О вероятности каскадных аварий в энергетических системах при землетрясениях

Анализ известных случаев каскадных аварий в электроэнергетических системах зарубежных стран. Блок-схема обобщенного сценария аварий и анализ причин развития каскадной аварии. Разработка вероятного сценария каскадных аварий при сильных землетрясениях.

Рубрика Физика и энергетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 20.01.2018
Размер файла 630,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

О вероятности каскадных аварий в энергетических системах при землетрясениях

Бисекенов А.А., Умбеткулов Е.К.

Аннотация

Проведен краткий анализ известных случаев каскадных аварий в электроэнергетических системах зарубежных стран. Приведена блок-схема обобщенного сценария этих аварий и дана характеристика причин развития каскадной аварии. Разработан вероятный сценарий каскадных аварий при сильных землетрясениях.

В сложных электроэнергетических системах (ЭЭС) происходят десятки тысяч и более возмущений в год, вызываемых различными причинами- короткими замыканиями на электрооборудовании, отказами оборудования, ошибками обслуживающего персонала и др. Подавляющая часть этих возмущений ликвидируется средствами релейной защиты и противоаварийной автоматики. Вследствие отказов этих средств, ошибок персонала и дополнительных внешних и внутренних факторов может происходить каскадное развитие аварийной ситуации, локализацию и ликвидацию которой обеспечивает система противоаварийного управления более высокого уровня. При недостаточной эффективности и надежности последней и по другим сопутствующим причинам происходят уникальные тяжелые системные (каскадные) аварии, часто с катастрофическими последствиями для ЭЭС и потребителей.

Не исключены такие аварии при сильных землетрясениях, особенно в ЭЭС крупных городов, когда высока вероятность массового отключения потребителей и отдельных участков электрических сетей.

Материалы и методы. По результатам анализа последовательностей событий при развитии системных аварий, произошедших в последние годы в энергосистемах разных стран, на рисунке 1 предложен обобщенный сценарий каскадного процесса развития аварии,содержащий циклически повторяющиеся изменения состояния ЭЭС.

Ниже приведены краткие пояснения к каждому из обозначенных на рисунке 1 состояний и переходов между ними. В качестве примеров использованы данные источников каскадных аварий отдельных стран [1,2].

А. Нормальное состояние системы. В этом состоянии параметры режима ЭЭС находятся в допустимых пределах.

Б. Аварийная ситуация.Перед началом аварий энергосистемы были дополнительно ослаблены в результате ряда событий [1], а именно:

· в американской энергосистеме (США и Канады) 14 августа 2003 г. произведено отключение линий электропередачи в Индиане, энергоблока на электростанции Истлэйк-5 и линии 345 кВ Стюарт-Атланта в Огайо;

· в Московском энергоузле функционирование трансформаторной подстанции Чагино происходило с пониженной мощностью вследствие аварийных ремонтов основного оборудования (24-25 мая 2005 г.).

В определенный момент развития аварийной ситуации произошло триггерное событие, т.е. событие, запускающее неуправляемый каскадный процесс дальнейших событий (в первую очередь отключений элементов ЭЭС) с катастрофическими последствиями, что и является системной аварией. Для рассматриваемых аварий таковыми событиями явились:

· для американской аварии - отключение линий 345 кВ Хардинг-Чамберлин в Огайо;

· для московской аварии - отключение линий, отходящих от подстанции Очаково.

На начальных стадиях каскадный процесс развивается относительно медленно, а в ходе развития аварии - ускоряется.

В. Критическое состояние системы: большие колебания мощности и напряжения, перегрузки линий. Триггерное и последующие события каскадного развития аварии вызывают значительные колебания передаваемой мощности по линиям, перегрузку линий и проблемы с напряжением. В свою очередь это влечет за собой дальнейшие события аварийной последовательности (включая отклонения частоты на последующих стадиях развития аварии).

Г. Деление системы, неустойчивость, коллапс напряжения или частоты.На дальнейших стадиях процесса развития аварии может происходить неконтролируемое деление системы, потеря динамической устойчивости и коллапс напряжения и частоты. Д. Послеаварийный режим. Пройдя ряд последовательных фаз развития, аварийный процесс завершается некоторым послеаварийным режимом, который является стартовой точкой процесса восстановления.

Результаты исследований. Каскадный процесс развития аварии в ЭЭС вполне возможен при сильных землетрясениях (например, г.Алматы). В этом случае высока вероятность массового отключения потребителей из-за многочисленных коротких замыканий от повреждений и разрушений зданий и сооружений.

Релейная защита и автоматика изолирует элементы системы от остальной ее части (например, отключает линии, трансформаторы, генераторы). Этот процесс может сопровождаться резкой потерей некоторой нагрузки, что, в свою очередь, вновь вызывает качания мощности, перегрузки, проблемы с напряжением и т.д.

Существование каскадных процессов в ЭЭС возможно и для процессов до возникновения потери устойчивости в связи с низкими загрузками элементов сети энергосистем, что особенно актуально при вероятных сильных землетрясениях в г. Алматы.

Вероятное развитие и локализация аварийного режима в ЭЭС при сильных землетрясениях приведено на рисунке 2.

При разработке методов предотвращения каскадных процессов целесообразно изучить выводы последствий применения аналогичных методов и способов на известных ЭЭС, где происходили такие системные аварии.

Среди начальных событий и событий, возможных причин перехода текущей аварии в тяжелую системную, могут быть несрабатывание систем автоматики или ошибочное управляющее воздействие.

В таблице 1 приведены результаты действий систем автоматик, прекративших каскадное развитие отдельных аварий [3].

электроэнергетический авария землетрясение сценарий

Обсуждение результатов. При проведении оценки риска аварий в системах электроснабжения и определении живучести ЭЭС целесообразно учитывать возможность каскадного развития аварий в этих системах.

Анализ факторов, состояний и процессов при каскадных авариях в ЭЭС позволит выявить закономерности возникновения и протекания таких аварий и определить необходимые организационно-технические мероприятия по управлению надежностью системы. Реализация таких мероприятий по предотвращению каскадных аварий целесообразно:

· для формирования и ведения режимов работы энергосистемы для предотвращения каскадных аварий в энергосистемах;

· для согласования линейной автоматики в энергосистемах с возможностью развития каскадного процесса в электротехнических системах;

· для координации принятия диспетчерских решений персоналом разного уровня иерархии при формировании ремонтных схем в распределительных сетях 110 - 220 кВ в регионах и крупных энергоузлах;

· для проектирования энергосистем, что позволяет увеличить финансовую эффективность финансовых проектов, например, для схем выдачи мощности станций экономия затрат может составить до 25% от стоимости схемы выдачи мощности электростанции.

Выводы

Проведен краткий анализ зарубежных публикаций по исследованию теоретических основ и разработке практических рекомендаций по обеспечению надежности и живучести ЭЭС при тяжелых системных авариях. Приведена блок-схема обобщенного сценария развития каскадных аварий и дана характеристика причин их развития на каждом этапе. Разработан вероятный сценарий каскадных аварий в ЭЭС при сильных землетрясениях.

Литература

1. Снижение рисков каскадных аварий в электроэнергетических системах /отв.ред. Н.И. Воропай. Новосибирск: СО РАН, 2011.- 303 с.

2. Воропай Н.И., Саратова Н.Е. Анализ статистики отказов РЗА на микропроцессорной базе с точки зрения их учета при моделировании каскадных аварий // Проблемы энергетики. 2008. № 11/12(1). С. 66-71.

3. Надежность систем энергетики и их оборудования: Справочник пообщим моделям анализа и синтезанадежности систем энергетики / Подредакцией Ю.Н.Руденко / М.: Энергоиздат. - Т. 1 - 1994. - 480 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Принципы методов сопротивления материалов, строительной механики и теплотехники. Методы определения функций состояния систем. Статика твердого недеформируемого тела. Основные причины отказов (аварий и катастроф) систем в течение всего срока службы.

    курсовая работа [693,5 K], добавлен 01.12.2012

  • Обзор атомной энергетики Японии. Краткий обзор аварий, произошедших на атомных электростанциях. Схема повреждения активной зоны реактора Три-Майл-Айленд. Четвертый блок ЧАЭС после аварии. Предварительные оценки степени тяжести разрушений АЭС Фукусима-1.

    реферат [873,5 K], добавлен 22.12.2012

  • История строительства и экономическое значение Саяно-Шушенской ГЭС для экономики Красноярского края, ее мощность и состав сооружений. Попытки прогнозирования аварии 2009 г. на гидроэлектростанции. История аварий от начала эксплуатации и их последствия.

    курсовая работа [785,3 K], добавлен 10.03.2010

  • Описание возможных сценариев развития аварий на электростанциях. Автоматическая частотная разгрузка энергосистемы, ее задачи и назначение. Требования, категории разгрузки, установки АЧР. Математическая модель энергосистемы. Моделирование работы разгрузки.

    реферат [7,7 M], добавлен 20.03.2011

  • Естественные источники радиации: космическое излучение, земная радиация (уран, торий и актиний). Искусственные источники радиации и их прикладное использование в медицине. Атомная энергетика (хронология аварий на АЭС) и альтернативные источники энергии.

    реферат [81,5 K], добавлен 06.02.2010

  • Развитие современных электроэнергетических систем. Понятия и виды переходных процессов. Понятия о параметрах режима и состояния электрической системы и связь между ними. Рост единичных мощностей агрегатов. Увеличение мощности энергетических объединений.

    контрольная работа [60,6 K], добавлен 19.08.2014

  • Понятие первичного и вторичного регулирования частоты. Ее изменение в электроэнергетических системах при набросе мощности нагрузки. Анализ работы ведущей станции. Ограничения по ТЭС. Случаи применения автоматической аварийной разгрузки по частоте.

    презентация [618,7 K], добавлен 26.10.2013

  • Причины возникновения электромагнитных переходных процессов в электрических системах. Расчет и анализ переходного процесса для трех основных режимов: трехфазного, несимметричного и продольной несимметрии. Составление схемы замещения и ее преобразование.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 29.07.2013

  • Выбор магнитного пускателя для защиты асинхронного двигателя. Выбор низковольтных и высоковольтных аппаратов в системах электроснабжения. Схема пуска и защиты двигателя. Соединение понижающих трансформаторов со сборными шинами низкого напряжения.

    практическая работа [4,8 M], добавлен 21.10.2009

  • Механізм гідродинамічної нестійкості вихрового руху в системах з об’ємним стоком речовини та його організація в різних фізичних системах при фазових перетвореннях. Розв’язки рівнянь та гідродинамічні вихори у ядерній матерії і резонансно-збудженому газі.

    автореферат [58,8 K], добавлен 16.06.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.