华中电力事故的经验教训
根据家电力监管委员会和中企业投资协会的相关数据，2006年7月1日20时48分，华中(河南)发生重大电网事故，这是中华人民共和成立以来中较大的电网事故。事故造成华中(河南)电网多条500 kV线路和220 kV线路跳闸，多台发电机组停止运行，造成电网部分负荷损失，造成河南五市停电，影响周边湖北、湖南、江西三省电网。
据有关资料显示，河南500kV松郑双回线继电保护误动跳闸，原线路178万千瓦负荷全部转移到其电磁环网220kV系统，先过载后破坏全网稳定。系统振荡不仅影响了四川西部、湖南南部和江西东部的整个华中电网，还影响了北部的华北电网。共有26台发电机组跳闸，导致输出损失超过600万千瓦。华中华北地区500千伏单回路联络线弱联系手动断线。华中电网频率降至49.1Hz，负荷损失近380万千瓦。
自1982年8月7日韩丹线路故障造成稳定破坏事故以来，华中电网已安全稳定运行24年。这次华中电网事故虽然没有造成全网大停电，但却是中近20年来罕见的电网事故，跳闸机组数量较多。
2006年7月1日，华中电网事故造成不稳定振荡，影响了整个华中电网。西北、华东、华南均为DC稳定控制联网分区结构，不受事故影响。这就再次证明了DC稳定控制联网的分区原则，完全保证了任何大区域的事故都不会影响到其他大区域。
人们普遍认为，一旦区域电网发生事故，事故危害可以迅速降低到较小的范围。华中电网河南“七一”大停电就是较好的例子。但全1000 kV联网会打破这个原则，任何事故都会影响全，造成全大停电的高风险。对UHV来说，如果自然灾害发生在通讯的任何部分或人为错误，其危害将很快蔓延到整个家。20多年前，中按照分级分区的原则，建立了六个区域的区域电网。分区的主要思路是避免发展成全性的交流电网，从而避免一次区域性事故影响邻近地区。
一、事故原因及其扩大
1.事故的原因
500kV双回线跳闸的原因是外ABB保护不可靠——光纤通道相电流差动。根据我开发的这种保护，需要判断线路的故障，即当启动元件因电流突变而启动时，允许短时间比较线路两侧的电流，然后判断为线路内部故障时允许跳闸，这是保证可靠性的重要环节。但是ABB保护没有这个环节。两边电流对比很久。一旦通道出现异常，郑松线将先先跳闸。负荷转移到郑松线，该线保护本应动作发出过载信号，但误发出跳闸命令，这次线路也在10秒后跳开。
2.事故扩大的主要原因是500千伏和220千伏电磁环网
所谓电磁环网，是指通过干式变压器连接的高电平电压网和低电平电压网并联运行。两条500千伏线路跳闸后，178万负荷立即转移到电磁环网运行的220千伏系统，五条220千伏线路相继跳闸，然后系统振荡。振荡期间，川渝电网和华中主网解列，华北电网和华中电网手动解列。3.26台机组跳闸，这是事故的另一个原因 #p#分页标题#e#
这次事故之所以不能波及全，关键是因为在过去的20年里，根据李鹏在1981年全电网稳定会议上发布的《电力系统安全稳定导则》和技术导则(后来合并成一个导则，由家经贸委于2001年发布)，右图所示的六大区域的分区结构和组网方式，都是按照本导则规定的分级分区原则构建的。
交流电网范围越大，事故范围越大。但DC输电具有稳定控制功能，两个交流电网通过DC方式连接，因此任何一方发生事故都不会影响另一方。因此，华中电网的振荡不会通过DC稳定控制影响与之相连的西北、东部和南部地区，这是DC互联对限制事故扩大的基本作用。
华中和华北通过AC互联，振荡必然影响华北。但由于是弱联系互联，如果互联的单回路500kV线路在振荡开始时能够快速自动解列，则华北电网的损失是可以避免的。根据规定，互联线路应自动断开，但在这种事故中，手动断开总是会延迟一定时间，在此期间振荡仍然影响华北电网。大范围交流弱联系组网不是长久之计，较安全可靠的是DC稳定控制组网。
采用直流输电，保证任何一个大区域的事故都不影响其他大区域，进行远距离输电，是我们20年来的实践经验。从2003-2004年较好个滆DC联网工程、三峡工程、金沙江工程，包括西北DC背靠背工程的讨论来看，一致认为DC联网是非常必要的，三峡和金沙江由纯DC远距离送出，由交流500千伏短距离传输。以上项目都经过了公开、民主、科学、自由的讨论，使全电网工作者达成共识。从三峡多年的直流安全输电来看，不仅证实了纯直流方式是长距离输电较安全、较经济的方式，而且直流输电的采用确实限制了交流电网的扩张，从结构上为交流电网本身的安全提供了有利的门槛。在这次事故中，降低三峡东、南直流输电功率有利于平息华中电网振荡。
2.为什么这次事故没有造成华中大停电？
这次事故中，为什么系统振荡没有造成华中大停电？因为全都有导则规定的第三道防线，当发生振荡时，任何线路和发电机组的继电保护在振荡时都要可靠闭锁，不要跳闸(除非振荡中心在非常罕见的阈值下通过极少量的发电)
机及其升压变者例外)，以防止系统崩溃瓦解，继续保持系统的完整性，系统即可在短时内自动恢复再同步。这是我消除振荡、恢复正常运行、防止大停电的的较快速、有效的方法。但是有的发电机组保护配置不当或过於灵敏，在系统振荡时跳闸，是不符合第三道防线–保持系统（包括机组）完整性的原则。3.电磁环网问题
按现行＜电力系统安全稳定导则＞规定：“应避免和消除严重影响电网安全稳定的不同电压等级的电磁环网”。在电网发展过程，电磁环网必然存在一段时间，但必须采取相应自动控制措施防止扩大事故。华中是全较早建设500kV电网，经历20年，大部电磁环网皆已解开，但河南郑州以北祗是双回500kV线构成的不够紧密的网络须反而220kV网络几年较紧密，以致这次跳闸的500kV嵩郑双回线却仍和220kV线路构成电磁环网，但没有实现一旦环网故障的保电网安全稳定的自动措施。这一不符合现行导则的电网分层原则问题，是事故扩大的主要关键。#p#分页标题#e#
1996年5月28日华北电网曾发生罕见的系统振荡事故，振荡延续1分46秒才平息，扩大成振荡的原因也是500kV和220kV电磁环网。
4.大机组不正常跳闸问题
26台发电机组在电网异常波动和振荡时跳闸是事故扩大的另一个原因，是建以来机组跳闸较多、影响较严重的一次事故。2003年8月美加大停电事故中，失稳前有20台机组跳闸，失稳后有488台机组跳闸，总共508台。跳闸是由於失步、失磁、过励磁、低励磁、过电流、低电压、低频、逆功率、热机控制等保护动作，动作原因是由於保护的配置不当、整定过於灵敏、和当地电网保护不配合等等。508台机组跳闸成为美加电网四分五裂后，形成很多的孤立网区，由於供需严重不平衡，而造成大停电的关键。华中电网机组跳闸是由於失步保护整定过於灵敏，失磁保护整定错误和过流、过负荷保护配置和整定不当等原因，是美加508台机组跳闸原因的主要部分。
三.几点建议
1.对交流百万伏联网的考虑要慎重
2005年网公司为了建立家级统一电网，要将交流百万伏扩大到全范围，先先要想推倒20多年来已确保全电网安全的、仍由家经贸委发布的导则中“分层分区原则”，要将大区用交流百万伏强联在一起。同时，也想打破20多年来经过民主、科学讨论的“推行直流联网和直流远距离输电”的共识。但在技术上提不出家级统一电网的科学根据，而“借口”西电东送、煤电远送为理由，来为交流百万伏开路。长距离应用直流输电早已达到电网工作者的共识，而且经三峡送电多年实践证实既经济又安全可靠。但交流百万伏却极不经济、极不安全，例如输送同等容量的交流百万伏和直流输电比较：在投资上，送1000公里时、前者为后者的1.5倍，送2000公里时、前者为后者的2倍；在线路走廊宽度上、前者为后者的2.8～3.3倍。所以，现在连这个“借口”也站不住了。
这次事故证明，华中和华北的交流弱联系联网也是保证任一大区故障不会影响其他大区的既安全又简单的联网方式。2003年8月美加大停电事故始发於美，因美、加之间是交流强联系的复杂自由联网，在系统振荡时难以解列，结果使加拿大安大略省损失了总负荷的97，为2,250万千瓦，接近全停。如用交流百万伏联网代替现有的交流弱联系的大区联网，由於是多回强联系联网，在事故时同样难以解列，走上美加大停电的道路。这次事故给了我们一个明确的答案：大容量区域电网间的直流稳控联网是较安全、经济的联网方式。交流弱联网的大区联网也是保证大区电网故障不至于波及其他大区的既安全又简单的联网方式。曾长期担任党和家领导职务，又是电力专家的李鹏同志在谈到联网时曾指出：“要实现全联网，先先要形成大区电网，即区域性电网。区域性电网之间的联结，较好用直流。直流联网有比较好的稳定度，不会因为一个电网内部事故涉及到其他电网，是比较好的选择方式。”现在人们是不是应当重温他的这番真知灼见。#p#分页标题#e#
要按温家宝总理的批示要求，进一步组织科学、民主论证。论证要公开、透明、吸引众多专家、学者参与。对于提出建设全一张网的主张尤其要慎重。在上述问题没有搞清楚以前，暂缓跨区域电网的交流百万伏特高压联网项目的核准。
2.按分层分区原则强化各大区500kV电网
根据这次事故经验，应强化各大区500kV电网，强化线路的输电能力。河南郑州以北500kV网如果紧密坚强，就不致於一直保持500kV和220kV电磁环网，也不致使这次事故扩大。同时，大电源送出要遵循直达负荷中心的原则，不宜搞大规模的接力送电，网对网不宜搞大功率负荷流动，区域电网之间周边弱联系，便于解列。在电源建设上，坚持分散布局，负荷中心在技术可行、经济合理的条件下优先建设适当比例的电源等主张应得到贯彻。要继续按分层、分区原则强化各大区域电网，提高输送能力，有计划、有措施地处理电磁环网。
3.建议上级领导部门开展大电网和大机组协调工作1989年3月能源部曾主持全“大电网和大机组协调会议”，按既保大电网、又保大机组安全的协调原则下，研究了具体方针和措施。后来末继续进行，特别在厂网分家后，这项工作更难以落实。从这次事故，包括美加大停电事故，如果协调好、在保证发电机组安全原则下，大部份机组的跳闸是不必要的。但跳闸的结果，从电厂考虑不旦影响运行，带来不安全因素；从电网考虑，这次事故扩大了负荷损失，并影响振荡难以迅速平息；对美加大停电，成为电网四分五裂后的各弧立网区大多都大停电的关键原因。
4.整顿继电保护和安全自动控制
这次事故证明外保护并不可靠，如20年来另一次罕见的1994年5月25日南方电网瓦解事故，虽然起因是一台核电机组跳闸，但造成电网瓦解是由於500kV线路同样用了不可靠的美GE距离保护，在电网出现振荡时不能可靠闭锁，使主要线路跳闸造成全网瓦解。
根据近年500kV保护统计，误动比较突出的是进口的美GE、瑞士ABB、德西门子和日本三菱。20年来证明我保护是较可靠的。为甚么还要用昂贵又不可靠的进口保护呢？对现有进口保护应按我保护可靠性标准检查，难以改造的换用产保护。
这次事故证明为保证电网安全稳定的安全自动装置并不可靠实用，应深入研究原因。这些装置必须从电网实际事故的需要，经过实践试验证明其效果。
注：本文是由本网编辑李兆清根据中企业投资协会蒙定中老师的资料整理而成。
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来源：中能源网
