事故概况

2017年3月22日,据巴西国家电网运营商消息,当地时间3月21日15时48分出现停电事故,导致巴西北部和东北部电力系统与主网解列,北部和东北部至少14州发生大停电,导致18000MW负荷损失,占巴西全国联网系统(SIN)的22.5%,造成全国约四分之一的用户断电。

受影响最大的是北里奥格兰德州、帕拉伊巴州和马拉尼昂州,大多数城市停电数小时。此外,巴西南部和东南部也发生断电。包括地铁和有轨电车在内的公共交通停运,造成混乱。

截至目前,官方层面尚在调查事故原因,巴西矿产与能源部部长Fernando Coelho Filho表示,初步分析断电原因与帕拉州贝罗蒙特(Belo Monte)水电站送出线路发生故障有关;国家电力调度中心(ONS)主任Luiz Eduardo Barata Ferreira稍后指出,故障发生在与水电站联络的换流站内断路器上。

 

大停电事故经过

巴西国家电力系统管理局当地时间21日晚发表声明称,正在调查断电原因,初步怀疑是用电超负荷,引发连锁反应导致停电。

巴西北部、东北地区电网网架结构如下图所示,红色线路为500kV主网架。据相关政府主管部门透露(尚未官方式公布),初步查明由于欣古(xingu)换流站中的断路器校准出现误差,该设备热稳控制定值被设置为3700MW,而不是额定的4000MW。21日下午,当线路负荷增加到4000MW时,该断路器跳脱引发系统连锁反应。

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具体事故经过如下

15时48分,因巴西欣古(xingu)换流站交流侧500kV断路器故障,使得帕拉州贝罗蒙特(Belo Monte)水电站送出线路失压,导致贝罗蒙特(Belo Monte)水电站脱网。

15时50分,国家电力调度中心(ONS)发出紧急通报,全国十四个州失电。受巴西东北部电网主力电源脱网影响,引发系统崩溃,造成巴西全国联网系统(SIN)18000MW负荷损失,并且导致与巴西南部(负荷中心)电网联络的±800kV巴西美丽山直流输电系统闭锁,南部区域损失负荷达到4200MW。

事故造成中西部、南部以及东南部地区与东北部地区的联络断开,北部和东北部地区的电力系统崩溃,南部、东南部和中西部地区受到轻微干扰。此次事故受影响较大的州有:阿拉戈斯,阿马帕,亚马孙,巴伊亚,塞阿拉,马拉尼,帕拉,帕拉伊巴,皮奥伊,伯南布哥,北里奥格兰德,隆多尼亚,塞尔希培和托坎廷斯等。停电区域如下:

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大停电复电过程

在巴西北部和东北部,大部分电力在大约三个小时后重新接通,全国其他地区的停电时间不超过半小时。

16:15左右,南部、东南部和中西部已基本恢复供电。

17:00左右,圣路易斯部分地区恢复供电。

17:30左右,帕拉伊巴开始恢复供电。

18:30左右,塞阿拉州开始恢复供电。

19:00左右,东北地区的能源恢复已达到约50%,北部地区几乎达到100%。

部分地区恢复供电较慢,如马塞约的部分城市,晚上10点30分电力仍然没有全部恢复供应。

 

(一)事故区域电网现状

本次事故发生在巴西东北部地区贝罗蒙特(Belo Monte)水电站区域,事故导致特大型水电站脱网,该水电站设计装机容量为11230MW,预计2020年全部建成,是继三峡水电站和伊泰普水电站之后的世界第三大水电站,一期400万千瓦通过±800kV美丽山直流送出至巴西南部,已于2017年年底正式投产。

巴西北部、东北地区电网主网架较为薄弱,尤其是北部区域仅通过链式结构将区域水电站串联组成,而本次发生故障的欣古(xingu)换流站接入系统位置正处于北部网架中间区域,因而该站发生故障对北部区域电网安全稳定性影响较大。

(二)事故引发全国性大停电的思考

截至2015年底,巴西全年总发电量达到5414亿千瓦时,其中水力发电占到总发电量的71.1%,占电源结构绝大部分。然而,受自然资源禀赋条件限制,巴西可供开发的水电资源多集中在北部与西部区域。而整个国家的负荷中心多集中在东南沿海区域,促使整个国家的输电格局呈现“北电南送、西电东送”的局面。巴西全国范围内几条直流输电线路主要连接送端的伊泰普水电站、美丽山水电站以及马代拉河上游大型水电站与受端巴西东南部地区。如下图所示,此次受到影响的正是由北向南的交直流通道。

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受到送端贝罗蒙特(Belo Monte)水电站脱网影响,±800kV美丽山直流停运导致巴西东南部区域(负荷中心)切除负荷达到4200MW,约等于±800kV美丽山直流一期输送规模,这在侧面暴露出巴西东南部区域电网应对跨区送电安全稳定事故的准备不足,也是此次事故波及全国的重要原因。

由此,考虑到巴西资源禀赋条件与我国情况类似,均呈现跨区域送电情况,此次巴西3·21大停电事故对我国保障电网安全稳定运行具有一定的借鉴意义。一是应重视保护装置的整定与运行维护,避免出现因保护装置误动造成的系统损失。二是有必要加强送端系统机网协调能力的相关研究,避免出现单一电源脱网造成系统振荡解列。三是有必要加强受端电网应对直流闭锁措施的相关研究,避免出现因送端电网事故波及全国性停电。