直流闭锁致巴西3·21特大停电事故，国网南网专家紧急会商，事故分析报告已出炉

国网、南网公司的事故分析报告

2018年3月22日，据巴西国家电网运营商消息，当地时间3月21日15时48分出现停电事故，导致巴西北部和东北部电力系统与主网解列，北部和东北部至少14州发生大停电，导致18000MW负荷损失，占巴西全国联网系统（SIN）的22.5%，造成全国约四分之一的用户断电。

事故概况

巴西利亚时间2018年3月21日15:48，巴西北部和东北部电力供应中断。此次电力供应中断甩负荷 19760MW，相当于全国骨干电网（SIN）当时负荷的 25%。其中， 北部和东北部 14 个州 2049个城市受到严重影响，占比达到 93%（ 共 2204 个城市）。巴西南部、东南部和中西部受到一定影响，包括圣保罗、 里约、 米纳斯、 巴拉纳、 圣塔卡塔琳娜、 戈亚斯、 马托格罗索、 南马托格罗索和联邦自治区，共计9个州。本次停电中，北部和东北部共计 30 余条线路受到影响或完全断电，北部和东北部电网解列。同时，受北部电网故障影响，巴西南部、东南部以及中西部电网的频率降至58.5Hz，根据区域负荷切除策略，自动切除4400MW负荷，大约20分钟后恢复。

全红为受严重干扰的州，共计14 州（图中早些时候只标出 13 州，应增加 1 个 Rondonia 州）；浅红为受到一定影响的 9 个州（图中早些时候标出 5 个，现应增加 4 个州，包括:里约、 戈亚斯、 马托格罗索、南马托格罗索）。

注：巴西共 26 个州（estados）和 1 个联邦区（distrito federal）。

到 21 日 16:15，南部、东南部、中西部完成电网重构，恢复电力供应；到 21 日 19:00，北方电网电力供应几乎全部恢复，东北部电网逐步恢复；到 21 日 21:00，所有电力供应均恢复正常。

巴西北部区域主网网架结构

事故原因

1. 站内原因

2018年3月21日15点48分前，美一正常运行，输送功率 4000MW，采用单母线临时运行方式，500kVA母线带分段断路器（9522）运行； 15 点 48 分， 500kV 分段断路器（9522）过负荷跳闸，交流母线失压，送端 Xingu 换流站失去仅有的交流电源，造成双极停运；此时安稳装置（SEP）没有发出切机信号，美丽山水电站发电机组继续运行，所有运行的7台机组（发电功率 4029MW）因自身保护而切除。

（1）分段断路器跳闸的原因分析

由于 Abengoa 公司申请破产保护，原本由 Abengoa 建设的两条 500kV 母线无法按期完成，因此巴西电监会（ANEEL）直接授权项目公司完成两条母线的建设，建设周期12个月，即2018年4月30日完成。ANEEL为了满足美丽山水电站的电力送出，希望美一直流提早投运，考虑到能够提前获得美一项目收益，项目公司也同意 ANEEL 的要求。项目公司提出了母线分阶段投运的方案，即第 1 阶段：500kV B 母线不带断路器投运以保证双极的调试和投运；第 2 阶段： 500kV A 母线带断路器投运，停运 500kV B 母线并安装相关设备；第 3 阶段： 500kV B母线带断路器投运。ONS已经批准了此方案，并表示承受单母线运行造成双极停运的风险。目前交流母线工程正处于建设过程的第2个阶段，西门子还未进行分段断路器的计算和整定，保护跳闸整定值仍为出厂设定值 4000A，当时过负载电流达到 4400A，造成保护正常动作。

主接线示意图

（2） SEP未发出切机信号的原因分析

由于 Abengoa负责建设的 2条 500kV交流线路无法按时投运，导致美丽山一期项目投运后的系统网架较规划时更加薄弱。ONS向美丽山一期项目公司正式要求加强 Xingu 地区的安稳措施，新增了5项安稳措施，并提出了新的功能要求，全部安稳策略均由ONS制定，SEP的 5 项安稳措施的逻辑试验已按照 ONS 要求全部完成。但在新增的 SEP 逻辑里， ONS 没有考虑500kV 两条交流母线同时失压的极端情况，更没有考虑单母线过渡运行时失压的情况，因此分段断路器（9522）跳闸后，相当于 Xingu 换流站失去交流电源，交流母线失压，直流控保系统认为是误判，认定相关信号无效，经过 950ms 后，控保系统发出紧急停运。同时，SEP 接收到了切机信号（切6台机组），但判定为信号无效，因此未将切机信号发至水电站机组。在此极端情况下， ONS 及西门子工程师认为直流控保的响应是正常的。

2.巴西电网系统原因

根据 ONS 提供的停电前的运行状态，15:47 分，美丽山水电站出力 4029MW，美丽山一期项目外送 4000MW，即使 SEP 未发出切机信号（应该切除 6 台机组），水电站 7 台机组全部停运，也不会对巴西电网造成影响，目前 ONS 也一致认为丢失 4000MW 不会对巴西电网造成影响。 巴西电网网架结构不合理、控制保护的设置不统一是造成此次大面积停电的主要原因。

3月21日15:47分时的巴西电网运行状态

事故影响

1. 目前，美一项目处在 6 个月内的免罚宽限期内，本次双极停运不会造成 RAP 损失；

2. Xingu 500kV 两条母线正处在建设阶段： B 母线正在施工， A 母线分段开关调试工作未进行；

3. ONS 可能会要求 BMTE 增加新的 SEP 逻辑试验项目；

4. 发生此次事件后，ONS可能会对美二的 Master control增加新的装置和新的要求。

引发的安全启示

截至 2015 年底，巴西全年总发电量达到 5414 亿千瓦时， 其中水力发电占到总发电量的 71.1%，占电源结构绝大部分。然而，受自然资源禀赋条件限制，巴西可供开发的水电资源多集中在北部与西部区域。而整个国家的负荷中心多集中在东南沿海区域，促使整个国家的输电格局呈现“北电南送、西电东送”的局面。巴西全国范围内几条直流输电线路主要连接送端的伊泰普水电站、美丽山水电站以及马代拉河上游大型水电站与受端巴西东南部地区。此次受到影响的正是由北向南的交直流通道。

受到送端贝罗蒙特(Belo Monte)水电站脱网影响，±800kV 美丽山直流停运导致巴西东南部区域（负荷中心）切除负荷达到 4200MW，约等于±800kV 美丽山直流一期输送规模，这在侧面暴露出巴西东南部区域电网应对跨区送电安全稳定事故的准备不足，也是此次事故波及全国的重要原因。

由此，考虑到巴西资源禀赋条件与我国情况类似，均呈现跨区域送电情况，此次巴西3·21大停电事故对我国保障电网安全稳定运行具有一定的借鉴意义。

1、应重视保护装置的整定与运行维护，避免出现因保护装置误动造成的系统损失。

2、有必要加强送端系统机网协调能力的相关研究，避免出现单一电源脱网造成系统振荡解列；

3、有必要加强受端电网应对直流闭锁措施的相关研究，避免出现因送端电网事故波及全国性停电。