Stabilita ES Síťový simulátor MODES

Podobné dokumenty
Stabilita ES Síťový simulátor MODES

Stabilita ES Síťový simulátor MODES

Stabilita ES Síťový simulátor MODES. Ing. Karel Máslo, CSc. odd. Analýz PS

Mimořádné stavy v ES - Blackouty

Elektroenergetika 1. Přenosová a distribuční soustava

Míra vjemu flikru: flikr (blikání): pocit nestálého zrakového vnímání vyvolaný světelným podnětem, jehož jas nebo spektrální rozložení kolísá v čase

Praha spol. s r. o. Magistrů 13 Praha Czech Republic. Ing. Ladislav Švarc Ing. JosefČaban

Nové výzvy pro spolehlivý provoz přenosové soustavy Ing. Ivo Ullman, Ph.D.

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ LOKÁLNÍ DISTRIBUČNÍ SOUSTAVY. ENERGETIKY TŘINEC, a.s. DOTAZNÍKY PRO REGISTROVANÉ ÚDAJE

Elektroenergetika 1. Elektrické části elektrárenských bloků

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ LOKÁLNÍ DISTRIBUČNÍ SOUSTAVY DOTAZNÍKY PRO REGISTROVANÉ ÚDAJE

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ LOKÁLNÍ DISTIBUČNÍ SOUSTAVY ELPROINVEST s.r.o. Příloha1 Dotazníky pro registrované údaje. Schválil: ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ. MOTORPAL,a.s.

Elektroenergetika 1. Elektrické části elektrárenských bloků

Hrozba nebezpečných rezonancí v elektrických sítích. Ing. Jaroslav Pawlas ELCOM, a.s. Divize Realizace a inženýrink

Vypínací, frekvenční a regulační plán, vazby a význam pro PPS ČEPS, a.s.

PŘÍLOHA 1 PPDS:DOTAZNÍKY PRO REGISTROVANÉ ÚDAJE

Propojené elektrizační soustavy

První paralelní připojení. Pavel Kraják (ČENES)

PRAVIDLA PROVOZU LOKÁLNÍ DISTRIBUČNÍ SOUSTAVY ELEKTRICKÉ ENERGIE ÚJV Řež, a. s.

Vyhláška Ministerstva průmyslu a obchodu o postupu v případě hrozícího nebo stávajícího stavu nouze v elektroenergetice

Poruchové stavy Zkrat - spojení fází, fáze a země možné poškození elektrické, tepelné, mechanické, ztráta synchronismu Přetížení - příliš vysoký proud

1. Dělení a provoz výroben elektrické energie (elektráren)

NÁLEŽITOSTI ŽÁDOSTI O PŘIPOJENÍ VÝROBNY ELEKTŘINY K PŘENOSOVÉ NEBO DISTRIBUČNÍ SOUSTAVĚ

FACTS systémy v elektroenergetice. České vysoké učení technické v Praze, Fakulta elektrotechnická, Katedra elektroenergetiky

Ochrany v distribučním systému

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ LOKÁLNÍ DISTRIBUČNÍ SOUSTAVY. VEOLIA PRŮMYSLOVÉ SLUŽBY ČR, a.s. PŘÍLOHA 1. Dotazníky pro registrované údaje

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ LOKÁLNÍ DISTRIBUČNÍ SOUSTAVY VÍTKOVICE. Dotazníky pro registrované údaje

Nové pohledy na kompenzaci účiníku a eliminaci energetického rušení

Elektrárny A1M15ENY. přednáška č. 1. Jan Špetlík. Katedra elektroenergetiky, Fakulta elektrotechniky ČVUT, Technická 2, Praha 6

KODEX PŘENOSOVÉ SOUSTAVY

Dispečerské řízení v novém prostředí Smart Grids, dopady implementace změn legislativy EU na dispečerské řízení v ES ČR

PRAVIDLA PROVOZOV ANI LOKÁLNÍ DISTIBUČNÍ SOUST A VY

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ LOKÁLNÍCH DISTRIBUČNÍCH SOUSTAV DOTAZNÍKY PRO REGISTROVANÉ ÚDAJE

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ LOKÁLNÍ DISTRIBUČNÍ SOUSTAVY. Dotazníky pro registrované údaje

Aktuální stav PS Blackout může nastat i v Evropě

KODEX PŘENOSOVÉ SOUSTAVY dodatek č. 1

6. ÚČINKY A MEZE HARMONICKÝCH

Regulace frekvence a napětí

DISPEČERSKÉ ŘÍZENÍ ČEPS

Ochrany bloku. Funkce integrovaného systému ochran

Určeno pro studenty kombinované formy FS, předmětu Elektrotechnika II. Vítězslav Stýskala, Jan Dudek únor Elektrické stroje

Dispečerské řízení. Jiří Helbich, senior specialista oddělení Rozvoj dispečerského řízení VEDEME ELEKTŘINU NEJVYŠŠÍHO NAPĚTÍ

Síťový simulátor MODES

8. MOŽNOSTI PRO OMEZOVÁNÍ HARMONICKÝCH Úvod. Míra vlivu zařízení na napájecí síť Je dána zkratovým poměrem (zkratovým číslem)

Ostrovní provoz BlackOut

Synchronní stroje. Φ f. n 1. I f. tlumicí (rozběhové) vinutí

přednáška č. 1 Elektrárny A1M15ENY Ing. Jan Špetlík, Ph.D. Obecný přehled Legislativa Schéma vyvedení výkonu Obecné požadavky na VS

C L ~ 5. ZDROJE A ŠÍŘENÍ HARMONICKÝCH. 5.1 Vznik neharmonického napětí. Vznik harmonického signálu Oscilátor příklad jednoduchého LC obvodu:

Vliv výroby z obnovitelných zdrojů na stabilitu elektrizační soustavy

Měření a automatizace

Osnova kurzu. Rozvod elektrické energie. Úvodní informace; zopakování nejdůležitějších vztahů Základy teorie elektrických obvodů 3

Rozvod elektrické energie v průmyslových a administrativních budovách. Sítě se zálohovaným a nepřetržitým napájením. A 5 M 14 RPI Min.

Evropský síťový kodex Requirements for Generators

Vliv výroby z fotovoltaických elektráren na chod elektrizační soustavy ČR

NÁLEŽITOSTI ŽÁDOSTI O PŘIPOJENÍ VÝROBNY ELEKTŘINY K PŘENOSOVÉ SOUSTAVĚ NEBO DISTRIBUČNÍ SOUSTAVĚ

VYHLÁŠKA ze dne 18. března 2010 o dispečerském řízení elektrizační soustavy a o předávání údajů pro dispečerské řízení

INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Elektrizační soustava

Zásobování Šluknovského výběžku elektřinou. Podklady pro poradu

Podélná RO působení při i R > i nast = 10x % I n, úplné mžikové vypnutí

WIDE AREA MONITORING SYSTÉMY V DISTRIBUČNÍ ENERGETICE CONTROL OF POWER SYSTEMS 2010

STABILITA SYNCHRONNÍHO HO STROJE PRACUJÍCÍHO

princip činnosti synchronních motorů (generátoru), paralelní provoz synchronních generátorů, kompenzace sítě synchronním generátorem,

přednáška č. 1 Elektrárny B1M15ENY Obecný přehled Legislativa Schéma vyvedení výkonu Obecné požadavky na VS Ing. Jan Špetlík, Ph.D.

Strategie investic ČEPS. Seminář AEM. Jiří Dvořák. Sekce Strategie ČEPS, a.s.

Podélná RO působení při i R > i nast = 10x % I n, úplné mžikové vypnutí

1. Proudové ochrany. 2. Napěťové ochrany ELEKTROMECHANICKÉ A 15. nadproudové relé střídavé A 15 S1. nadproudové relé stejnosměrné s bočníkem A 283 D

Ele 1 Synchronní stroje, rozdělení, význam, princip činnosti

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ DISTRIBUČNÍCH SOUSTAV PRAVIDLA PRO PARALELNÍ PROVOZ ZDROJŮ SE SÍTÍ PROVOZOVATELE DISTRIBUČNÍ SOUSTAVY ZMĚNA 01/2010

Zkušebnictví, a.s. KEMA Laboratories Prague Podnikatelská 547, Praha 9 Běchovice

Digitální učební materiál

VYHLÁŠKA. ze dne 18. března o dispečerském řízení elektrizační soustavy a o předávání údajů pro dispečerské řízení.

Poruchové stavy vedení

Elektroenergetika 1. Základní pojmy a definice

Veolia Pr myslové služby R, a.s.

Elektrické stanice ČEPS

Stupeň Datum ZHODNOCENÍ A POPIS NÁVRHU Číslo přílohy 12

Venkovní odpínače Flc N. trojpólové provedení jmenovité napětí 25 a 38,5 kv jmenovitý proud 400 a 630 A

Větrné elektrárny s asynchronními generátory v sítích VN

Stav přenosové soustavy. Role ČEPS v decentrální energetice a nároky na zajištění stability energetických sítí

Teplárna MosTeploEnergo ve čtvrti Lublino v Moskvě. VN měnič kmitočtu v teplárně Lublino, Moskva

80/2010 Sb. VYHLÁŠKA ze dne 18. března 2010

Výrobní přiměřenost české elektroenergetiky

Omezená distribuce elektřiny při dlouhodobém výpadku napájení distribuční soustavy z přenosové soustavy ČR

Elektrická část elektráren

Kodex PS Certifikace PpS

Synchronní stroj je točivý elektrický stroj na střídavý proud. Otáčky stroje jsou synchronní vůči točivému magnetickému poli.

Analýza z měření elektrických veličin sportovní haly.

Vliv výroby z fotovoltaických elektráren na náklady na řízení přenosové soustavy ČR 1/32

Příloha P1 Určení parametrů synchronního generátoru, měření provozních a poruchových stavů synchronního generátoru

Dispečerské řízení přenosové soustavy ČEPS, a.s.

Přetoky elektřiny přes ES ČR situace a bezpečnostní rizika pro nejbližší období

13. Budící systémy alternátorů

Bezkontaktní spínací prvky: kombinace spojitého a impulsního rušení: strmý napěťový impuls a tlumené vf oscilace výkonové polovodičové měniče

Stejnosměrné generátory dynama. 1. Princip činnosti

AD1M14VE2. Přednášející: Ing. Jan Bauer Ph.D. bauerja2(at)fel.cvut.cz. Speciální aplikace výkonové elektroniky + řízení pohonů

Aplikace měničů frekvence u malých větrných elektráren

Havarijní plán k řešení stavů nouze v energetice

OCHRANA CHRÁNĚNÝ OBJEKT

Transkript:

Stabilita ES Síťový simulátor MODES Ing. Karel Máslo, CSc. odd. Analýz PS Přednáška ZČU Plzeň 2.12.2016

Obsah přednášky: Dynamická stabilita 1. Definice spolehlivosti provozu ES 1. Adekvátnost 2. Bezpečnost provozu 2. Dynamická stabilita 1. Úhlová stabilita 2. Frekvenční stabilita 3. Napěťová stabilita 3. Příklady systémových poruch 4. Obranný plán proti šíření poruch 5. Popis síťového simulátoru MODES

Spolehlivost provozu ES Adekvátnost výkonová přiměřenost Bezpečnost provozu o kritérium N-1 (přetížení, napětí) o stabilita (napěťová, úhlová..), zkratová odolnost V Kodexu PS je definována stabilita provozu jako schopnost soustavy udržet rovnovážný stav během normálního provozu i po přechodných dějích způsobených vnějšími vlivy, dispečerským řízením i poruchovými výpadky zařízení Kodex PS část I. Základní podmínky pro užívání přenosové soustavy, dostupný na http://www.ceps.cz Společná pracovní skupina IEEE a CIGRE definovala stabilitu ES zhruba takto: jestliže dojde v soustavě k rozruchu, musí se soustava vrátit do rovnovážného stavu s veličinami v dovolených mezích a soustava jako celek zůstane nedotčena Definition and classification of power system stability, technická brožura CIGRE, Paříž 2002

Adekvátnost provozu Zdroj: ENTSO-E Scenario Outlook & Adequacy Forecast 2011 2025 Zdroj: ENTSO-E Winter outlook report 2016/201

Rozruchy provozního charakteru - změny odebíraného nebo dodávaného výkonu, plánované změny topologie sítě (např. vypínáním nebo zapínání vedení), poruchy zařízení působených skrytými vadami nebo zrychleným stárnutím (výpadky el. bloků a vedení) poruchy způsobených klimatickými vlivy jako údery blesku, silným větrem, vysokou teplotou (zkraty) vlivy fungování trhu s elektřinou poruchy způsobené lidskou neúmyslnou chybou sociální vlivy např. stávky v elektrárnách geomagnetické bouře teroristická a kybernetické útoky.

Časový rozsah přechodných dějů v ES Dlouhodobá stabilita Krátkodobá stabilita Střednědobá stabilita Frekvenční odlehčování Plánování provozu Zásahy obsluhy a dispečerů Asynchronní motory Sekundární regulace P a f Terciální regulace P a Q Buzení a generátor Primární regulace frekvence Setrvačnost soustrojí Najíždění rezervy Omezovač stat. a rotor.proudu Změna odboček trafa Dynamika kotle 1min Spolehlivost 1hod 0.1 1 10 100 1000 10000 čas [sec]

Stabilita ES

Úhlová stabilita [pj] 1 0.8 P E P M (Xd+X/2)I 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 [rad] 3 P E = E * U X Σ S sin( δ )

Úhlová stabilita oslabení sítě [pj] 1 [pj] 1 P E P E 0.8 0.8 0.6 + P M 0.6 P M 0.4 0.4 0.2 0 0.2 0 0 0.5 δ 0 1 δ 1 1.5 2 2.5 3[rad] δ 0 δ 0 0.5 1 1.5 2 2.5 [rad] 3

Úhlová stabilita - zkrat [pj] 1 0.8 0.6 P E0 P E1 P M [pj] 1 0.8 0.6 P E0 P E1 0.4 P EZ 0.4 P EZ P M 0.2 0.2 0 δ 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 [rad] 3 0 δ 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 [rad] 3

Distanční ochrana

Střed kývání 10 8 x a=0.9 E X E E S 6 4-6 -4-2 0 2 4 6 0-2 m=0.5 m 2 a=1 0-6 -4-2 0 2 4 6-2 r -4-4 -6-6 -8-8 -10-12 m=1-10 a=1.1 m=0 U j Z = = X E jm a = j I a e ; δ 1 E E S

Frekvenční stabilita T dn J dt M df dt = Mmech Mel = Σ( P M P E )

Průběh frekvence po vzniku deficitu výkonu λ (1 + KT f 2 A = ω 2T 3 /T ) P = 1 e K = 4KT /T 3 A 3 λt (1 + KT 2T (cosωt + 2 /T A ) 2 A λ sinωt) ω (1 + KT 2 /T A ) 2 < 4KT /T 3 A 0-0.01-0.02 0 5 10 15 20 t [s] 25-0.01 T 2 =1 s,t 3 =9 s, R=0.263 T A =11 s -0.02-0.03 0 0 10 20 30 40 t [s] Výpadek bloku 6/2004 Výpadek bloku 10/2011 T 2 =3 s,t 3 =12 s, R=0.269 T A =12 s -0.03-0.04 f -0.04 [Hz] f -0.05 [Hz]

Napěťová stabilita - zjednodušený pohled

C E E

Napěťová stabilita reálné faktory zatížení asynchronní motory lavina napětí, činnost hladinových regulátorů napětí (HRT) činnost podpěťových ochran (na vlastní spotřebě) činnost omezovačů rotorového proudu v regulátorech buzení Charakteristiky asynchronního pohonu 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 Q 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 P Zátěž n

Stabilita ES příklady reálných poruch Zdroj: ENTSO-E Technical background and recommendations for defence plans in the Continetal Europe,

Blackout již. Švédsko a vých. Dánsko 23.9. 2003 Zatížení Švédska bylokolem 15 000 MW. První a druhý blok JE Barsebäck byl odstaven), takže spotřeba jižního Švédska byla hrazena jen místními malými zdroji a dovozem 1883 MW ze severu Švédska a 406 MW z ostrova Zealand. Dvě vedení 400 kv byla v oblasti odstavena pro údržbu a rovněž stejnosměrné spojky do Polska a Německa byly mimo provoz. -12:30 blok č. 3 JE Oskarshamn snižuje výkon z 1175 MW na 800 MW vlivem problémů s ventily v obvodech napájecí vody. Problémy se nepodařilo odstranit a reaktor byl odstaven, což znamenalo výpadek téměř 1200 MW. Výpadek byl zvládnut činností automatické regulace frekvence na vodních elektrárnách propojené soustavy NORDEL. Rovněž napětí nevybočilo z dovolených mezí. -12:35 dvoufázový přípojnicový zkrat v rozvodně Horred na západním pobřeží. Zdroj: The black-out in southern Sweden and eastern Denmark, 23 September, 2003

Iniciační porucha důsledky Overheating R Nearest phase in adjacent busbar B R Disrupture T R Busbar A, 3 phases (R,S,T) S T Přípojnicový zkrat způsobila porucha odpojovače a rozdílová ochrana přípojnic vypnula všechna vedení připojená na postižené sekce včetně dvou bloků 900 MW JE Ringhals. To způsobilo kyvy výkonu a pokles frekvence na 49 Hz, takže začalo působit podfrekvenční odlehčování zátěže. Síť byla přetížena a z nedostatku jalového výkonu klesalo napětí. 12:36:30 systém se stabilizoval a kyvy výkonu zanikly. Nicméně zatížení oblasti se začalo zvyšovat vlivem přepínání odboček na distribučních transformátorech, které se snažily zvýšit napětí v distribuční soustavě. To ovšem způsobilo pokles napětí 400 kv a napěťový kolaps celé jihozápadní části Švédska včetně hlavního města Stokholmu. Vlivem poklesu napětí zapůsobily distanční ochrany v postižené oblasti a vypnuly přenosová vedení. Tím došlo k vytvoření samostatného ostrova jižního Švédska a východního Dánska. Tento ostrov byl deficitní (s nedostatkem činného i jalového výkonu) a frekvence i napětí klesaly, až dosáhly mezí pro vypínání zdrojů a v ostrově došlo k blackoutu

Blackout Itálie 28.9. 2003 From Swiss SWITZERLAND statement to UCTE Mettlen 1 2 Sils FRANCE Albertville 5-6 3.2 Riddes Moerel 3.1 Avise Valpelline Airolo Pallanzeno Lavorgo Soazza Robbia Ponte Gorduno Mese Sondrio Musignano *Bulciago 3 AUSTRIA Lienz 4 Soverzene Redipuglia Planais 8 Padriciano Divaca SLOVENIA Villarodin 7 Rondissone Venaus Camporosso Le Broc-Carros Separation from European grid

Blackout Itálie

Blackout Itálie frekvenční kolaps

Blackout jižního Řecka (poloostrov Pelopones+Attika vč. Atén) 12.7.2004 V ten den byly odstaveny pro poruchy a opravy 4 vedení 150 kv (nebyla opravena včas pro nedostatek personálu) To způsobilo velké zatížení tří autotransformátorů a pokles napětí v oblasti Atén. V 7:08 vypadl blok 300 MW v elektrárně Lavrio v oblasti Atén pro poruchu ve vlastní spotřebě. Porucha byla opravena, ale problémy s najížděním bloku způsobily, že blok byl synchronizován a připojen v síti až v 12:01. Do té doby narůstalo zatížení sítě a napětí klesalo až na 90 % jmenovité hodnoty. Kolem poledne činil tranzit ze severu na jih 2000 MW Aliveri Peloponés Lavrio Ḅěhem zatěžování bloku Lavrio na technické minimum došlo k dalšímu výpadku způsobeném vysokou hladinou vody v bubnovém kotli. Po výpadku chyběl jalový výkon pro udržení napětí. Ve snaze umožnit dodávku jalového výkonu snižovaly elektrárny v postižené oblasti činný výkon. Tím ovšem narůstal import činného výkonu z 2000 na 2400 MW a pokles napětí se ještě zvýšil.

Průběh poruch důsledky -12:25 dispečink provozovatele přenosové soustavy požadoval odlehčení zatížení o 100 MW. V 12:30 bylo vypnuto ručně 80 MW. To však nestačilo k zastavení poklesu napětí a v 12:35 byl požadavek zvýšen o dalších 200 MW. Zatížení soustavy však naopak rostlo a odlehčení se nestačilo provést, protože komunikace mezi provozovatelem přenosové soustavy a provozovateli distribuční soustavy pomocí telefonu a ruční vypínání zatížení bylo pomalé na to, aby stačilo zastavit napěťový kolaps. -12:37 vypadl působením ochran z nezjištěných příčin blok č. 3 v elektrárně Aliveri ve středním Řecku. Další blok č. 4 byl v 12:38 vypnut ručně. Během napěťového kolapsu byla soustava rozdělena ochranami vedení 400 kv mezi severem a jihem, tím se jižní část dostala do ostrovního provozu. Generátory ve vzniklém ostrově byly vypnuty a došlo k blackoutu U 1 U C Napěťový kolaps + Ztráta uhlové stability U 1 X 1 δ P X 2 U 2 U 2 U C

Rozpad propojení UCTE Area1 Western : under-frequenc frequency Area North Eastern: 2 over -frequency Area 3 under -frequency South Eastern : under frequency Total load shed :~ 17 000 MW Total tripped generation in Western area :~ 10 900 MW (6%) 04.11.2006 49 Hz 9 260 MW High frequency High flows Risks of further outages 50,60 Hz 51.4 51.2 51 North 50.8 50.6 50.4 50.2 50 South 49.8 49.6 49.4 49.2 West 49 22:10:20 22:10:30 22:10:40 22:10:50 22:11:00 49,7 Hz

450 300 Rozpad kv 400 Switzerland kv 250 Greece propojení 350 Austria 200 300 150 UCTE 250 100 Croatia 200 50 Croatia 150 0 22:10:10 22:10:12 22:10:14 22:10:16 22:10:18 22:10:20 22:10:22 22:10:24 22:10:26 22:10:28 22:10:30 50.2 voltage Bassecourt voltage Ag. Stefanos voltage Tumbri voltage Zerjavinec voltage Ternitz -sec. axis 50.1 splitting : 22:10:28,700 West and North East 22:10:28,900 West and South East Landesbergen-Wehrendorf tripping 22:10:13 50 Landesbergen closing busbar 22:10:11 49.9 Zone WEST Zone South East Zone North East 49.8 2:10:06 2:10:07 2:10:08 2:10:09 2:10:10 2:10:11 2:10:12 2:10:13 2:10:14 2:10:15 2:10:16 2:10:17 2:10:18 2:10:19 2:10:20 2:10:21 2:10:22 2:10:23 2:10:24 2:10:25 2:10:26 2:10:27 2:10:28 2:10:29 2:10:30

WAMS

50,9 f [Hz] 50,7 50,5 Röhrsdorf (D) Hagenwerder (D) Heviz (H) 50,3 50,1 49,9 49,7 49,5 49,3 49,1 Ag. Stefanos (GR) Urberach (D) Rommerskirchen (D) Bimolten (D) Měření WAMS 48,9 22:10:10 22:10:15 22:10:20 22:10:25 22:10:30 22:10:35 22:10:40 22:10:45 22:10:50

Blackout USA (Ar, Ca)+Mexiko 8.9. 2011 Porucha na jihozápadním pobřeží USA vedla během 11 minut ke kaskádovitým výpadkům končícím rozsáhlým blackoutem na území Arizony, Jižní Kalifornie a poloostrova Baja Kalifornia (Mex.) Iniciační poruchou byl výpadek vedení 500 kv Vedení je součást hlavního přenosového koridoru, zásobujícího oblast San Diega elektřinou z elektráren v Arizoně a jeho výpadek způsobil přetěžování jiných vedení a napěťové problémy - to bylo příčinou následných výpadků vedení, transformátorů a generátorů, což vedlo k frekvenčního odlehčování zátěže, kolapsu sítě a blackoutu Rozbor poruchy ukázal, že soustava nebyla provozována bezpečně, tedy s dodržováním kritéria N-1. Provozovatelé sítí neměli adekvátní prostředky pro řízení v reálném čase Stavová estimace a kontingenční analýza pracovala s nedokonalými modely, které nezahrnovaly vliv sousedních sítí Nastavení ochran traf proti přetížení bylo příliš rychlé (40 s), než aby dovolilo dispečerům nějaká nápravná opatření Zdroj: Arizona-Southern California Outages on September 8, 2011, FERC/NAERC report, April 201

Iniciační porucha důsledky V 13:57:46 byly kondenzátorové baterie zařazené v sérii s vedením 500 kv automaticky bypasovány působením ochran proti nesymetrickému zatížení Sériová kompenzace indukčnosti dlouhých vedení se používá pro zvýšení přenosové schopnosti dlouhých vedení Provozovatel sítě APS vyslal do rozvodny technika, aby baterie odpojil od napětí. Technik měl s postupem odpojování zkušenosti a rovněž APS měl zpracován písemný šestnáctibodový postup, který společně prováděl a kontroloval s dispečerem (dispečer četl se seznamu krok za krokem a technik je pro kontrolu opakoval) Každý krok postupu byl písemně zaznamenán spolu sčasem provedení. Technik provedl správně krok 6, kdy potvrdil stav vypínače kondenzátorů jako zapnutý. Mezitím si domlouval pomoc od obsluhy rozvodny pro uzemnění a následně zapsal čas kroku 6 omylem do řádku pro krok 8. Po ukončení konverzace technik pokračoval krokem 9, čímž vynechal zapnutí vypínače vedení, který provede bypass kondenzátorů. V kroku 9 rozpojoval ručně odpojovače obvodu - vznikl oblouk mezi kontakty odpojovače a následný přeskok oblouku mezi fázemi. Obloukový mezifázový zkrat vypnuly distanční ochrany Zdroj: Arizona-Southern California Outages on September 8, 2011, FERC/NAERC report, April 201

Blackoutčásti Holandska 27.3.2015 Výpadek 380 kv rozvodny Diemen způsobil ztrátu napájení 19 rozvoden 150 kv, což vedlo k blackoutu: částí Amsterodamu letiště Shiphol dvou provincií VtE neumějí ostrovní provoz Anna Paulowna Westwoud Lelystad380 Oterleek Wijdewormer Boekelermeer Zuid Beverwijk Oostzaan Watergraafsmeer Diemen380 Zuidelijk Flevoland Waarderpolder Bijlmer noord Vijfhuizen Haarlemmermeer Venserweg Nieuwemeer Zorgvlied Bijlmer Zuid Amstelveen Krimpen380 Sassenheim

Iniciační porucha důsledky Busbar B Busbar A L1 L2 L3 L1 L2 L3 Breaker Line Disconnector Busbar Coupler Zdroj: prezentace Tennet, ENTSO-E Academy Workshop on Lessons Learnt, 25.9.2015 Při převádění vedení z přípojnice A na B se nesepnula jedna fáze (spálený motor pohonu) odpojovače. Přesto obsluha vypíná druhý odpojovač. Důsledkem je zřejmě vznik zkratu na obou přípojnicích a následný vypnutí celé rozvodny ochranami.

Blackout v Turecku 31.3.2015 Stav před poruchou 4.800 MW 4 vedení v koridoru Východ-západ vypnuty pro údržbu nebo rekonstrukci Všechny sériové kompenzace vypnuty Výroba na východě ve VE způsobuje velké toky ve směry východ západ TEIAS ale nepozoruje porušení kritéria N-1

Blackout v Turecku 31.3.2015 Stav po poruše 11 10 9 1 7 8 4 5 3 3 6 Iniciační porucha vypnutí vedení Osmanca Kursunlu distanční ochranou v 5. zóně (bez poruchy a nepřetíženo) Účel 5.zóny bylo chránit odpojovač v rozvodně. Po vypnutí došlo ke ztrátě uhlové stability mezi východní a západní částí Turecka. Ztráta stability byla detekována distančními ochranami na vedeních v profilu a a všechna vedení- byla vypnuta Turecká PS se rozdělila na západní a východní (deficitní a přebytkovou) část. Západní část ztratila synchronismus se synchronní zónou a hraniční vedení do Bulharska a Řecka byla vypnuta V západním ostrovu působilo frekvenční odlehčování, bylo vypnuto 4800 MW.

Blackout v Turecku 31.3.2015

Blackout v Turecku 31.3.2015 Po působení frekvenčního odlehčování frekvence v západním ostrově dále klesala (řada generátoru se vypnula dříve než to dovoluje frekvenční plán při 47.5 Hz) a ostrov skončil v blackoutu. Frekvence východního ostrova s přebytkem 4700 MW rostla k 52.3 Hz, ale pak klesala a tento ostrov rovněž skončil blackoutem. Obnova napájení začal neprodleně a napájení Evropské části vedením z Bulharska bylo obnoveno za hodinu a půl. 95 % zátěže bylo obnoveno do devíti hodin.

50 MW Porucha v Turecku 26.4.2016 3100 MW f 50.1 [Hz] Denmark Switzerland 50 CZ Slovenia 49.9 Greece 49.8 21:29:17 21:29:22 21:29:26 21:29:30 21:29:35 21:29:39 Continental Europe f 50.2 [Hz] Turkey 50.0 49.8 49.6 49.4 49.2 49.0 48.8 48.6 22:30:00 22:30:20 22:30:40 22:31:00 22:31:20

Blackout jižní Austrálie (JA) 28.9.2016 Před poruchou oblast JA při zatížení 1895 MW dovážela 612 MW dvojitým vedením 275 kv Heywood-South East 883 MW zatížení JA pokrývaly větrné elektrárny (VtE) Extrémní počasí (silný vítr, kroupy a bouřky) způsobily výpadky tří vedení (dvoufázové a jednofázové zkraty s neúspěšným OZ) Zkraty na vedení způsobily výpadek výroby z VtE 445 MW. Vysoký přenos výkonu koridorem Heyvood aktivoval ochranu na ztrátu synchronismu, která vedení vypnula. Deficit výkonu kolem 900 MW rychlý pokles frekvence. Přestože působilo frekvenční odlehčování následoval rychle blackout.. Zdroj: Black system event in South Australia on 28 September 2016, AEMO report

Blackout Dánsko Švédsko 23.9.2003 Itálie 28.9.2003 Řecko 12.7.2004 Rozpad UCTE 04.11.2006 USA a Mexiko 8.9. 2011 Holandsko 27.3.2015 Turecko 31.3.2015 Jižní Austrálie 28.9.2016 Iniciační porucha Blackouty shrnutí Příčina Následek Pozn. Výpadek rozvodny Technická závada Ztráta uhlové stability Kaskáda výpadků vedení Ztráta frekvenční stability Výpadek vedení Vysoké přetoky Ztráta uhlové stability Kaskáda výpadků vedení Ztráta frekvenční stability Výpadek bloku Technická závada Ztráta uhlové stability Kaskáda výpadků vedení Ztráta frekvenční stability Rozpojení spínače přípojnic Vypínání odpojovačem Výpadek vedení Vypínání odpojovačem Neproveden kontrolní výpočet důsledků Chyba obsluhy Technická závada + chyba obsluhy Ztráta uhlové stability Kaskáda výpadků vedení Rozdělení synchron. propojení Ztráta uhlové stability Kaskáda výpadků vedení Ztráta frekvenční stability Výpadek rozvodny Ztráta frekvenční stability Výpadek vedení Vysoké přetoky Ztráta uhlové stability Kaskáda výpadků vedení Ztráta frekvenční stability Výpadky vedení Výpadky VtE při zkratech Ztráta uhlové stability Ztráta frekvenční stability Částečný BO Úplný BO Částečný BO Působení frekvenčního odlehčování Částečný BO Částečný BO Úplný BO Úplný BO

Geomagnetické bouře z r. 1989 - Kanada V 2:45 13.3.1989 došlo po silné geomagnetické bouři k poruchovému vypnutí sedmi statických kompenzátorů (kondenzátorových baterií a tzv. SVC Static VAR Compensators používaných pro regulaci napětí sítě) v síti Hydro-Quebec vlivem vyšších harmonických Vyšší sudé harmonické vznikly přesycením magnetizačního obvodu transformátorů způsobené indukovanými geomagnetickými proudu. Pro proudy vyšších harmonických mají kondenzátorové baterie (připojené mezi fáze a zem) nízkou impedanci a snadno se mohou přetížit jsou vypnuty nadproudovými ochranami Výpadek těchto kompenzačních prostředků způsobil pokles napětí a zřejmě nestabilitu sítě vedoucí k výpadku vedení 735 kv k La Grande (10 GW VE) Výpadek vedení způsobil automatické vypnutí dvou bloků VE Le Grande 4 Následně došlo k výpadku všech vedení koridoru Le Grande Deficit 9400 MW způsobil pokles frekvence a frekvenční odlehčování Další výpadky vedení a výkonu z Churchill Falls vedly ke kolapsu sítě a blackoutu Zdroj: http://www.nerc.com/pa/ci/cipoutreach/documents/1989-quebec-disturbance.pdf

10280MW

Geomagnetické bouře z r. 1989 - USA 20.3.1989 byla na bloku 1 (z r.1977) v JE Salem prováděna kontrola oleje v blokovém transformátoru, která ukázala vysoký obsah hořlavých plynů Dva bloky elektrárny Salem spolu s další JE Hope Creek (sumární výkon 3450 MW) stojí na umělém ostrově v zátoce Delaware na vých. pobřeží USA (stát New Jersey) Ostrov je postavený v bažinách na ocelových pilířích, připojených na elektrárenskou zemnící síť. Pobřežní elektrárna je vyvedena do 500 kv sítě a tvoří tak ideální bránu pro vstup geomagneticky indukovaných proudů z Atlantiku do přenosové soustavy (přes uzemněné primární vinutí blokových transformátorů, které se skládají z tří jednofázových jednotek) To je umocněno ještě vysokým odporem skalnaté půdy v sousední Pensylvánii Inspekce blokových transformátorů potvrdila tepelná poškození vinutí a izolace. Příčina byla shledána v přesycování transformátoru stejnosměrným geomagneticky indukovaným proudem Přesycení zvětšuje ztráty vířivými proudy a zahřívání konstrukce. Zdroj: http://www.nerc.com/pa/ci/cipoutreach/documents/1989-quebec-disturbance.pdf

Rizikové faktory geomagnetických bouří 1. dlouhá vedení o napětí 500 a 735 kv, 2. nízká vodivost půdy (skalnaté horniny sopečného původu) 3. blízkost moře 4. jednofázové plášťové transformátory, 5. instalace kondenzátorových baterií a SVC.

Závěry Přes plánování a dodržování standardů bezpečnosti provozu (kritérium N-1) může dojít k systémové poruše spojené se ztrátou stability, napěťovým a frekvenčním kolapsem Je nutné mít vypracované Plány obrany proti šíření poruch: nastavení distančních ochran rychlé budící soupravy blokování HRT při podpětí frekvenční odlehčování zátěže přepínání regulací turbíny. rezervní činné výkony Zdroj: Defence plans and restoration, Final itesla Workshop Network Security Assessment 4-5.12.2015, (http://www.itesla-project.eu/key-project-events) Vyšetřování poruch zjednodušují systémy WAMS Analýzu rovněž usnadňují síťové simulátory