荷兰2015年3月27日停电事故分析及对湖南电网的启示

向萌，左剑，谢晓骞，李晨坤

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.国网湖南省电力公司，湖南长沙410007)

荷兰2015年3月27日停电事故分析及对湖南电网的启示

Analysis of Holland blackout on March 27th，2015 and revelations to security for Hunan Grid

向萌1，左剑1，谢晓骞2，李晨坤1

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.国网湖南省电力公司，湖南长沙410007)

2015年3月27日，荷兰一所变电站因技术故障，发生连锁反应导致荷兰大面积停电，对北荷兰等地区(包括首都阿姆斯特丹)造成严重影响。本文简要介绍了荷兰电网现状，回顾了此次大停电的主要过程，初步分析了荷兰大停电的主要原因，在此基础上从动态安全校核及评估不足、突发事故应急能力欠缺、日常运行设备消缺不到位、继电保护及稳控设置不当以及电网建设滞后等方面分析了此次停电的影响，并提出避免大停电事故发生、保障电网安全稳定运行的相关建议。

荷兰电网；大停电；事故分析；电网安全

2015年3月27日9时37分(荷兰当地时间)，位于阿姆斯特丹东南约11 km的Diemen变电站发生技术故障，导致变电站全站失压，随后发生连锁反应，最终导致荷兰北部大面积停电，约100万户居民受到停电影响，主要为Noord-Holland和Flevoland两个省，包括该国首都阿姆斯特丹。截止当天下午3点，大部分电力系统基本恢复，这是从1997年以来荷兰发生的最严重的停电事故。

此次荷兰大停电事故暴露出一些问题，引起了广泛关注，各国电力行业和研究人员开始讨论分析此次事故的原因。本文简要介绍了荷兰电网现状，回顾了此次大停电的主要过程，初步分析了荷兰大停电的主要原因，并结合湖南电网的发展，分析总结此次停电的经验教训。

1 背景简介

1.1 荷兰电网

荷兰电网的运营商Tennet为欧洲第五大电网独立运营商，运营范围为荷兰全境以及德国部分110 kV及以上主干电网，运营范围内主干电网线路长度约为21 000 km，变电站约为250座，服务的用户超过4 100万，频率为50 Hz。荷兰电网在欧洲西北电网中起着枢纽节点的作用，与德国有3个互联通道，与比利时有2个互联通道，与挪威有1个互联通道，与英国有1个互联通道，如图1所示。

目前荷兰电网是以380 kV和220 kV环网为主框架，150 kV和110 kV子网为区域供电框架。截止2014年10月31日，荷兰电网110 kV及以上的电网框架如图2所示。

1)Tennet通过260 km高压直流海底电缆(HVDC cable)将荷兰与英国相连(BritNed)，传输容量1 000 MW；

2)荷兰与比利时通过380 kV交流线路相连(ELIA)，正常情况下传输极限为1 501 MW；

3)荷兰与德国通过380 kV交流线路相连(AMPRION、TenneT及GmbH等)，正常情况下传输极限为2 449 MW；

4)荷兰与挪威通过直流相连(StatNett)，正常情况下传输极限为700 MW。

图1 荷兰电网地理示意图

图2 荷兰电网主接线示意图

1.2 Diemen变电站

Diemen变电站始建于1970年，距离阿姆斯特丹约11 km，为380 kV变电站，有4台380/150 kV变压器，容量分别为3台450 MVA，1台500 MVA，总变电容量为1 850 MVA。Diemen变电站4台变压器的50 kV侧分别安装45 Mvar并联补偿器，总补偿容量为180 Mvar；在380 kV高压侧安装了两组电容器，每组容量分别为150 Mvar。

Diemen的150 kV母线连接着Noord-Holland地区的150 kV输电网络，同时连接着一座天然气发电站，Diemen变电站与Oostzaan变电站构成了为Noord-Holland地区(包括阿姆斯特丹)供电的重要380 kV电源。因此，Diemen变电站为重要的枢纽变电站，4回380 kV出线连接着3座380 kV变电站，4回380 kV出线信息见表1。

表1 Diemen变电站4回380 kV出线

2 荷兰大停电事件经过

根据运营商Tennet的初步叙述，2015年3月27日上午，Diemen变电站的运行部分以及备用部分进行正常倒换操作，在此操作期间备用部分与运行部分短暂相连。

9时37分，发生短路故障，备用与运行部分同时保护跳闸，导致Diemen全站退出运行。

9时41分，Tennet向全网发出了电网“非正常”警报，并指出故障时间起点为9时37分，由于Diemen变电站的退出运行，导致Noord-Holland大部分地区(包括阿姆斯特丹)以及Flevoland部分地区大面积停电。

10时40分，Diemen变电站恢复供电，并逐步恢复对上述地区大用户的供电。

11时19分，Tennet解除电网“非正常”警报。

11时20分，整个150 kV网络恢复。

Liander底层的家庭和企业再次通电，150 kV子网恢复。此时已经是当天14时30分。

由于受影响铁路交通范围广，下午3点左右才全部恢复。这是自1997年以来荷兰最大规模一次停电事故，影响的居民超过100万。

3 荷兰大停电原因分析

Diemen变电站作为重要的枢纽变电站且供带阿姆斯特丹等重要地区负荷，采用备份运行模式，也就是Diemen的一半变电容量作为备用，另一半正常运行，当运行中的设备发生故障，备用设备将随时替换运行中的设备，以保障变电站的供电可靠性。而此次事故恰恰是在Diemen变电站在正常倒换操作中发生了短路故障而发生全站失压。

从图1中可以看出，Noord-Holland地区(包括阿姆斯特丹等重要负荷)仅由2座380 kV变电站Diemen和Oostzaan供电(Beverwijk由Oostzaan供电)。一方面，Diemen变电站整站退出极可能引起Oostzaan-Krimpen线路过载或是Oostzaan变电站过载跳闸，此时Noord-Holland地区将失去所有380 kV电源。由于Noord-Holland地区自身接入150 kV网络的电源较少，几乎肯定Noord-Holland地区将发生大面积停电。另一方面，由于与Diemen电站相连的Lelystad给Flevoland地区供电，如Diemen变电站发生故障，也将可能影响到Lelystad变电站对Flevoland地区供电，造成Flevoland地区部分停电。

此分析吻合当地运营商声明的停电是由于电网过载引起。从事故影响的停电范围来看，Oostzaan-Krimpen线路或Oostzaan变电站以及Lelystad变电站均受到Diemen变电站故障的影响。

Tennet公司于2015年6月12日在官网发布的研究报告对此次停电原因进行了更详细的分析:在Diemen变电站发生故障的一个星期前，Diemen与Krimpen之间的相关电力线路进行了二次系统的维护安装。为了确认安装工作效果，决定在2015年3月27日开展了一次测试试验，此次测试在Diemen变电站主备变电系统进行正常倒换操作期间。为了对Diemen变电站380 kV隔离开关A进行测试，同时保证380 kV电网的电力供应，在进行隔离开关A测试操作之前须将作为平行备用的隔离开关B转为运行状态(隔离开关A与平行备用隔离开关B在变电站的具体安装位置报告中并未描述)。由于隔离开关B其中一相电机故障导致此相没有按照操作指令正确合闸，最终状态显示为隔离开关B某一相状态为“断开”，无法进行后续拉开隔离开关A的操作。经过Diemen变电站现场人员目测判断，认为隔离开关B状态为正常合闸，现场显示隔离开关B“断开”只是新的二次系统故障而非隔离开关B本身的机械缺陷。根据现场人员的目测判断，同时依据两天前隔离开关B曾经正确执行操作的记录，为了让后续测试工作顺利进行，站内运行人员同意执行临时操作，将隔离开关B的一相显示“断开”的状态屏蔽，但此时隔离开关B中的某一相实际并未合闸到位。当天上午9时37分，当站内运行人员执行将隔离开关A拉开操作时，由于隔离开关B实际上一相“断开”，隔离开关A一相出现了开断电弧(正常情况下隔离开关A上的电流应转移至隔离开关B流过)。此外，荷兰当天强劲的西风将电弧吹动，电弧引发该相与相邻相之间相间短路，由于此时Diemen变电站主备系统电气相连，保护动作导致Diemen全站故障退出运行。Tennet在事故调查报告中将此次停电原因总结为设备故障以及人为误操作的组合结果。

4 荷兰大停电处理策略

停电发生后，Tennet应急处理小组当即落实以下关键议题:

1)确定150 kV和380 kV网络的恢复优先级和路径，使停电影响最小化；2)快速与其他应急组织沟通和协调；3)与各种媒体进行内部和外部的沟通，确保每人都能知晓最新信息；4)从多方面调查此次大停电的前因后果。

针对此次荷兰大停电给出了几条建议:

1)技术方面:仔细挖掘隔离开关故障的根本原因，并研究该故障是否可以预测。例如，通过改变检修方法和策略等。2)人为方面:考虑如何提高员工知识技能水平以及督促运行人员遵守工作规程。3)操作方面:考虑如何分析判断操作的指令是否足够清楚、完备和准确。

5 对湖南电网安全运行的启示

5.1 重视动态安全稳定校核和评估

电网安全稳定校核时，往往只进行N－1，N－2校核，荷兰此次事故中Diemen整站突然停运，从运行的角度来说为N－8。运营商Tennet是否有将Diemen整站退出运行继而影响其他变电站或线路，从而导致大面积停电进行校核目前不得而知。

虽然整站停运这种情况发生的概率非常小，但是Diemen变电站作为极其重要的枢纽变电站，依然很有必要对其站内突发多起故障甚至整站停运进行分析。建议系统分析工作者应重视对系统隐形故障的研究，深化对连锁故障的研究，加强孤岛电网稳定运行的研究等。例如，湖南省在运的17座500 kV变电站及开关站中500 kV出线4回以及4回以上的有10座，可对500 kV枢纽变电站整站退出运行等小概率事件进行必要的评估。

5.2 积极开展事故预演和预防消缺

此次停电事故，导火索是Diemen变电站在运行转备用的倒换操作中发生故障，此过程亦非常考验变电运行人员的专业素质和处理能力。目前智能变电站逐渐普及，运行人员能及时判断异常信号以及在突发故障时的妥善处理对扭转局面非常重要。

为提高变电运行人员对事故和异常运行的分析判断、处理事故的能力，建议国网湖南省电力公司组织开展反事故演习，有针对性设置重大安全事故应急处理。全站停电、主变等故障事故处理，考察参演人员的判断分析以及准确、迅速处理事故象征及异常信号的能力，为突发情况中的应急处理奠定坚实基础。湖南电网自2008年冰灾后几乎没有发生大面积的停电事故，应该总结经验教训，强化电网应急机制和平台建设，制定详细的黑启动方案并逐年修编，加强黑启动演练，尽量将负荷中心的电厂纳入黑启动电源范围〔1－3〕。

此次荷兰大停电事故的一个重要导火索是Tennet调查中提到的隔离开关的机械故障。因此，提高设备的运行可靠性，及时发现各类隐患，及早预防维护，防止设备发生故障是保证安全连续生产的重要工作。建议在迎峰度夏和春节保电期间对运行设备实施检修人员和运行人员同步巡回检查制度，变被动消缺为主动预防。因为检修人员有丰富的检修经验，对设备的异常状态可及早发现，可及时预防故障发生。

5.3 合理设置继电保护和安控系统

从继电保护的角度，除非保护逻辑设计不合理或发生保护装置拒动、误动，Diemen变电站是不会因为保护动作而导致整站退出运行的。因此，荷兰此次大停电同时也暴露出电网的继电保护和安控系统的薄弱点。

继电保护装置作为第1道防线，其正确动作对电网的安全稳定运行起到至关重要的作用。建议变电站及发电厂的主管部门采取多种措施加强继电保护运行管理，加强继电保护定值的整定计算和技术监督，建立健全继电保护反措方案，仔细研究大规模潮流转移情况下后备保护的防误措施，严格把关电网改造升级新安装或检修后的继保装置的试验，做好定检、预试和日常维护工作，充分发挥继电保护在电网运行中的重要作用。

此外，应加强电网安全的第2道防线，即安控系统。此次Diemen变电站退出，若各区域迅速配合切除部分负荷仍可避免事故的进一步扩大，因此其安稳策略存在一定的问题，采取的控制措施还不够果断和严厉。今后湖南电网是交直流混联的复杂电网，安全稳定运行对安控的依存度很高，尤其是特高压线路上若安控措施不能正确动作可能引发大面积的暂稳破坏事故。建议安控系统应继续坚持简化、优化原则，多考虑复杂工况，加强试验，强化防拒防误措施，不断提高安控的可靠性〔4〕。

5.4 加强基础设施的建设和合理规划

根据欧洲电力传输系统运营商网络的报告，目前欧洲电网的输送能力已接近极限，约1/3的规划项目建设滞后，输电容量不足、投资缺乏已成为欧盟统一电力市场建设的重大障碍。

从荷兰的电气接线图可以看到，阿姆斯特丹等重要负荷仅由2座380 kV变电站(Diemen和Oostzaan)供电，且供应此区域的380 kV层面电源很少，此次荷兰的停电事故正是由于Diemen变电站退出潮流转移导致的线路过载引起。为了削弱Randstad等地区电力负荷对Diemen变电站的依赖，Tennet在2007年就已经开始进行北部地区380 kV环网的构建，预计2018年完成。构建这种坚强环网将使得Diemen变电站整站全停将显著降低对北部地区的供电影响。

一方面，电力是经济发展的命脉，国网湖南公司应从社会发展的需求出发，把电力基础设施建设作为助推湖南省经济发展的要务来全力推进，加强电网和电源的协调发展，电网建设适度超前电源，避免因为电网建设滞后造成窝电、限电情况发生，构建一张坚强、稳定的电网，最大限度地满足企业和居民的用电需求。

另一方面，合理电网结构是保证电网安全运行、避免大面积停电的前提条件。在湖南电网的规划中，应尽量确保有紧密的受端电网，合理分散的外部电源；在保证供电可靠性的前提下，积极有序推进电网合理分区供电；积极创造条件，稳妥推进特高压直流孤岛运行，降低直流故障后大规模潮流在交流系统内大范围转移所带来的风险〔5－6〕。

5.5 强化员工安全教育与培训

此次大停电事故中，现场人员在隔离开关合闸不到位的情况下，仅依靠目测以及装置动作历史记录，强行带负荷拉开平行隔离开关是导致Diemen变电站整站故障退出运行的主要原因之一。

国网湖南省电力公司应加强培训学习与安全教育，落实安全生产责任，强化现场操作流程与规范。在现场出现异常情况后，不能盲目相信经验强行操作，应该对复杂疑难的新问题作深层分析，严格按照规章制度及程序作业，以免引发事故或将事故进一步扩大。

6 小结

文中对荷兰“3－27”停电事故的背景、起因及经过等情况进行了详细介绍，并以此为基础分析了事故发生的原因。以此次事故为鉴，湖南电网应重视动态安全稳定校核和评估，制定有效的故障应急和恢复措施，积极开展各类隐患消缺，完善电力系统安全稳定综合防御体系，加强基础设施的建设和合理规划，强化员工安全教育与培训等，从各个方面降低湖南电网发生大停电事故的风险。

〔1〕林伟芳，汤涌，孙华东，等.巴西“2·4”大停电事故及对电网安全稳定运行的启示〔J〕.电力系统自动化，2011，35 (9):1-5.

〔2〕方勇杰.美国“9·8”大停电对连锁故障防控技术的启示〔J〕.电力系统自动化，2012，36(15):1-7.

〔3〕吴小辰，周保荣，柳勇军，等.巴西2009年11月10日大停电原因分析及对中国电网启示〔J〕.中国电力，2010，43 (11):5-9.

〔4〕邹江峰，章显亮.巴西“2009.11.10”和“2011.2.4”大停电事故及启示〔J〕.中国电力，2011，44(11):19-22.

〔5〕汤涌，卜广全，易俊，等.印度“7.30"、“7.31"大停电事故分析及启示〔J〕.中国电机工程学报，2012，32(25): 167-173.

〔6〕薛禹胜.印度大停电事故原因分析及对中国电网的警示〔J〕.电网与清洁能源，2012，28(10):1-3.

TM712

B

1008-0198(2016)01-0031-05

向萌(1988)，女，硕士，助理工程师，主要从事电力系统仿真分析、电压无功工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.01.009

2015-05-13 改回日期:2015-08-20