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为何说中国也将面临印度大停电之隐患: 热度 4 ljry8044 2012-10-18 09:04; 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 月 30 日，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 7 月 31 日的断电规模更大，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： 2003 年 8 月 14 ，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。 2005 年 5 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。 2005 年 8 月印尼大停电 1 亿人受影响 2009 年 11 月 10 日，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% 和 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： 1972 年 7 月 27 日，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。 2006 年 7 月 1 日 20 ： 48 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 召开的事故讨论会上， 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。; 个人分类: 电气接地|7654 次阅读|8 个评论

由接地短板说说三峡水利枢纽工程的一个先天性弊端: 热度 3 ljry8044 2012-10-18 08:19; 摘要：由于接地短板之故，三峡水利枢纽工程在旱季须将左岸运行机组减至11台以下以确保安全，为此，就只能牺牲部分发电量，要不减少对下游的供水量（可此时往往也是下游最需要水的时候），必须在两难中择取其一。正如犯错是永恒的一样，故障也是永恒的，尤其是复杂的变电站电气设备，一旦产生故障电流，瞬间积聚的电能会大幅度抬高设备对地电位，相应的设备全都变成了危险的“高压线”，将会击穿设备和人员放电，导致机毁人亡的灾难性后果。为此，变电站须有严格的接地措施（一般须投资数十万元建立数千至一万多平方米的接地网），以确保故障时变电站系统对地地位被控制在2000V以下。而完全建成后的三峡电站故障时的最大入地电流将达约33KA，接地电阻必须低达2000/33000=0.06Ω，才能保障系统设备安全。为此，共需布置约70km 2 接地网（电阻率按1000Ω·m估算），这是不可想象的，不可能做到。这也是论证期间很多人反对在此建三峡水利枢纽工程的原因之一。因此，必须降低接地电阻值要求，根据DL/T621－1997《交流电气装置的接地》规定，如接地电阻不能降至0.06Ω，还可以通过技术经济比较增大接地电阻，但不得大于5Ω。但如将三峡电站的接地装置的接地电阻放宽至5Ω，那么，产生33KA的故障电流时，其对地电位的升高将高达33000×5＝165000V，产生的高跨步电压、接触电压足以致命，而且160kV的电位还会击穿控制电缆、击毁继电器等站内电气设备，突发性停电必须整个电网严重失衡，产生的巨大真空漩涡将会迅速压垮整个华中电网，导致大停电事故。如果1000kV特高压输电电网建成，各区电网形成互联系统，那么将可能导致全国大停电事故（大停电机理参见为何说中国也将面临印度大停电之隐患）。因此，必须适当放宽接地电阻值要求，但也不能随意放宽，否则就会导致电站的安全运行得不到保障。那么，究竟取多大的接地电阻值才算合理呢？关键还是得看控制电缆和继电器等设备安全工作时所允许系统设备的最大对地电位。一系列的实验研究证实，电缆可承受工频电压15kV，继电器可承受工频电压5.5kV，故电站接地装置的允许电位升高到5000V应该是容许的，只需将电缆的屏蔽层剥掉1cm就可以了。而且，5000V的对地电位也可以基本满足人身安全：最大接触电压直接符合要求，最大跨步电压只需作适当的处理也能满足要求。这样，只需将接地电阻降至5000/33000=0.15Ω以下，就能在各分厂所有机组同时运行时，保障设备的安全运行。经过武汉大学、长江水利委员会设计院等多位著名学者、专家的分析研究和试验论证，最终共计布置了高达100 000 000m 2 （相比于国内一般也就几千到一万多m 2 的地面面积来说，这可是一个天文数字）的巨额面积的接地网，将接地电阻降至0.18Ω左右，旱季时电阻率最高，接地电阻值达到最大值0.2Ω，若此时左岸电站所有机组同时运行，故障电流将会达到33KA，这会导致系统电位升高33000×0.2＝6600V，超过了继电器5500V的承受限度，无法保障设备的安全运行。但又不宜通过进一步降阻的方式来降低故障电流时地网电位的升高，为此，须在接地电阻值为0.2Ω的旱季里将左岸电站运行机组控制在11台以下，从而将故障电流控制在5000/0.2=25000A以内，保证继电器等电气设备的安全运行。至洪水期，整体电阻率下降，接地电阻会降至约0.17Ω，能够承受更高的故障电流，此时可根据实测接地电阻值大小来增加运行机组台数，从而能有效地利用好洪水资源，提高发电量。当然，仅保障电缆、继电器等电气设备的安全运行还不够，还得采取进一步的均压、隔离等措施来进一步保障人身和其它一些设备的安全：在82m高程地网边缘经常有人出入的通道处敷设与接地网相连的“帽檐式”均压带，以使跨步电压满足要求（接触电压已满足要求）。在左岸电站，副厂房等有可能对低压设备产生较高电位差的高程上，敷设1根铜带以减少地网电位差，防止反击。采用光纤传输三峡电站对外通信及左、右岸电站间通信线和信号线。不采用低压配电线路向电站外送电。左、右岸电站间仅有10kV厂用电有电气联系，且10kV电压等级的绝缘能耐压28kV水平。接地装置区域内的金属管道应与接地装置多点连接，以避免在厂区发生危险，引出接地装置外的金属管道宜埋入地中引出。因此，由于土壤电阻率过高，无法将接地电阻值将至理想值，只能牺牲部分发电量以确保安全（这就是说，现在正在进行的175m的蓄水中，有相当一部分不能用来发电），越是电阻率高的旱季越是如此，除非可以置下游的旱情不管。三峡水利枢纽的发电量须由实测接地电阻值确定，测量工作也是常人无法想象的，惊人的地网面积使得电流极放线长度达16.9km,必须通过架空线来延展，测量时还需断开与电网的连接，这还得协调各方，通过复杂的操作来实现（否则，突发性断电导致的负载失衡会导致大停电事故）。; 个人分类: 电气接地|8162 次阅读|15 个评论

七律●感印北停电●: hncszwj 2012-8-13 00:01; 七律 ● 感印北停电 ● 2012年8月12日德里电间小野猫，造成短路似闸刀。诱发印北全停电，区网交联策不高。划块分层犹至宝，区间禁止用交交。全国瞄准一张网，直特隔灾是并韬。; 5638 次阅读|0 个评论

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