مقاله عارضه یابی شبکه انتقال و فوق توزیع ایران

بخشی از مقاله

چکیده

تجزیه و تحلیل حوادث شبکه برق و بررسی عوامل ایجادکننده آنها یکی از مهمترین و اساسیترین کارهایی است که به تداوم امنیت شبکه کمک میکند. در این راستا، این پژوهش با رویکرد تجربی و به طور سیستماتیک، به عارضهیابی شبکه انتقال و فوقتوزیع کشور میپردازد. بر این مبنا گزارش تخصصی شرکت مدیریت شبکه برق ایران در خصوص 20 حادثه گسترده شبکه انتقال و فوقتوزیع کشور در بازه زمانی 1384-1394 و همچنین آخرین حادثه منجر به خاموشی سراسری کشور به طور دقیق مطالعه و بررسی میگردد. پس از آن مجموعه گستردهای از عارضههای شبکه که در ایجاد یا گسترش حوادث نقش داشتهاند استخراج و به طور دقیق و عملی دستهبندی میشوند. در ادامه سهم هر کدام از عوامل نیز در حوادث مشخص شده و متناظر با تأثیر آنها، راهکارهای اصلاحی به طور کلی ارائه میگردد. بدین ترتیب، مجموعه منظم و بزرگی از نقاط ضعف و اشکالات شبکه بدست میآید که می تواند به عنوان عارضههای بالقوه نواحی مختلف شبکه مورد توجه قرار گرفته و به عنوان رهنمودی جهت بهبود سیستم قدرت، مورد استفاده شرکتهای برق منطقهای و سایر دستاندرکاران شبکه قرار گیرد.

کلید واژه- انتقال، حوادث، شبکه، عارضهیابی، فوقتوزیع

-1 مقدمه

به طور کلی تجربیات به کارها و رویدادهای گذشته باز میگردند و شاید بتوان گفت که بزرگترین وجه تمایز انسان با سایر موجودات در یادگیری از تجربیات گذشته است. انسان های یادگیرنده امروز از مجموعه تجربیات و علوم گذشتگان بهره میگیرند تا از سطح بالاتری از تجربیات و علوم برخوردار بوده و همیشه به دنبال تغییر، اصلاح و تکامل افکار و رفتار خود باشند. اهمیت این موضوع به حدی است که بسیاری از پژوهشگران و دانشمندان، یادگیری از طریق تجربه را مورد تأکید قرار دادهاند .[1] از اینرو انتقال تجربیات نقش مهمی در اعتلا و پیشبرد فعالیتها در صنایع مختلف و از جمله صنعت برق دارد.

با توجه به رشد روزافزون مصرف انرژی الکتریکی، گستره شبکه برق همواره در حال بزرگتر شدن است، لذا روز به روز بر مصرفکنندهها و تولیدکنندگان شبکه برق افزوده میشود و به تبع آن اجزاء شبکه برق مانند ژنراتورها، ترانسفورماتورها، خطوط انتقال و ... زیادتر میگردد .[2] از سوی دیگر، گستردگی سیستمهای قدرت در پهنههای وسیع جغرافیایی، بروز حوادث ناشی از علل فنی و حوادث طبیعی را اجتنابناپذیر مینماید.گرچه بروز حوادث در شبکههای برق به دلیل ایجاد محدودیت در تأمین انرژی برق مورد نیاز مشترکین، نامطلوب میباشد، لیکن از آنجا که در جریان حوادث شبک ه، نقاط ضعف طراحی، مشکلات مربوط به دوره ساخت، نصب و راهاندازی و همچنین مشکلات مربوط به نحوه بهرهبرداری و تعمیرات تجهیزات مشخص میگردد، بررسی دقیق علل بروز هر حادثه میتواند به عنوان یک راهنما جهت بهبود پایایی سیستم مورد استفاده قرار گیرد .[3]

خاموشیهای سراسری بزرگ سیستم قدرت، بر اثر رخدادهای آبشاری که در بردارنده گستره وسیعی از فرایندهاست، ایجاد میشوند. به علت تنوع زیاد این حوادث و لزوم بررسی فرایندهای چندگانه واکنشی و واکنشهای متعدد امکانپذیر، شبیهسازی و تحلیل رخدادهای آبشاری بسیار پیچیده و دشوار است .[4] از اینرو در این پژوهش، تلاش گردیده با رویکردی تجربی و به طور سیستماتیک، براساس گزارش تخصصی و جامع شرکت مدیریت شبکه برق ایران [3] در خصوص 20 حادثه گسترده شبکه انتقال و فوقتوزیع کشور در بازه زمانی 1384-1394 و همچنین بررسی و تحلیل آخرین حادثه منجر به خاموشی سراسری کشور - 1382/01/12 - عارضههای شبکه انتقال و فوقتوزیع کشور به طور دقیق و جامع، شناسایی ودستهبندی گردند. در گزارش فوق، به درسآموختهها و نکات بسیار ارزشمندی اشاره شده است لیکن به دلیل گستردگی زیاد مطالب، شاید به مرحله عمل رساندن درسآموختهها، دشوار به نظر رسد.

بنابراین پس از مطالعه دقیق و چندباره گزارش و نکات ارزشمند آن، نقاط ضعف شبکه استخراج و با دقت بالا، دستهبندی گردیدند. ماحصل کار هفت دسته عارضه کلی بود که هر دسته نیز دارای زیرعارضههایی بوده و نقش هر عامل نیز در ایجاد و گسترش حوادث به دقت مشخص گردید. همچنین متناظر با عوامل، راهکارهای بهبود نیز ارائه گشت. اهمیت این مطالعه از آن جهت است که نقاط ضعف شبکه را به طور منظم و عملی، دستهبندی نموده و با توجه به گستردگی حجم حوادث مورد مطالعه - از لحاظ شرایط جغرافیایی، پخش بار شبکه، انواع مختلف تجهیزات و ... - ، بهرهبرداران هر ناحیه از شبکه میتوانند با توجه به شرایط خاص منطقه تحت پوشش خود، از آن به عنوان مبنایی جهت شناسایی نقاط ضعف بالقوه شبکه خود استفاده نموده و در جهت بهبود وضعیت آن گام بردارند.

-2 مطالعه حوادث و دستهبندی عارضههای شبکه

گزارش تخصصی بررسی و تحلیل حوادث شرکت مدیریت شبکه برق ایران شامل 20 حادثه گسترده شبکه در بازه زمانی 1384-1394 و همچنین آخرین حادثه منجر به خاموشی سراسری در کشور - 1382/01/12 - میباشد که در ذیل عنوان و تبعات کلی هر حادثه جهت اطلاع بیشتر آورده شده است.

·    حادثه مورخ 1393/06/27 نواحی گیلان، مازندران و آذربایجان: نوسان توان و جزیرهای شدن ناخواسته؛ - میزان تولید قطع شده: 738MW، میزان خاموشی: - 290MW؛

·    حادثه مورخ 1393/12/26 پست پارس و نیروگاه عسلویه: عدم هماهنگی تنظیمات رلههای حفاظتی نیروگاه و شبکه انتقال؛ - خروج خودکار شش واحد گازی V94-2 با ظرفیت نامی - 159MW؛

·    حادثه مورخ 1393/05/25 پست ناریوران: تنظیم اشتباه حفاظت اضافه جریان ترانسفورماتور و اشکال در منطق حفاظت Short Zone؛ - میزان خاموشی: - 775MW؛
 
·    حوادث مورخ 1393/02/03 و 1393/05/12 خط پردیس - سوادکوه: عملکرد اشتباه رلههای دیستانس در خطوط دارای انشعاب - T-off - ؛

·    حادثه مورخ 1392/11/26 پست شازند: عدم پوشش کامل حفاظتی و اشتباه اپراتور در باز نمودن دستی سکسیونر خط برقدار؛ - میزان تولید قطع شده: 835MW، میزان خاموشی: - 284MW؛

·    حادثه مورخ 1391/12/23 پست رودشور: وقوع پدیده فرورزونانس در راکتور متصل به خط؛ - آتشسوزی راکتور - ؛

·    حادثه مورخ 1390/12/18 نیروگاه عباسپور: وقوع رزونانس در سیمپیچ ترانس در اثر کلیدزنی از راه دور؛ - انفجار ترانسفورماتور - ؛

·    حادثه مورخ 1390/05/16 نیروگاه دماوند تهران: تنظیمات حفاظتی ناصحیح و خروج متوالی خطوط و واحدهای نیروگاهی شبکه و عملکرد حفاظت حذف بار فرکانسی؛ - میزان تولید قطع شده: 2186MW، میزان خاموشی: - 806MW؛

·    حادثه مورخ 1389/09/15 ناحیه خوزستان: اشکال در حفاظت باسبار و تشکیل جزیره ناپایدار؛ - میزان تولید قطع شده: 305MW، میزان خاموشی: - 385MW؛

·    حادثه مورخ 1389/03/17 پست اردبیل: تنظیم اشتباه حفاظت اضافه جریان کلید باسکوپلر؛ - میزان خاموشی: - 140MW؛

·    حادثه مورخ 1388/06/05 پست داراب: طراحینامناسب سیستم DC پست؛ - میزان تولید قطع شده: 628MW، میزان خاموشی: - 456MW؛

·    حادثه مورخ 1388/04/18 پستهای رامین و نیروگاه آبادان: عملکرد اشتباه حفاظت دیفرانسیل طولی؛ - میزان تولید قطع شده: 900MW، میزان خاموشی: - 1000MW؛

·    حادثه مورخ 1387/09/04 ناحیه جنوب شرق: افزایش فرکانس ناشی از جزیرهای شدن و آسیب دیدن واحد نیروگاهی؛ - میزان تولید قطع شده: 939MW، میزان خاموشی: 440MW، آسیب شدید واحد نیروگاهی به دلیل احتمالی پدیده لغزش قطب - ؛
 
·    حادثه مورخ 1387/05/21 پست ری شمالی: انفجار کلید قدرت و آسیب دیدگی ترانسفورماتورها؛

·    حادثه مورخ 1386/07/30 نیروگاه سیکل ترکیبی منتظر قائم: عدم سرویس به موقع تجهیزات پست و عدم هماهنگی رلههای حفاظتی؛ - میزان تولید قطع شده: 1579MW، میزان خاموشی: - 602MW؛

·    حادثه مورخ 1385/06/01 پست فیروزبهرام: طراحی اشتباه حفاظت باسبار؛ - میزان تولید قطع شده: 1780MW، میزان خاموشی: 2300MW، صدمه دیدن کلید 230kV بانک خازنی - ؛

·    حادثه مورخ 1385/05/19 ناحیه جنوب شرق: فروپاشی ولتاژ؛ - میزان تولید قطع شده: 2980MW، میزان خاموشی: - 3120MW؛

·    حادثه مورخ 1384/10/25 پست دوگنبدان: عدم مجهز بودن رلههای دیستانس به واحد قفل کننده نوسان توان - PSB - ؛ - میزان تولید قطع شده: 917MW، میزان خاموشی: - 510MW؛

·    حادثه مورخ 1384/03/25 شبکه جنوب: انفجار کلیدهای 400 کیلوولت در حضور راکتور؛ - میزان خاموشی: - 7600MW؛

·    حادثه مورخ 1382/01/12 ناحیه شمال: آخرین خاموشی سراسری در ایران؛

با مطالعه حوادث مزبور، ابتدا مجموعه گسترده و پراکندهای از نقاط ضعف شبکه به تفکیک هر حادثه استخراج شد. پس از آن دستهبندی اولیه عوامل انجام گرفت. سپس با مرور چندباره حوادث، دستهبندی اولیه مورد بررسی دقیق قرار گرفته و موضوعیت هر عامل و ابعاد مختلف هر حادثه با هر دسته از عارضهها بررسی و تطبیق داده شد. در این میان، در صورت ضرورت، اصلاحات لازم از قبیل ایجاد دسته جدیدی از نقاط ضعف، جابجایی عوامل میان دستهها و ... نیز انجام گرفت. بدیهی است در یک حادثه گسترده شبکه، تعداد زیادی از عوامل میتوانند نقش داشته باشند. در ادامه میزان نقش هر عامل در مجموعه حوادث، به دقت مشخص گردید. بدین ترتیب در نهایت عارضهیابی شبکه انتقال و فوقتوزیع کشور انجام گرفت. در اینجا جهت رعایت اختصار، از ذکر جزئیات خودداری شده است که در صورت لزوم با توجه به اهمیت وافر آنها قابل ارائه میباشد، همچنین تحلیلها با توجه کامل به آنها انجام گرفته است. شکل1 فلوچارت روش انجام کار را نشان میدهد.

پس از طی روال بالا، دستهبندی عارضههای شبکه به شرح ذیل انجام شد، هر عارضه نیز به ابعادی تفکیک گردید که در ادامه معرفی میگردد.

·    ضعف در تجهیزات شبکه - خطوط و پستها - ؛

·    ضعف در ساختار و معماری شبکه؛

·    عملکرد ضعیف و نامناسب سیستمهای حفاظتی شبکه انتقال و فوقتوزیع؛

·    نقص و ضعف در واحدهای نیروگاهی و عملکرد نامناسب آنها؛

·    عملکرد ضعیف راهبر شبکه و نقص یا عدم رعایت دستورالعملهای راهبری شبکه؛

·    عملکرد ضعیف اپراتور پستها، نقص یا عدم رعایت دستورالعملهای بهرهبرداری و اشتباه گروههای تعمیراتی در حین برنامههای تعمیر و نگهداری؛

·    عدم انجام یا عدم کفایت مطالعات - حفاظتهای ویژه، حالت گذرا و ... - روی شبکه و نیروگاهها؛

شکل 1 دستهبندی عارضههای شبکه را به همراه ابعاد هر عارضه، شکل 2 فراوانی هر دسته از عوامل را به صورت نمودار ستونی و دایرهای و شکل 3 نیز به تفکیک فراوانی تکتک عوامل را به صورت نمودار دایرهای سلسله مراتبی نشان میدهد. شایان ذکر است فراوانی هر عامل در مجموعه حوادث عبارت از تعداد وقوع یا تعداد خروج تجهیز در حوادث میباشد.