2018年3月22日，據(jù)巴西國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商消息，當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月21日15時(shí)48分出現(xiàn)停電事故，導(dǎo)致巴西北部和東北部電力系統(tǒng)與主網(wǎng)解列，北部和東北部至少14州發(fā)生大停電，導(dǎo)致18000MW負(fù)荷損失，占巴西全國(guó)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（SIN）的22.5%，造成全國(guó)約四分之一的用戶斷電。

事故概況

巴西利亞時(shí)間2018年3月21日15:48，巴西北部和東北部電力供應(yīng)中斷。此次電力供應(yīng)中斷甩負(fù)荷 19760MW，相當(dāng)于全國(guó)骨干電網(wǎng)（SIN）當(dāng)時(shí)負(fù)荷的 25%。其中， 北部和東北部 14 個(gè)州 2049個(gè)城市受到嚴(yán)重影響，占比達(dá)到 93%（ 共 2204 個(gè)城市）。巴西南部、東南部和中西部受到一定影響，包括圣保羅、 里約、 米納斯、 巴拉納、 圣塔卡塔琳娜、 戈亞斯、 馬托格羅索、 南馬托格羅索和聯(lián)邦自治區(qū)，共計(jì)9個(gè)州。本次停電中，北部和東北部共計(jì) 30 余條線路受到影響或完全斷電，北部和東北部電網(wǎng)解列。同時(shí)，受北部電網(wǎng)故障影響，巴西南部、東南部以及中西部電網(wǎng)的頻率降至58.5Hz，根據(jù)區(qū)域負(fù)荷切除策略，自動(dòng)切除4400MW負(fù)荷，大約20分鐘后恢復(fù)。

全紅為受嚴(yán)重干擾的州，共計(jì)14 州（圖中早些時(shí)候只標(biāo)出 13 州，應(yīng)增加 1 個(gè) Rondonia 州）；淺紅為受到一定影響的 9 個(gè)州（圖中早些時(shí)候標(biāo)出 5 個(gè)，現(xiàn)應(yīng)增加 4 個(gè)州，包括:里約、 戈亞斯、 馬托格羅索、南馬托格羅索）。

注：巴西共 26 個(gè)州（estados）和 1 個(gè)聯(lián)邦區(qū)（distrito federal）。

到 21 日 16:15，南部、東南部、中西部完成電網(wǎng)重構(gòu)，恢復(fù)電力供應(yīng)；到 21 日 19:00，北方電網(wǎng)電力供應(yīng)幾乎全部恢復(fù)，東北部電網(wǎng)逐步恢復(fù)；到 21 日 21:00，所有電力供應(yīng)均恢復(fù)正常。

巴西北部區(qū)域主網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

事故原因

2018年3月21日15點(diǎn)48分前，美一正常運(yùn)行，輸送功率 4000MW，采用單母線臨時(shí)運(yùn)行方式，500kVA母線帶分段斷路器（9522）運(yùn)行； 15 點(diǎn) 48 分， 500kV 分段斷路器（9522）過負(fù)荷跳閘，交流母線失壓，送端 Xingu 換流站失去僅有的交流電源，造成雙極停運(yùn)；此時(shí)安穩(wěn)裝置（SEP）沒有發(fā)出切機(jī)信號(hào)，美麗山水電站發(fā)電機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行，所有運(yùn)行的7臺(tái)機(jī)組（發(fā)電功率 4029MW）因自身保護(hù)而切除。

（1）分段斷路器跳閘的原因分析

由于 Abengoa 公司申請(qǐng)破產(chǎn)保護(hù)，原本由 Abengoa 建設(shè)的兩條 500kV 母線無(wú)法按期完成，因此巴西電監(jiān)會(huì)（ANEEL）直接授權(quán)項(xiàng)目公司完成兩條母線的建設(shè)，建設(shè)周期12個(gè)月，即2018年4月30日完成。ANEEL為了滿足美麗山水電站的電力送出，希望美一直流提早投運(yùn)，考慮到能夠提前獲得美一項(xiàng)目收益，項(xiàng)目公司也同意 ANEEL 的要求。項(xiàng)目公司提出了母線分階段投運(yùn)的方案，即第 1 階段：500kV B 母線不帶斷路器投運(yùn)以保證雙極的調(diào)試和投運(yùn)；第 2 階段： 500kV A 母線帶斷路器投運(yùn)，停運(yùn) 500kV B 母線并安裝相關(guān)設(shè)備；第 3 階段： 500kV B母線帶斷路器投運(yùn)。ONS已經(jīng)批準(zhǔn)了此方案，并表示承受單母線運(yùn)行造成雙極停運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)。目前交流母線工程正處于建設(shè)過程的第2個(gè)階段，西門子還未進(jìn)行分段斷路器的計(jì)算和整定，保護(hù)跳閘整定值仍為出廠設(shè)定值 4000A，當(dāng)時(shí)過負(fù)載電流達(dá)到 4400A，造成保護(hù)正常動(dòng)作。

主接線示意圖

（2） SEP未發(fā)出切機(jī)信號(hào)的原因分析

由于 Abengoa負(fù)責(zé)建設(shè)的 2條 500kV交流線路無(wú)法按時(shí)投運(yùn)，導(dǎo)致美麗山一期項(xiàng)目投運(yùn)后的系統(tǒng)網(wǎng)架較規(guī)劃時(shí)更加薄弱。ONS向美麗山一期項(xiàng)目公司正式要求加強(qiáng) Xingu 地區(qū)的安穩(wěn)措施，新增了5項(xiàng)安穩(wěn)措施，并提出了新的功能要求，全部安穩(wěn)策略均由ONS制定，SEP的 5 項(xiàng)安穩(wěn)措施的邏輯試驗(yàn)已按照 ONS 要求全部完成。但在新增的 SEP 邏輯里， ONS 沒有考慮500kV 兩條交流母線同時(shí)失壓的極端情況，更沒有考慮單母線過渡運(yùn)行時(shí)失壓的情況，因此分段斷路器（9522）跳閘后，相當(dāng)于 Xingu 換流站失去交流電源，交流母線失壓，直流控保系統(tǒng)認(rèn)為是誤判，認(rèn)定相關(guān)信號(hào)無(wú)效，經(jīng)過 950ms 后，控保系統(tǒng)發(fā)出緊急停運(yùn)。同時(shí)，SEP 接收到了切機(jī)信號(hào)（切6臺(tái)機(jī)組），但判定為信號(hào)無(wú)效，因此未將切機(jī)信號(hào)發(fā)至水電站機(jī)組。在此極端情況下， ONS 及西門子工程師認(rèn)為直流控保的響應(yīng)是正常的。

根據(jù) ONS 提供的停電前的運(yùn)行狀態(tài)，15:47 分，美麗山水電站出力 4029MW，美麗山一期項(xiàng)目外送 4000MW，即使 SEP 未發(fā)出切機(jī)信號(hào)（應(yīng)該切除 6 臺(tái)機(jī)組），水電站 7 臺(tái)機(jī)組全部停運(yùn)，也不會(huì)對(duì)巴西電網(wǎng)造成影響，目前 ONS 也一致認(rèn)為丟失 4000MW 不會(huì)對(duì)巴西電網(wǎng)造成影響。 巴西電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理、控制保護(hù)的設(shè)置不統(tǒng)一是造成此次大面積停電的主要原因。

3月21日15:47分時(shí)的巴西電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)

事故影響

2. Xingu 500kV 兩條母線正處在建設(shè)階段： B 母線正在施工， A 母線分段開關(guān)調(diào)試工作未進(jìn)行；

3. ONS 可能會(huì)要求 BMTE 增加新的 SEP 邏輯試驗(yàn)項(xiàng)目；

4. 發(fā)生此次事件后，ONS可能會(huì)對(duì)美二的 Master control增加新的裝置和新的要求。

引發(fā)的安全啟示

截至 2015 年底，巴西全年總發(fā)電量達(dá)到 5414 億千瓦時(shí)， 其中水力發(fā)電占到總發(fā)電量的 71.1%，占電源結(jié)構(gòu)絕大部分。然而，受自然資源稟賦條件限制，巴西可供開發(fā)的水電資源多集中在北部與西部區(qū)域。而整個(gè)國(guó)家的負(fù)荷中心多集中在東南沿海區(qū)域，促使整個(gè)國(guó)家的輸電格局呈現(xiàn)“北電南送、西電東送”的局面。巴西全國(guó)范圍內(nèi)幾條直流輸電線路主要連接送端的伊泰普水電站、美麗山水電站以及馬代拉河上游大型水電站與受端巴西東南部地區(qū)。此次受到影響的正是由北向南的交直流通道。

受到送端貝羅蒙特(Belo Monte)水電站脫網(wǎng)影響，±800kV 美麗山直流停運(yùn)導(dǎo)致巴西東南部區(qū)域（負(fù)荷中心）切除負(fù)荷達(dá)到 4200MW，約等于±800kV 美麗山直流一期輸送規(guī)模，這在側(cè)面暴露出巴西東南部區(qū)域電網(wǎng)應(yīng)對(duì)跨區(qū)送電安全穩(wěn)定事故的準(zhǔn)備不足，也是此次事故波及全國(guó)的重要原因。

由此，考慮到巴西資源稟賦條件與我國(guó)情況類似，均呈現(xiàn)跨區(qū)域送電情況，此次巴西3·21大停電事故對(duì)我國(guó)保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有一定的借鑒意義。

1、應(yīng)重視保護(hù)裝置的整定與運(yùn)行維護(hù)，避免出現(xiàn)因保護(hù)裝置誤動(dòng)造成的系統(tǒng)損失。

2、有必要加強(qiáng)送端系統(tǒng)機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)能力的相關(guān)研究，避免出現(xiàn)單一電源脫網(wǎng)造成系統(tǒng)振蕩解列；

3、有必要加強(qiáng)受端電網(wǎng)應(yīng)對(duì)直流閉鎖措施的相關(guān)研究，避免出現(xiàn)因送端電網(wǎng)事故波及全國(guó)性停電。