
今天是2015年7月24日。
根據XX石化微博,在7月22日16:18分發生了一起100ms毫秒的供電中斷(專業術語應該叫電壓暫降和閃斷;本次發生閃斷的地點為一個220KV變電站,通俗的講就是22萬伏超高壓變電站)。
隨后,網上流傳的黑煙滾滾的照片引起的軒然大波,并且借助網絡特別是微信強大的傳播能力,在成都、甚至四川境內形成了一輪堪比優衣酷門事件的刷屏,在7月23日中午達到一個頂峰。到了7月23日下午和晚上,事件逐漸縮小。
孰料,7月23日19:11XX石化官方微博的一篇聲明(見下面附件)和XX供電局7月24日0:40的一篇回應,在7月24日早晨造次造成了新一輪網絡大討論。XX石化聲明說是“XX供XX石化的220kV電力系統突然停電100毫秒,導致XX石化基地煉化一體化裝置安全聯鎖啟動,部分裝置停工”,XX供電局的聲明回復“XX石化基地由其自建的220千伏石化站(該站產權歸XX基地所屬)供電,由220千伏橋石線和220千伏回石線雙電源供電,根據XX電網調度運行數據顯示,7月22日全天,上述兩條供電線路均沒有發生四川彭州石化基地官方微博所謂的“突然停電100毫秒”現象。”再次引起一波互聯網、網絡討論的高潮!
本文力求不站任何立場(這個XX石化基地該不該建、XX電力220KV線路到底有沒有發生100ms的閃斷、誰該對這次100ms閃斷負責、是誰引起的),僅僅電力系統的暫降和閃斷進行一下純粹的技術分析和事實羅列,并且給出一定的解決方案。
本文并沒有到現場進行任何調研,只是根據電力系統基本知識、運行規范和網上的相關報道,做出的相關分析,也不對事故的責任進行任何評價、包括是否發生了100ms事件、是否100ms時間會導致此次黑煙事件的發生。
個人認為:電力系統的100ms閃斷和網上報道的XX石化的處理措施都沒有什么問題。如同人都會生病一樣,生產也會發生故障,只要處理好,就沒有什么問題了?,F在還有一個問題,就是大家對于所有的石化太敏感了,談px、談石化色變,這么大一個國家,有時候真不知道該到哪里去生產。
電力系統電壓-我們的日常感受和實際狀況:
1.中國的電網很大、可靠性也很好,目前電網規模已經遠遠超過了美國,而且美國的電網分成了幾個電網,因此,就單個電網而言,中國的電網可以說是目前全球最大、最可靠的電網。
2.基于以上原因,在我們的工作和生活中,除了單位辦公樓、生活小區例行停電,我們在工作和生活中幾乎感覺不到停電。
3.然而,事實是,我們生活中幾乎每天都會有電壓暫降(國際電工委員會(IEC)將其定義為下降到額定值的90%至1%;國際電氣與電子工程師協會(IEEE)將其定義為下降到額定值的90%至10%;其典型持續時間為0.5~1min)和短時中斷(IEC定義“接近于零”為“低于額定電壓的1%”;IEEE定義為“低于10%”[IEEE Std.1159-1995]。)每個月發生電壓暫降的次數為100-2000次不等;每個月發生短時中斷,次數從數次到數十次不等。對于35KV以上的高壓系統,情況可能會稍好,但是也基本上每個季度都會有一定的短時中斷(瞬態終端);
造成電力系統電壓暫降和瞬態中斷的原因和典型持續時間:
造成電壓暫降的主要原因包括:
后端負載短路、線路短路;
附近相鄰線路上的短路也會造成本地監測點的電壓暫降;
后端或者附近線路上的變壓器投切、大型負載的啟停,也會造成電壓暫降;
造成短時中斷(瞬態終端)的主要原因是:后端或者附近的線路短路、雷擊造成閃落,都有可能造成保護斷路器動作,從而造成跳閘、短時中斷。
典型持續時間:0.5秒-5秒。
可能有些不了解電力系統運行的看官認為:國家電網掙了那么多錢,收了我們那么多錢,不應該有中斷,這點問題都解決不了嗎?事實上,這種保護是電力系統必須的,線路短路了,必須保護,否則將會導致更大的事故!
影響線路暫降和短時中斷的因素:
方式一,發生在本線路上:斷路器固有動作時間+電弧消弧時間+絕緣恢復時間+故障判定時間+保護整定時間+斷路器重新投閘時間。
方式二,發生在相鄰線路上:故障判定時間+斷路器固有動作時間;
本次事故可能的第三種時間:因為XX基地是“XX石化基地由其自建的220千伏石化站(該站產權歸XX基地所屬)供電,由220千伏橋石線和220千伏回石線雙電源供電 ”筆者因為多年未在電力系統工作,也不清楚是否有這種220KV的高壓快速自動切換開關,如果有,就可能存在保護誤動作或者自動切換開關動作的時間,即“故障判定時間+自動切換開關動作時間(包含動作、拉弧、行程時間、重合完成);根據向業內部分人士咨詢,在220KV,基本沒有這種備自投。
故障判定時間:一般為20ms;
繼電器動作時間:一般為3ms,基本可以忽略;
斷路器固有動作時間(儲能、電機驅動等)+消弧時間+絕緣恢復時間:30-50ms
保護整定時間:一般為0.2-1.3s
自動重合判據時間:各廠家不一樣,一般不低于300ms
自動重合動作時間:一般為100-200ms。
從上面可以看出,100ms的中斷,這種故障發生的概率比較小,除非采用了比較特殊的電力設備或者裝置。當然,也不能完全排除這種故障發生的可能性(比如采用了特殊裝置,或者采用了無延時保護)。
電壓暫降/瞬態終端可能會給精密儀器、精密制造帶來的影響:
隨著現代電力工業的快速發展和系統中用電負荷結構的重大變化,暫態電能質量問題引發的事故越來越多,電壓暫降問題愈發凸顯,電壓暫降造成生產線上電機停機、變頻器失壓保護動作、可編程邏輯控制器(PLC)失靈、計算機存儲數據丟失等事故也越來越多,給用戶帶來巨大的經濟損失。
電壓暫降的起因是由于事件引起的功率(尤其是無功功率)大幅度變化,其波及面較大。
電壓暫降的直接技術性影響取決于暫降幅值和持續時間。
設備不能發揮應有的功能,或只能在有限的范圍內運行。
設備性能降低,在極端情況下完全停止工作。
更為嚴重的是,工藝流程重啟動造成的連帶影響;
電壓暫降往往引起用戶電氣設備不能正常工作,究其原因主要有:
交流電壓不足,供應電能不足,導致設備停運;如典型的橋式整流的電源電路。
電壓低引起設備電源監視回路跳閘,設備停運;
電壓低引起緊急關閉電路等的速動繼電器動作切斷電源;
電壓暫降恢復時上升脈沖引起設備的復位電路不正確動作,設備重啟;
電壓相角跳變或不平衡電壓暫降引起不平衡保護繼電器動作,設備停運。
低壓380/220V工業系統電機負荷治理電壓暫降解決方案:
目前針對通信設備、IDC數據中心、計算機設備,通常采用的
UPS不間斷電源解決方案;
針對電機型、電感性負載,大部分負載對于電壓的敏感度沒有那么嚴格。但是,在高端制造業如飛機制造、生物制藥、半導體生產工藝、重要廠房如衛星火箭廠房等,這部分廠房,因為負載中電感類、電機型負載比較多,受沖擊電流的影響,這部分負載的電壓暫降問題一直是一個難題。目前常規的有磁合成器、ABB的DVR動態電壓調整器(有源串聯補償器)、動態UPS(電動機-發電機組及其飛輪儲能系統)等解決方案,我們將在后期的文章中分別作介紹。