ELEC-E8419 Sähkönsiirtojärjestelmät 1

Transkriptio

1 ELEC-E8419 Sähkönsiirtojärjestelmät 1 Suurhäiriöitä Periodit I II, 5 opintopistettä Liisa Haarla

2 Yhdysvallat Alueet: Ohio, Michigan, Pennsylvnia, New Jersey, New York, Ontario Tavallinen kuuma, vähätuulinen päivä Suuri, mutta ei poikkeuksellinen kuorma Siirrot (etelästä ja idästä pohjoiseen ja länteen) suuria, mutta eivät maksimissaan Klo useita johtoja irtoaa Etelä- ja Keski-Indianassa, verkon tilaestimaattorilta puuttuu osa johtojen laukeamisista ja siksi estimaattori ei toiminut Generaattori (Eastlake Unit), joka on yrittänyt tukea verkon jännitettä, irtosi klo Taas yksi johto irtoaa (Stewart Atlanta), es maa orilta puu ui tämä tilatieto ja se epäonnistui verkon tilan estimoinnissa Klo FE valvomo menettää tiedon verkon tilasta, mutta ei tiedä siitä Klo 14:27 johto (Star South Canton) irtoaa ja kytketään kiinni

3 Yhdysvallat Suuren kuorman takia kolme johtoa irtoaa liian suuren riippuman aiheuttaman puukosketuksen takia: Klo 15:05 Chamberlin Harling johto irtoaa (JK ja uusi irtoaminen) ja järjestelmä menee tilan, jossa se ei enää kestä uusien johtojen irtoamista. Klo 5:32 Hanna Jupiter johto irtoaa, jälleen kytketään ja irtoaa taas 16:05 kolme johtoa irtoaa (Star South Canton), JK ja uusi laukeaminen Siirto siirtyi 138 kv:n verkkoon, jotka menivät ylikuormaan, jännitteet laskivat Klo 16:05 alkoivat johdot laueta peräkkäin Verkon heilahtelut, tuotantovajaukset saarekkeissa pimensivät verkon. Osa saarekkeista pystyi jatkamaan toimintaansa

4 IEA:2005 Learning from the Blackouts, s. 57

5 Syyt Valvomot menettivät tiedot verkon tilasta, mutta eivät saaneet tästä hälytystä, valvojat luulivat kaiken olevan kunnossa Puita ei ollut kaadettu ajoissa Suuret siirrot jäljelle jääneissä johdoissa alensivat jänniteittä Lisätietoja:

6 Etelä-Ruotsi ja Itä-Tanska Klo ydinvoimalaitos (Oskarshamn 3) irtosi verkosta, 1200 MW. Korvaava teho tuli pohjoisesta (Ruotsi ja Suomi), siirrot kasvoivat 5 minuutin kuluttua erotin aiheutti viat kahteen kiskoon samalla sähköasemalla. Tämän seurauksena 900 MW irtosi (Ringhals 3 ja 4) jännitestabiiliusongelma Tukholman eteläpuolella Lisätietoja netistä, ja cigre2004- sweden2003.pdf

7 Italia Italiaan suuri tuonti naapurimaista, sovittua suurempi Lavorgo Mettlen-johto laukesi (puukosketus) 3:01:42, jälleenkytkennät epäonnistuivat liian suuren kulmaeron takia 3:11 Italiaa pyydettiin vähentämään tuontia, Italia vähensi, mutta ei riittävästi 3:25 laukesi seuraava johto (Sils Soazza) Minuutin sisällä tästä laukesi kahdeksan muuta johtoa (ylikuorma tai distanssirele alijännitteestä) Kuormaa irrotettiin automaattisesti alitaajuudesta. Taajuus alkoi laskea Italiassa. Kun taajuus oli alle 47,5 Hz, tuotantoa irtosi runsaasti Verkko romahti, syynä alituotannon lisäksi kulma- ja jännitestabiilius Verkon valvojilla olisi ollut aikaa estää suurhäiriö, jos he olisivat tienneet verkon tilan kriittisyyden. Puita ei ollut kaadettu ajoissa? Lisätietoja:

8 Italia 2003: toisen 380 kv:n johdon vian jälkeen useita laukaisuja ja suurhäiriö Nopea johtojen irtoaminen alkoi toisen johdon lauettua irti verkosta (N-2) Terminen ylikuormtus N-1 vian jälkeen UCTE. FINAL REPORT of the Investigation Committee on the 28 September 2003 Blackout in Italy. Page 22.

9 Keski-Eurooppa E.On kytki kaksoisjohdon (Diele Conneforde) jännitteettömäksi (21.38 ja 21:39), jotta laiva pääsee menemään niiden alitse Landesergen Wehrendorf-johto ylikuormaan, varoitus, RWE:lle klo 21.41, ylikuorma alkoi kasvaa 22:01. RWE pyysi E.ON Netziltä toimenpiteitä klo 22:08 E.On Netz suoritti kytkentöjä vähentääkseen ylikuormitusta klo Kytkentöjen vaikutus oli päinvastainen: siirto johdolla kasvoi Useita johtoja irtosi klo 22:10 ja verkko jakautui kolmeen alueeseen Lisätietoja:

10 Verkko jakautui kolmeen alueeseen North East West South East

11 Eri alueiden taajuudet saarekkeiden syntyessä

12 Eri alueiden taajuudet verkon jakautumisen jälkeen 51.4 Hz 49 Hz

13 Läntinen alue (West) Tuotanto oli MW, tuotantovajaus oli 8940 MW, kun tuonti idästä loppui, taajuus laski 49 Hz:iin. Kuormaa irtosi automaattisesti alitaajuudesta Tuotantoa irtosi myös alitaajuudesta (tuulivoimaa, lämpövoimaa). Nämä palautuvat automaattisesti verkkoon kun jännite ja taajuus ovat taas kunnossa TSO kytki käsin verkkoon vesivoimaa

14 Pohjois-itäinen alue (North East) Saarekkeessa ylituotantoa yli MW Taajuus nousi, osa tuotannosta irtosi ylitaajuudesta (tuulivoima) Automaattinen tehonsäätö alensi generaattoreiden tuotantoa ja taajuus laski Tuulivoima kytkeytyi automaattisesti verkkoon ja nosti tehoaan ja verkon taajuutta, päinvastoin kuin olisi pitänyt) Kun samalla lämpövoimatuotanto laski, siirrot kasvoivat, ylikuormaa joillekin johdoille, suuret siirrot vaaransivat järjestelmän TSO:t käskivät tuottajayhtiöiden laskea tuotantoa käsin ja vähitellen tilanne palautui turvalliseksi

15 Eteläinen-itäinen alue (South East) Kuorma ja tuotanto olivat lähellä toisiaan kun saari syntyi (29100 MW tuotantoa, MW kuormaa) Neljällä johdolla suuria tehoheilahteluja Kuormaa ei irronnut taajuudesta, taajuusero oli tähän liian pieni Alue oli käyttövarma koko häiriön ajan