Выработка и передача электроэнергии является основой производственной инфраструктуры современного индустриального общества. В соединённых штатах основы распределения электроэнергии берут своё в начале 1900 г.г., когда была сформирована первая энергосистема на переменном токе. С тех пор как в середине 50-х завершилось строительство 12 независимых энергосистем в 48 штатах, за надёжность стали отвечать сами потребители. Некоторые из этих энергосистем были усовершенствованы, а 4 соединены с аналогичными канадскими. В сложившихся условиях, необходимо понимание, почему произошло нарушение электроснабжения.

Крупные перебои электроснабжения

На диаграмме 1 приведены обобщённые данные по крупным перебоям электроснабжения за последние 45 лет. Так как диаграмма имеет временную привязку, можно проследить за тем, как улучшалась или ухудшалась надёжность за все эти годы. Необходимо принять во внимание, что в диаграмме 1 используются абсолютные значения, а также учесть динамичное развитие и рост энергосистем, прежде чем делать выводы. Данные диаграммы показывают только количество крупных перебоев электроснабжения в США, Канаде, Европе и остальном мире (международный). Сведения об этих авариях, как правило, следующие: дата, погодные условия, состояние энергосистемы, места аварии, масштаб распространения и длительность отключения электроэнергии.

Диаграмма 1 – Обобщённые данные по крупным перебоям электроснабжения

1. незапланированное событие (профилактический ремонт и веерное отключение не учитывается),
2. которое нанесло ущерб по крайней мере 1000 потребителям (в данных исследованиях число 30000 – минимум)
3. при суммарном времени простоя 1000000 потребителей часов.

Частота перебоев электроснабжения

В 1960, 1970, и в начале 80-х годов было зарегистрировано всего несколько значительных перебоев электроснабжения. Тогда как за последние 20 лет зафиксировано гораздо большее количество перебоев, и поэтому они разделены на более маленькие подгруппы.

Увеличение количества крупных системных аварий отражает два фактора: увеличение нагрузки на сети и увеличение протяжённости линий в сочетании с увеличением количества взаимосвязей внутри самой сети.

Согласно отчётам, величина крупных перебоев электроснабжения в развитых странах (США, Канада и Европа) не вносит свой вклад в это увеличение. Увеличение количества крупных системных аварий, вероятно, отражает два фактора: увеличение нагрузки на сети и увеличение протяжённости линий в сочетании с увеличением количества взаимосвязей внутри самой сети. Возможно, применение разных методов учёта крупных перебоев электроснабжения могло стать причиной роста зарегистрированных аварий за последние 45 лет.

На территории США, Канады и Мексики существует 12 энергосистем. В западной Европе существует одна большая энергосистема и несколько небольших, объединяющих большинство европейских стран. В остальном мире по большей части существуют автономные энергосистемы в пределах одной страны, не соединённые ни с какими другими. С малой вероятностью могут быть применены три критерия для определения крупных перебоев электроснабжения для территорий за пределами США, Канады и Европы.

В действительности, если посчитать все отключения в США и Канаде, то за период с 1995 по 1999 г.г. было зарегистрировано 76 аварий, с 2000 по 2005 г.г. – 140.

В диаграмме 1 наблюдается общая для всех тенденция роста крупных перебоев электроснабжения, начиная с 1970. Диаграмма 2 иллюстрирует основные аварии, приводящие с большой вероятностью к перебоям электроснабжения. Например, буря может повредить один из участков магистральной линий, что приведёт к появлению аварийных переходных процессов в других участках, и как следствие временному отключению энергосистемы.

Диаграмма 2 – Аварии, приводящие к крупным перебоям электроснабжения

В диаграмме 2 под понятием “Сильные ветра” подразумевается ветер, скорость которого превышает 27 м/с.

Причиной двух перебоев электроснабжения явились кибератаки. Они относятся к событиям января 2005 года и сентября 2007 года, когда произошли отключения в энергосистеме Бразилии.

1. Самой существенной причиной, приведённой в диаграмме 2, являются снежные бураны (включая град) в США и Канаде , которые случаются преимущественно в период с декабря по март.
2. Вторая по величине причина – это летние штормы. Сочетание сильных ветров ливней и с грозами может привести к отключению электроэнергии.
3. Ураганы – третьи в списке причин отключений в основном вдоль побережья Мексиканского залива. Три урагана прошли за 3 года с 2003 г. по 2005 г., в эту группу так же входят нерегулярные ураганы – сильнейшие штормы. Они повторяются с цикличностью в 22, 35 и 50 лет. С 1970 г. по 1995 г. был период с низкой активностью ураганов, и только один стал причиной отключения электроснабжения. Один ураган в 2008 году вызвал крупное отключение, но тенденция, кажется, такова, что в ближайшем будущем их будет меньше, и они будут не такими мощными. Ураганы в 1965-2002 г.г.  и 2006-2009 г.г. привели только к двум крупным перебоям в подаче электроэнергии за 41 год.
4. Сильные ветра – следующие в списке причин. Являются весомой причиной для США, в отличие от Европы или международных регионов, хотя среди причин перебоя электропитания в Египте была “песчаная буря”.

В категорию “другое” входят такие явления, как землетрясения, наводнения, удары молнии, магнитные бури (Канада в 1989 году) и аномальная жара (высокое потребление электроэнергии приводит к отключению питания). Последний раз отключения по нескольким из вышеперечисленных причин произошли в Нью-Йорке в июле 2006 г. и в Лондоне в августе 2006 г. Из-за многодневной аномальной жары увеличилось энергопотребление практически до предельной величины. Незначительной аварии стало достаточно, чтобы перегруженная система отключилась.

Источник: Electrical engineering portal