК - Закавказье.
В силу ряда обстоятельств сложились нетипичные условия работы: сильно загружены мощностью линии связи СЗ-Ц, ЮВ-Ц и К-У для покрытия дефицита мощности в районе объединений Ц, СВ и У и замкнута линия 330 кВ связи между объединениями СЗ и ЮВ. Последнее сильно повлияло на развитие аварии, так как превратило цепочечную схему в треугольник, что, судя по этому развитию, не нашло должного отражения в настройке устройств ПА.
Возникло устойчивое КЗ на одной из линий 330 кВ связи Ю-Ц. Такое же явление имело место и несколько дней назад, но оно, подобно многим другим случаям, не сопровождалось развитием: после отключения линии включилась ПА и, чтобы оставшиеся в работе линии связи Ю-Ц и Ю-СЗ-Ц не перегрузились, отключила в объединениях Ю и Ц генераторы и нагрузки общей мощностью приблизительно по 500 МВт. В данном случае из-за отказа аппаратуры ПА отключение нагрузки в объединений Ц не произошло. Поэтому последовали перегрузка связей и нарушение устойчивости параллельной работы в кольце Ю-СЗ-Ц-Ю.
Устройства автоматической ликвидиции асинхронного режима (АЛАР) отреагировали на это отключением всех линий, образующих связи этого кольца. Избыток мощности, образовавшийся в объединениях Ю, СК и ЗК, привел к увеличению мощности, передаваемой по связи ЮЗ-М, что выявила ПА, произвела деление системы (ДС) между частями ЮВ и ЮЗ и тем самым выделила ЮЗ на эту связь, отключив избыток генераторов.
Дефицит мощности в объединениях Ц, СВ и У привел к перегрузке связи К-У, нарушению устойчивости параллельной работы и действию устройств АЛАР на отключение этой связи. Глубокому понижению частоты в объединениях Ц, СВ и У, потерявших 4500 МВт передаваемой к ним мощности и еще 700 МВт мощности генераторов, отключенных ПА в объединении У для разгрузки внутренних связей этого объединения, воспрепятствовала система автоматического ограничения снижения частоты (АОСЧ), децентрализованно отключив потребителей в этих объединениях общей мощностью 5100 МВт.
Перегрузка некоторых внутренних связей в объединениях СВ и Ц привела к неуправляемой потере некоторых узлов нагрузки общей мощностью приблизительно 900 МВт.
Оперативный персонал через 10 мин после начала процесса включил в работу почти все отключенные генераторы и еще через 13 мин восстановил всю схему и подал напряжение отключенным потребителям.
Рассмотрение данной аварии совместно с предшествующим случаем приводит к следующим соображениям:
- сравнение предшествующего случая и данной аварии показало и необходимость и эффективность первого эшелона ПА - системы автоматического предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ);
- авария показала недостаточную надежность ПА, действующей на отключение нагрузки в объединении Ц, и вместе с тем невозможность игнорировать некоторую вероятность отказа ПА; т.е. авария показала правильность построения ПА как эшелонированной системы;
- хотя именно отказ ПА вызвал серьезное развитие аварии, в дальнейшем ее ходе адекватно обстоятельствам действовали десятки таких устройств, и их действия предотвратили неуправляемый процесс катастрофического развала ЕЭС, что и позволило оперативному персоналу быстро восстановить удовлетворительное положение.
3) Авария в СССР 20.06.1985.
Доаварийная схема отличалась от схемы, показанной на рис. 1.4 в основном тем, что были отключены связи между объединениями К и У и между объединениями ЮВ и СЗ. Большой дефицит мощности в объединении У (2300 МВт) на 80% покрывался объединением СЗ, и поэтому связи СЗ-Ц-СВ-У были сильно загружены. Перед моментом возникновения аварии частота составляла 49,2 Гц. Утром возникло устойчивое однофазное КЗ на одной из линий кольца 500 кВ вокруг Москвы, которая отключилась. Как следствие этого отключения система АПНУ дала команды на автоматическую загрузку тепловой станции в объединении Ц и гидростанции в объединении СВ, а также на отключение удаленной нагрузки в объединениях СВ и У общей мощностью 950 МВт. Эти команды были выполнены, за исключением ОН в объединении У мощностью 120 МВт (из-за аварийного ремонта аппаратуры телепередачи команды).
Однако, видимо, этого было мало, и из-за увеличения мощности, принимаемой объединением Ц от объединения СЗ, перегрузилась линия 500 кВ в объединении Ц. В ответ на это система АПНУ выполнила разгрузку турбин Конаковской станции на 300 МВт и дала команду на разгрузку электростанций в объединении СЗ. При этом вследствие неисправности коммутатора управляющих воздействий была произведена излишняя разгрузка электростанций в объединении СЗ на 1800 МВт.
В результате возникшего дефицита мощности увеличилась мощность, передаваемая от объединения Ю в сторону объединения Ц. Реагируя на это, автоматика снизила мощность генераторов в объединении Ю на 920 МВт и отключила нагрузку в объединении Ц мощностью 400 МВт. Несбалансированность этого действия еще увеличила дефицит мощности. Частота снизилась ниже 49 Гц. Автоматика запустила, включила в сеть и загрузила днепровские гидрогенераторы в объединении ЮВ. Из-за этого вновь перегрузилась связь между объединениями Ю и Ц. Действиями операторов перегрузка была ликвидирована отключением части гидрогенераторов в объединении ЮВ. От технологических защит отключился генератор атомной станции в объединении СЗ, там произошло нарушение параллельной работы северного района, и он отделился устройствами АЛАР с избытком мощности. Частота понизилась до 48,76 Гц, из-за чего действием АОСЧ отключилась нагрузка мощностью 1080 МВт, и понижение частоты остановилось на уровне 48,8 Гц.
Все эти события произошли за 5-6 минут. Через минуту операторы начали восстанавливать схему и режим работы и еще через 17 минут справились с этим.
Противоаварийная автоматика в ряде эпизодов действовала неправильно или не совсем правильно, но затем исправляла положение. Аварийный процесс охватил почти все параллельно работавшие объединения, но их разделения не произошло. Асинхронный режим возник лишь локально в объединении СЗ. Мощность отключенных потребителей составила менее 1,5% от общей мощности.
4) Авария в Москве 25.05.2005
Эта авария гораздо более локальна, чем четыре охарактеризованные выше, но она важна в силу ряда особенностей. Она произошла в регионе, имевшем наиболее плотную в стране сеть линий электропередачи до напряжения 750 кВ включительно. В процессе аварии не произошло нарушения параллельной работы генераторов и понижения частоты. Авария практически полностью определялась отключением генераторов, потребителей и узлов нагрузки из-за понижения напряжения вплоть до лавины напряжения в некоторых узлах. Оказалось, что практически полностью потеряны электростанции и нагрузка южной части Москвы, а также нагрузка двух ближайших энергосистем. Восстановление питания нагрузки происходило больше суток. Об актах мародерства не сообщается.
Авария описана исходя из официального материала - «Отчета Комиссии РАО "ЕЭС России"», опубликованного в Интернете. Авария произошла, когда в энергосистеме было выведено в ремонт большое количество оборудования, что усугубилось тремя аварийными событиями, которые произошли непосредственно перед аварией на подстанции Чагино - одной из подстанций кольца линий 500 кВ вокруг Москвы.
Эта подстанция имеет три открытых распределительных устройства (ОРУ) 500, 220 и 110 кВ, из которых каждая пара соединена двумя автотрансформаторами (один из них - 500/220 кВ - находился в текущем ремонте).
К автотрансформаторам присоединены четыре синхронных компенсатора по 100 МВА, из которых работали два. На подстанцию включены блоки генератор-трансформатор-линия соседней тепловой станции. Во всех трех указанных ОРУ применена двойная система шин: в ОРУ 500 и 220 кВ - с двумя выключателями на присоединение, причем два автотрансформатора 500 кВ включены прямо на шины и один 220 кВ через один выключатель, в ОРУ 110 кВ - с одним выключателем на присоединение и с обходной системой шин. Шины 220 и 110 кВ секционированы. Для снижения уровня токов КЗ линии 220 кВ включены каждая на одну систему шин. Подстанция функционирует с конца 1950-х годов, часть оборудования устарела морально и физически.
Первое событие. Вечером 23.05 повредился трансформатор тока 110 кВ автотрансформатора 500/110 кВ, что привело к возгоранию вытекшего масла. Пожар ликвидирован за полчаса, схема восстановлена через 4 часа. Поскольку повредился также трансформатор тока обходного выключателя 110 кВ, указанный автотрансформатор остался отключенным.
Второе событие. Вечером 24.05 повредился трансформатор тока 110 кВ секционного выключателя, что привело к возгоранию вытекшего масла; система шин отключилась; пожар ликвидирован. Через 0,06 с осколками фарфора повредился выключатель 110 кВ автотрансформатора 500/110 кВ, который отключился вместе с одной из систем шин 500 кВ. Видимо, в это время отключилась и вторая система шин 500 кВ.
Третье событие. Через 20 минут возникло двухфазное КЗ на одной из систем шин 220 кВ. Это КЗ перешло в КЗ на землю и отключилось резервными защитами всех присоединений этого ОРУ, в том числе и автотрансформаторов 220/110 кВ (видимо, дифференциальная защита поврежденных шин не работала). Далее имел место сложный и не безошибочный процесс восстановления схемы подстанции, в процессе которого из-за снижения давления воздуха в выключателях произошло два КЗ, одно из которых рано утром следующего дня (через 8 часов после КЗ на шинах 220 кВ) привело к отключению всех присоединений 110 кВ.
В результате этих событий:
- остались без напряжения все три ОРУ подстанции, ее синхронные компенсаторы и ее собственные нужды;
- на соседней электростанции отключены генераторы мощностью 640 МВт, на соседних подстанциях отключена часть потребителей;
- московское кольцо 500 кВ разорвано, и автотрансформаторы соседней подстанции 500 кВ перегружены;
- часть южных подстанций основной и распределительной сети 220 кВ потеряла питание со стороны подстанции Чагино;
- часть южных подстанций распределительной сети 110 кВ потеряла питание со стороны подстанции Чагино.
К утру 25.05, несмотря на усилия персонала, напряжения в сети оказались пониженными местами до 103, 205 и 470 кВ, а часть линий и автотрансформаторов - перегруженными. Начиная с 09-23, подъем нагрузки привел к последовательному повреждению перегруженных линий и их отключению; повреждения были вызваны, в основном, провисанием проводов (утро было теплым) и не сопровождались успешным повторным включением. На одной из подстанций в 11-00 отмечено напряжение 198/88,5 кВ.
Итогом лавины напряжения явилось полная или частичная потеря генерации на девяти электростанциях в Московской энергосистеме и на четырех основных электростанциях в Тульской энергосистеме. В Московской энергосистеме была отключена 321 подстанция, в том числе 16 подстанций 220 кВ, 201 подстанция 110 кВ, 104 подстанции 35 кВ. В результате этого произошло отключение потребителей мощностью приблизительно 3500 МВт.
Развитие аварии было остановлено 25.05 в 12-30. Завершено подключение потребителей 26.05 в 12-00. Нормальная работа энергосистемы была восстановлена 26.05 в 18-00.
В аналитической части материала отмечается: «Как показала авария, расчет режима на вариант (n-1), осуществляемый в строгом соответствии с действующими нормативными документами, тем не менее, не гарантировал в условиях специфической энергосистемы мегаполиса Москвы предотвращения развития аварии. ... в условиях сложившейся предаварийной ситуации эффективным средством предотвращения аварии было бы быстрое отключение потребителей средствами автоматики или дистанционно».
Алармистам и конспирологам на заметку. Настроят несколько гидромасонов ПА нужным им образом и не надо никаких сотен хорошо обученных диверсантов.
А ещё можно к часу Ч вывести побольше оборудования в ремонт...