A AUGUSZTUSI ÁRAMKIMARADÁSOK AZ USA-BAN

Átírás

1 A AUGUSZTUSI ÁRAMKIMARADÁSOK AZ USA-BAN n A KÖZELMÚLTBAN AZ AUGUSZTUS 14-I EGYESÜLT ÁLLAMOKBELI NAGY ÁRAMSZÜNETTEL KEZDÔDÔEN TÖBB JELENTÔSEBB FOGYASZTÓI KÖRZETET ÉRINTÔ ÁRAMKIMARADÁS KÖVETKEZETT BE. A KIESÉS A LEGNAGYOBB VOLT AZ EGYESÜLT ÁLLAMOK-BELI KIESÉSEK TÖRTÉNETÉBEN, A NERC (NORTH AMERICAN ELECTRIC RELIABILITY COUNCIL) KÖZLEMÉNYE ALAPJÁN MINTEGY 50 MILLIÓ EMBERT, 9300 NÉGYZETMÉRFÖLD TERÜLETET ÉRINTETT A KÖRZET MW-NYI ERÔMÛVI KAPACITÁSÁBÓL KB MW ESETT KI. 1 AZ ÁRAMKIMARADÁSOK AMELLETT, HOGY JELENTÔS KÁROKAT OKOZNAK A VILLAMOSENERGIA-FOGYASZTÓKNAK, MINDIG VITÁT IS EREDMÉNYEZNEK ARRÓL, HOGY MI VOLT A KIESÉS OKA. " Az egyesült államokbeli kieséssel összefüggésben többek között felvetôdött: n a gyenge átviteli hálózat; n a hálózati társaságok pénztakarékossága és ennek következtében a karbantartások, felújítások, fejlesztések elhanyagolása; n a hálózati tulajdon és az üzemirányítás elkülönülése; n a piacnyitás; n az üzemirányítók, piaci szereplôk nem szakszerû magatartása; n a megfelelô szabályok hiánya, és nem utolsó sorban; n a rossz energiapolitika. A szakmai közvélemény a kimaradásokat követôen elsôsorban azok lefolyására, a technológiai és védelmi berendezések mûködésére, az alapvetô fizikai és technológiai folyamatokban bekövetkezett meghibásodásokra, ezek okára kíváncsi. Csak ezek 1 A korábbi nagyobb kiesések: november 9-én 30 millió fogyasztó, MW-nyi fogyasztói igény, mintegy 13 óra idôtartam (New York, keleti partvidék, Kanada szomszédos területei); július 13.: 9 millió lakos, 6000 MW 26 óráig terjedô idôben (New York város); július 2.: 2 millió fogyasztó, MW igény néhány perctôl, néhány óráig terjedô idôtartamban (nyugati partvidék, Kanada, Mexikó szomszédos területei); augusztus 10.: 7,5 millió fogyasztó, MW fogyasztói igény, 9 óráig terjedô idôtartam (nyugati partvidék, Kanada, Mexikó szomszédos területei); június 25.: 152 ezer fogyasztó, 950 MW, 19 órán át (középnyugati államok, Kanada szomszédos területei). ismeretében lehet az általánosabb okokra és a hasonló események bekövetkezésének megelôzéséhez szükséges teendôkre következtetni. Olyan nagy kiterjedésû eseményeknél, mint az augusztus 14-i kimaradás, még az alapvetô okok kiderítése is nagy munkát és hosszú idôráfordítást igényel. A vizsgálatok még nem fejezôdtek be, ennek ellenére a szakmai közvélemény kíváncsiságának kielégítésére a következôkben fordításban teljes terjedelmében közzétesszük az US/Kanada Áramkimaradás Munkacsoport elôzetes, szeptember 12-i vizsgálati állapotot bemutató jelentését. A fordítás esetenként nem a hazai szakmai gyakorlatban alkalmazott szakkifejezéseket használja (pl. vészleállítás a kényszerkiesés helyett), a szöveghûség érdekében azonban az eredeti megfogalmazást nem kívántuk korrigálni. A legújabb információk Modern Power Systems, November 2003 p. 3. szerint az elsô üzemzavarral érintett FirstEnergy Corp, illetve Midwest Independent System Operator üzemirányítói az információs rendszer meghibásodása következtében nem figyeltek fel a vezetékek kiesésére, és ennek következtében más vezetékek túlterhelôdésére. A cikk alcíme szerint a kellô információk birtokában valószínûleg megelôzhetô lett volna a nagy kiterjedésû üzemzavar. (A Szerk.) Ez a augusztus 14-i áramszünet eseményeit felsoroló leírás csak néhányat foglal össze a nagy kiterjedésû, komplex rendszerzavar elôtt és közben bekövetkezett nagyszámú fontos történés közül, a szeptember 10-ig azonosított és igazolt eseményeket összegzi. Ennél még sokkal kiterjedtebb adatgyûjtésre, elemzésre és kutatásra van szükség ahhoz, hogy az Egyesült Államok és Kanada Közös Áramkimaradás Munkacsoportja biztonsággal meg tudja állapítani, hogy pontosan mi történt, és miért történt. Az itt bemutatott, valamint a még nem teljesen katalogizált eseményekrôl alkotott elképzeléseink a vizsgálat elôrehaladtával változhatnak a jövôben. A Munkacsoport ezután kiadásra kerülô jelentései részletesebb idôsort fognak tartalmazni, és foglalkozni fognak a bekövetkezett események közötti ok-okozati összefüggésekkel is. A jelen dokumentumban felvázoljuk azokat a jelentôs, a fizika és az elektromosság síkján bekövetkezett eseményeket, amelyek azon kaszkádkapcsolási esemény elôtt és folyamán történtek és amely a augusztus 14-i áramkimaradáshoz vezetett. Annak érdekében, hogy képet tudjon adni az események menetérôl, valamint arról, hogyan változott az alaphálózat helyzete a délután folyamán, a jelen írás azokat az esemé- A MAGYAR VILLAMOS MÛVEK KÖZLEMÉNYEI n 2003/4 51

2 nyeket vizsgálja, amelyek körülbelül délben kezdôdtek, és az elemzés során elsôsorban a nagyobb (230 kv-os, illetve afölötti) hálózati létesítményeket, valamint a nagy erômûveket érintô történéseket helyezi elôtérbe. Ez a dokumentum nem tekinti feladatának, hogy megkísérelje bemutatni vagy megmagyarázni az itt leírt történéssorozatok közötti összefüggéseket. A szóban forgó összefüggések meghatározása érdekében az elkövetkezô hetekben további intenzív elemzôi munkát kell majd végezni. Az elkövetkezô hetekben szakértôink folytatni fogják azon adatok elemzését, amelyek a következô forrásokból származnak: n Az alaphálózat összeomlását több órával megelôzôen, illetve annak folyamán a 138 kv-os rendszeren, valamint a kisebb feszültségû vezetékeken bekövetkezett több ezer hálózati esemény. n Az ezen idôszakban lejátszódó több száz, az erômûvek és az alaphálózat közötti kölcsönhatásokkal kapcsolatos esemény. n Az alaphálózaton déli tizenkét óra elôtt uralkodó körülmények és végrehajtott mûveletek. Már jóval déli tizenkét óra elôtt is számos olyan dolog történt többek között, több államot is érintô meddô teljesítmény- és feszültséggondok, valamint áramlási képek, ami okokozati szempontból összefüggésben lehet áramkimaradás bekövetkezésével. n Mindazon intézkedések, amelyeket a rendszerirányítók tettek, illetve nem tettek meg az áramkimaradást megelôzôen, illetve annak során. Az US/Kanada Áramkimaradás Munkacsoport vizsgálata során a fenti tényezôk mindegyikével, valamint további tényezôkkel is foglalkozik ezen adatok finomítása, valamint annak érdekében, hogy mélyebbre ásson a történéseket és azok okait elemezve. Az eseményekrôl itt felállított idôsor nem azzal a céllal készült, és nem is szabad feltételezni róla, hogy megmagyarázza, miért történt az áramkimaradás, csupán az a célja, hogy korai képet adjon arról, ami történt. Nem azzal a céllal készült, hogy megjelölje, és nem is szabad feltételezni róla, hogy meg akarná jelölni, kinek a hibájából következett be az áramkimaradás, és ki a felelôs érte. A bekövetkezett hibák konkrét okainak a meghatározása alapos és szakértô vizsgálatot tesz szükségessé, és a két ország szakértôibôl álló vizsgáló bizottság ennek az elvégzésére vállalkozott. A fenti kérdésekkel és magyarázatokkal a vizsgáló bizottság a jövôben elkészítendô jelentéseiben fog foglalkozni, ezeket a jelentéseket az US/Kanada Közös Munkacsoport fogja közzétenni. (Megjegyzés: az ebben a jelentésben szereplô adatok a augusztus 14-i áramkimaradásról a szeptember 11. szerinti tudásunkat tükrözik, és az esemény további elemzésének függvényében változhatnak.) Ez a jelentés azon fontos események közül állít sorba néhányat, amelyek a villamos rendszereken szeptember 14-én, az Egyesült Államok középnyugati, északkeleti, valamint Kanada keleti részén bekövetkezett áramkimaradáshoz vezettek. Az itt megfogalmazott magyarázat célja, hogy általános képet adjon arról, hogyan alakult ki az áramkimaradás. Nem sorolunk fel minden egyes olyan részletet, amely számba vehetô és szükséges az áramkimaradás kiváltó okainak a teljes megértéséhez. Ezeket a részleteket azon több ezer regisztrált adat tartalmazza, amelyek további elemzést igényelnek. Ezek tartalmazzák az áramköri megszakítók mûködésére, az erômûvek indítására és leállítására, a feszültségváltozásokra, a villamosenergia-áramlás eltolódásaira, valamint a lekapcsolásokra vonatkozóan rögzített adatokat. Egy, az Egyesült Államok és Kanada szakértôibôl felállított közös munkacsoport jelenleg is folytatja az áramkimaradás alapos vizsgálatát, és jelentésben fogja közzétenni a megfelelô részleteket. AZ ESEMÉNYEK IDÔPONTJA A jelen összefoglalásban felsorolt idôpontokat az egyes adatokhoz tartozó idôbélyegekrôl vettük. Valahányszor egy-egy áramköri megszakító nyit, és ezzel kiszakaszol egy átviteli vezetéket, illetve zár, és visszakapcsol egy vezetéket, vagy amikor egy-egy termelôegység rákapcsol a hálózatra vagy lekapcsol róla, vagy amikor a feszültség meghaladja az elôírt határértéket, a szóban forgó esemény bekövetkeztének az idôpontját regisztrálják a legközelebbi másodperchez (néha a másodperc törtrészéhez) hozzárendelve. A vizsgálatok kiderítették, hogy bizonyos esetekben ezek az idôbélyegek nem voltak pontosak, mert vagy az adatrögzítést végzô számítógépek kerültek késésbe túlterheltség miatt, vagy azok az órák, amelyekrôl az idôbélyegeket vették, nem voltak az országos hiteles idôhöz igazítva. A szakértôknek kell megállapítaniuk, hogy mely események lettek pontos idôbélyegzôvel ellátva, és ezen eseményeket alapul véve kell a több forrásból származó egyéb rendszereseményeket egymáshoz viszonyítaniuk az egyes események pontos idôpontjának megállapítása céljából. Ezen események közül néhánnyal kapcsolatban még mindig nem ismert másodpercnyi pontossággal, hogy mikor következett be. A kronológiában szereplô összes idôpont keleti nappali idôben van megadva. FESZÜLTSÉG-ÖSSZEOMLÁS Az augusztus 14-i áramkimaradás egyik jellemzôje egy nyilvánvaló feszültség-összeomlási esemény volt, amely az átviteli rendszer észak-ohiói és kelet-michigani teherelosztó központjainak területén belül lévô, illetve az azt körülvevô átviteli rendszer egyes részeit érintette. Az átviteli rendszerben feszültségre van szükség ahhoz, hogy a villamos energiát az erômûvekbôl a teherelosztó központokhoz lehessen továbbítani, és ez a feszültség funkcióját tekintve bizonyos mértékben hasonlít a vízvezetéki fôcsôben uralkodó nyomáshoz. A meddô teljesítmény az összteljesítmény azon része, amely hozzájárul, hogy az egész villamosenergia-rendszerben fenn lehessen tartani a megfelelô feszültségértékeket. A megfelelô feszültségszintet oly módon lehet fenntartani, hogy az erômûvekbôl és a kondenzátornak nevezett elektrosztatikus berendezésekbôl meddô 52 A MAGYAR VILLAMOS MÛVEK KÖZLEMÉNYEI n 2003/4

3 1. ÁBRA 2. ÁBRA 3. ÁBRA teljesítményt táplálnak az átviteli rendszerbe. A kevéssé terhelt átviteli vezetékek szintén biztosítanak meddô teljesítményt, elôsegítve ezzel a rendszerfeszültség fenntartását. Másfelôl viszont, a fogyasztói terhelések, úgymint a motorok és egyéb elektromágneses berendezések fogyasztása, meddô teljesítményt vesznek fel, csakúgy, mint a nagy terhelés alatt lévô átviteli vezetékek. Így tehát, minél nagyobb lesz az átviteli vezetékek terhelése, annál többet fognak fogyasztani a megfelelô hálózati feszültség fenntartásához szükséges meddô teljesítménybôl. A meddô teljesítmény nem képes nagy távolságra eljutni, mivel nagymértékû ellenállásba ütközik az átviteli vezetékekben. Ezért a meddô teljesítmény forrásának a meddô teljesítmény fogyasztási helyének a közelében kell lennie, például a teherelosztó központok közelében. Amikor az erôsen terhelt átviteli vezeték lekapcsol a rendszerrôl, a ráesô árammennyiség automatikusan eloszlik a továbbra is üzemben lévô vezetékek között, és ezáltal megnô az általuk fogyasztott meddô teljesítmény mennyisége. Amikor a meddô teljesítményellátás korlátozott mértékû, a megnövekedett terhelés feszültségeséshez vezet a vezetékekben. Ha a vezeték végénél nem biztosított a meddô teljesítmény pótlása, akkor meredek feszültségesés következhet be. Ekkor az átviteli rendszer többé már nem képes a villamos energiát a távoli erômûvekbôl a teherelosztó központokban lévô energiafogyasztókhoz továbbítani. Egyes esetekben elôfordul, hogy egy bizonyos területen belül a meddô teljesítményigény túlságosan megnô ahhoz képest, mint amit a helyi termelôegységek ki tudnának elégíteni. Ebben az esetben a termelôegységek vészleállással leválhatnak a rendszerrôl (automatikus leválás vagy leállás) akár meddô teljesítménytúlterhelés miatt, akár azért, mert a rendszerfeszültség túlságosan lecsökkent ahhoz, hogy villamos energiát tudjon biztosítani az erômû saját segédberendezései, úgymint ventillátorok, szénôrlô malmok és szivattyúk számára. A villamosenergia-rendszert eleve úgy tervezték, hogy amennyiben az alaphálózati feltételek (feszültségtöbblet vagy -hiány, látszólagos impedancia vagy frekvencia) veszélyeztetik a távvezetékek vagy az erômûvek biztonságos mûködését, akkor biztosítsa, hogy a veszélyeztetett berendezés automatikusan lekapcsoljon a hálózatról, így védve meg önmagát a fizikai sérüléstôl. Ha a rendszer lehetôvé tenné a fizikai sérülés bekövetkezését, akkor az megnehezítené, és sokkal költségesebbé tenné a helyreállítást. AZ ÁRAMKIMARADÁST MEGELÔZÔ KÖRÜLMÉNYEK Azon események többsége, amelyekrôl úgy tûnik, hogy hozzájárultak az áramkimaradás bekövetkeztéhez, a körülbelül (keleti nappali idô szerinti) déli tizenkét órától délután 4:13 percig tartó idôszakban történt. A régión belül bekövetkezett, a termeléssel és az átvitellel kapcsolatos irányítási események, továbbá a rendszereken keresztül végrehajtott tervszerû átkapcsolás, mind kihatással lehetett az ugyanaznap, de késôbb bekövetkezett eseményekre. A vizsgáló biztosok ezeket az eseményeket augusztus 14. reggel 8 órától kezdve tanulmányozzák annak megállapítása céljából, hogy volt-e jelentôségük az áramkimaradás szempontjából. AZ ÁRAMKIMARADÁSHOZ VEZETÔ ESEMÉNYEK Du. 12:05:44 1:31:34 termelôi vészleállások (1. ábra) 1.12:05:44 Conesville, 5. Erômû (névleges teljesítmény 375 MW) 2.1:14:04 Greenwood, 1. Erômû (névleges teljesítmény 785 MW) 3.1:31:34 Eastlake, 5. Erômû (névleges teljesítmény 597 MW) A Conesville-i Erômû Ohió középsô részén, a Greenwoodi Erômû pedig Detroit térségétôl északra helyezkedik el. Greenwoodban az 1. erômû 1:14:04-kor állt le, és 1:57-kor állt ismét üzembe. Az Eastlake-i 5. Erômû Észak-Ohióban található, az Erie-tó déli partján, és a 345 kv-os átviteli rendszerhez csatlakozik. Ezek az erômûvi leállások az átviteli rendszer egészében megváltoztatták a villamos energia áramlási képét. Du. 2:02 a délnyugat-ohiói távvezetékszakasz kikapcsol (2. ábra) 4.Stuart Atlanta, 345 kv-os vezetékszakasz Ez a vezetékszakasz része a Délnyugat-Ohiót Észak-Ohióval összekötô átviteli útnak. Ez a vezetékszakasz azért kapcsolt le a rendszerrôl, mert alatta egy részen bozóttûz ütött ki. A tûzbôl származó forró gázok ionizálhatják a távvezeték feletti levegôt, aminek következtében a levegô áramvezetôvé válik, és rövidzárlatot idéz elô a vezetôkben. Du. 3:05:41 3:41:33 a Kelet-Ohió és Észak-Ohió közötti vezetékszakaszok kikapcsolnak (3. ábra) A MAGYAR VILLAMOS MÛVEK KÖZLEMÉNYEI n 2003/4 53

4 5.3:05:41 Harding Chamberlain, 345 kv-os vezetékszakasz 6.3:32:03 Hanna Juniper, 345 kv-os vezetékszakasz 7.3:41:33 Star South Canton, 345 kv-os vezetékszakasz Ez a három távvezetékszakasz része a Kelet-Ohióból Észak-Ohióba vezetô átviteli útnak. Jelenleg nem ismert, hogy miért került sor a Harding Chamberlain vezetékszakasz leállására. A Hanna Juniper vezetékszakasz hozzáért egy fához, miáltal föld rövidzárlat jött létre, és ennek következtében a vezeték kiszakaszolta magát. A Star South Canton vezetékszakasz azon a napon korábban már kétszer lekapcsolt, majd visszakapcsolt, de mostanáig még nem tisztázott ezeknek az eseményeknek a jelentôsége. Ezeknek a vezetékszakaszoknak a kikapcsolása miatt csökkent a Kelet- Ohióból az észak-ohiói térségbe vezetô átviteli út hatásossága. Az a villamosenergia-mennyiség, ami addig ezeken a vezetékeken keresztül áramlott, hirtelen más vezetékszakaszokon keresztül kezdett áramlani, a 138 kv-os alrendszereket is beleértve, amelyekkel Észak-Ohió az alaphálózathoz csatlakozik. Azonban ez az új áramlási kép kezdte ezeket az egyéb vezetékeket is túlterhelni. Mivel a feszültség egyre csökkent, az észak-ohiói térség fogyasztói terhelésébôl kb. 600 MW-nyi került kikapcsolásra az ipari fogyasztók (amelyek motorjai kikapcsoltak a kis feszültség miatt), valamint a szolgáltatói szintû fogyasztók körében, akiket a szabályozás automatikusan kikapcsolt a 138 és 69 kv-os átviteli rendszerbôl. Du. 3:45:33 4:08:58 a Kelet-Ohiót Észak-Ohióval összekötô maradék vezetékszakaszok is kikapcsolnak (4. ábra) 8.3:45:33 Canton Central Tidd, 345 kv-os vezetékszakasz 9.4:06:03 Sammis Star, 345 kv-os vezetékszakaszz A Canton Central Tidd vezetékszakasz 3:45:33-kor kapcsolt ki, és 58 másodperccel késôbb kapcsolt vissza. Azonban a Canton Central-i 345/138 kv-os transzformátorok kikapcsoltak, és nem kapcsoltak 4. ÁBRA 5. ÁBRA újra be, ily módon leválasztva a 138 kv-os rendszert annak 345 kv-os táprendszerétôl a Canton Central-i alállomáson. Ezt követôen a Sammis Star 345 kv-os vezetékszakasz 4:06:03-kor kikapcsolt, és ezzel teljesen lezárta a Kelet-Ohióból Észak-Ohióba vezetô 345 kv-os áramutat. Ennek következtében a villamos energia számára csak három út maradt nyitva Észak-Ohió irányában: 1. Északkelet-Ohió és Pennsylvania felôl az Erie-tó déli partja mentén, 2. Dél-Ohió felôl (ne feledjük azonban, hogy ennek az útvonalnak egy része levált a rendszerrôl a Stuart Atlanta vezetékszakasz 2:02-kor bekövetkezett kiesését követôen), valamint 3. Kelet-Michigan felôl. Ez jelentôsen gyöngítette Északkelet-Ohiót abban, hogy villamosenergia-forrásként tudjon szolgálni Kelet-Michigan számára, minek következtében Detroit térsége inkább a michigani nyugat keleti vezetékekre, valamint ugyanazon dél- és nyugat-ohiói távvezeték szakaszokra volt kénytelen támaszkodni. A 3:42:49 4:08:58 közötti idôszakban az Észak-Ohión keresztül haladó 138 kv-os vezetékszakaszok közül több is kikapcsolt a rendszerbôl. Ennek következtében áramkimaradás lépett fel Akronban, valamint az attól nyugatra és délre fekvô területeken. Du. 4:08:58 4:10:27 az Északnyugat-Ohióba vezetô távvezetékek kikapcsolnak, és Közép-Michiganben leáll a termelés (5. ábra) 10. 4:08:58 Galion Ohio Central- Muskingum, 345 kv-os vezetékszakasz 11. 4:09:06 East Lima Fostoria Central, 345 kv-os vezetékszakasz 12. 4:09:23 4:10:27 Kinder Morgan Erômû (névleges teljesítmény 500 MW; tényleges terhelés 200 MW) Amikor a Galion Ohio Central- Muskingum és az East Lima Fostoria Central távvezeték szakaszok kikapcsoltak, ez lezárta a Dél- és Nyugat- Ohióból Észak-Ohióba és Kelet-Michiganbe vezetô átviteli útvonalakat. Így az észak-ohiói és kelet-michigani teherelosztó központokat együttesen kizárólag az 1. Északkelet-Ohió és Pennsylvania felôl az Erie-tó déli partja mentén érkezô, és 2. az államot nyugat keleti irányban átszelô vezetékeken révén Nyugat-Michiganbôl érkezô, valamint 3. az Ontarióból érkezô távvezetékszakaszok kapcsolták össze. Kelet-Michigant Észak-Ohióval csak 3 db 345 kv-os, az Erie-tó délnyugati kanyarulatának közelében lévô távvezeték kötötte össze. Közép-Michiganben leállt a Kinder Morgan Erômû (200 MW-os terhelésnél). Indiana Államból, valamint a nyugat keleti michigani távvezeték szakaszokon keresztül nagy mennyiségû villamos energia kezdett áramlani a kelet-michigani és észak-ohiói fogyasztói igények kielégítése céljából. Az észak-ohiói teherelosztó központokat kiszolgáló átviteli kapacitás csökkenése miatt a hálózati feszültség lecsökkent az érintett területen, miközben a terhelés meghaladta a rendszer gyors ütemben csökkenô villamosenergia-szállítási képességét. Kb. 4:09-kor a Keleti Rendszeregyesülés frekvenciája 0,020 0,027 Hz-cel nôtt, ami a MW-os tartományon belüli fogyasztási veszteségnek felel meg. Du. 4:10:00 4:10:38 egész Michiganben és Észak-Ohióban kikapcsol- 54 A MAGYAR VILLAMOS MÛVEK KÖZLEMÉNYEI n 2003/4

5 6. ÁBRA nak az átviteli vezetékek, Észak-Michiganben és Észak-Ohióban leállnak az erômûvek, Észak-Ohió leválik Pennsylvaniáról (6. ábra) 13. 4:10 Harding Fox, 345 kv-os távvezeték szakasz 14. 4:10:04 4:10:45 húsz erômû leáll Észak-Ohióban, az Erie-tó partja mentén (2174 MW összterheléssel) 15. 4:10:37 Nyugat kelet-michigan, 345 kv-os távvezeték szakasz 16. 4:10:38 Midland Cogeneration Venture Erômû (1265 MW terheléssel) 17. 4:10:38 a Detroittól északnyugatra lévô átviteli rendszer kiválik 18. 4:10:38 Perry Ashtabula Erie West, 345 kv-os távvezetékszakasz Húsz erômû (2174 MW terheléssel) kapcsolt le a hálózatról az Erie-tó partja mentén a 4:10:04 4:10:45 közötti idôszakban. E termelôi kapacitás kiesése következtében az észak-ohiói és kelet-michigani teherelosztó központokba áramló villamos energia ráterhelôdött a még meglévô áramlási útvonalakra, köztük a Michigant nyugat keleti irányban átszelô távvezetékekre. Ezt követôen, a michigani nyugat keleti irányú 345 kv-os vezetékek 4:10:37-kor kikapcsoltak, és ezzel Kelet-Michigan egyetlen kapcsolata a rendszerhez az Ontario és Észak-Ohió felé vezetô összekötô vezetékeken kívül egy Észak-Michigant megkerülô tekervényes útvonal maradt, amely egy másodperccel késôbb kapcsolt ki. Még most is vizsgálják, hogy ennek következtében milyen villamosenergia-áramlások alakultak ki. 4:10:38-kor az 1265 MW-ra felterhelt Midland Cogeneration Venture (MCV) Erômû leállt. Az MCV Erômû leállása következtében megnôtt a még üzemben lévô átviteli rendszeren áramló villamos energia menynyisége, továbbá Kelet-Michiganben és Észak-Ohióban nagyon mélyre süllyedt a feszültség a vezetékeken. Az északnyugat felôl Detroit térsége felé vezetô, még üzemben lévô átviteli vezetékek is leváltak a rendszerrôl. 4:10:38-kor a Perry Ashtabula Erie West 345 kv-os távvezeték kikapcsolt, és ezzel leválasztotta a Pennsylvaniából az Erie-tó déli partja mentén Észak-Ohió térségébe tartó útvonalat. A 4:10:38 SZERINTI HELYZET ÖSSZEFOGLALÁSA Amikor a 345 kv-os Perry Ashtabula Erie West távvezeték 4:10:38-kor kikapcsolt, teljes Kelet-Michigan és Észak-Ohió teherelosztó központjai számára csak igen csekély termelôi kapacitás állt továbbra is rendelkezésre, és a feszültség is csökkent. Az egyetlen kapcsolat e teherelosztó központok és a Keleti Rendszeregyesülés többi része között a michigani és ontariói rendszerek közötti csatlakozási pontnál maradt meg. Ráadásul, a frekvencia is egyre csökkent Észak-Ohióban azokon a területeken, amelyek leváltak a Rendszeregyesülésrôl. Amikor az Erie-tó déli partja mentén haladó távvezetékek kikapcsoltak, az a villamosenergia-mennyiség, amely addig rajtuk keresztül haladt, azonnal az ellenkezô irányba fordult, és az óra járásával ellenkezô irányban hatalmas hurkot leírva Pennsylvaniából New York és Ontario felé, valamint Michiganbe kezdett áramlani (7. ábra). Most pedig vizsgáljuk meg, hogy mi történt Pennsylvaniában, New Yorkban, Ontarióban, Québecben, valamint a tengerparti területeken. Du. 4:10:40 4:10:44 négy darab távvezetékszakasz kikapcsol Pennsylvania és New York között (8. ábra) 7. ÁBRA 8. ÁBRA 19. 4:10:40 Homer City Watercure Road, 345 kv-os vezeték 20. 4:10:40 Homer City Stolle Road, 345 kv-os vezeték 21. 4:10:41 South Ripley Dunkirk, 230 kv-os vezeték 22. 4:10:44 East Towanda Hillside, 230 kv-os vezeték A Pennsylvaniából északi irányban New Yorkon és Ontarión keresztül Michiganbe áramló, hirtelen megnövekedett energiamennyiségre reagálva ez a négy vezetékszakasz egymást négy másodpercenkénti idôközökön belül követve kikapcsolt, és ily módon Pennsylvaniát elválasztotta New Yorktól. Ekkorra a Keleti Rendszeregyesülés északi része (amelyben még mindig ott volt Kelet-Michigan és Észak-Ohió gyorsan csökkenô terhelése) már csak két helyen csatlakozott a Rendszeregyesülés többi részéhez: 1. keleten, a New Yorkot New Jerseyvel összekötô vezetékeken keresztül, valamint 2. nyugaton, az Ontario, Manitoba és Minnesota között húzódó 230 kv-os távvezetéken keresztül. Nagy mennyiségû villamos energia áramlott észak felé a New York New Jersey összekötô vezetékeken keresztül. Du. 4:10:41 Észak-Ohióban kikapcsol a távvezeték, és leáll a termelés (9. ábra) 23. Fostoria Central Galion, 345 kv-os távvezeték A MAGYAR VILLAMOS MÛVEK KÖZLEMÉNYEI n 2003/4 55

6 a távvezetékek kikapcsolásával iktatták ki. 9. ÁBRA 24. Perry 1, Atomerômû (1252 MW névleges kapacitással) 25. Avon Lake 9, Erômû (616 MW névleges kapacitással) 26. Beaver Davis Besse, 345 kv-os vezeték A Fostoria Central Galion vezeték a Közép-Ohióból Észak-Ohióba vezetô nyomvonal részét képezi. Ezt az útvonalat akkorra már lezárta a Galion Muskingum Ohio Central vezetékszakaszok együttes leállása, amely 4:08:58-kor következett be, valamint a Kelet-Lima Fostoria Central vezetékszakasz 4:09:06-kor bekövetkezett leállása. A pennsylvaniai határ közelében, az Erie-tó déli partján lévô Perry 1 Atomerômû, valamint a Cleveland közelében lévô Avon Lake 9 Erômû leállása szinte egy idôben következett be. Amikor a 345 kv-os Beaver Davis Besse távvezeték, amely Clevelandet Toledo térségével köti össze, kikapcsolt, akkor ennek következtében Cleveland és környéke elszigetelôdött a Keleti Rendszeregyesüléstôl. Cleveland és környéke terhelését elôször automatikus frekvenciacsökkenési védelemmel, végül pedig 10. ÁBRA Du. 4:10:42 4:10:45 Észak-Ontarióban és New Jerseyben kikapcsolnak az átviteli útvonalak, és ezzel elszigetelik a Keleti Rendszeregyesülés északi részét (10. ábra) 27. 4:10:42 A Campbell 3. Erômû (névleges teljesítménye 820 MW) leáll 28. 4:10:43 Keith Waterman, 230 kv-os távvezeték 29. 4:10:45 Wawa Marathon, 230 kv-os távvezeték 30. 4:10:45 Branchburg Ramapo, 500 kv-os távvezeték 4:10:43-kor Kelet-Michigan még össze volt kapcsolva Ontarióval, azonban az ugyanannak az összeköttetésnek a részét képezô 230 kv-os Keith Waterman vezeték kikapcsolt. 4:10:45-kor az ontariói rendszer levált a hálózatról, amikor a Lake Superior északi partja mentén haladó 230 kv-os Wawa Marathon vezetékszakasz kikapcsolt. Az ontariói rendszer Wawatól nyugatra lévô része továbbra is összeköttetésben maradt Manitobával és Minnesotával. Ekkorra az 500 kv-os Branchburg Ramapo távvezeték maradt az egyetlen élô összeköttetés a Keleti Rendszeregyesülés és azon terület között, amelyet az áramszünet végül érintett, de ez a vezeték is kikapcsolt 4:10:45-kor a hozzá tartozó New Jersey-i 230 kv-os és 138 kv-os vezetékekkel együtt. Ennek következtében New Jersey északi része New Yorkhoz kapcsolva maradt. Pennsylvania, valamint New Jersey többi része továbbra is kapcsolatban maradt a Keleti Rendszeregyesüléssel. Ekkorra a Keleti Rendszeregyesülés egy kelet nyugati vonal mentén két részre lett szakítva. New York City, Észak-New Jersey, New York, New England, a tengermelléki területek, Kelet-Michigan, Ontario nagy része, plusz a québeci rendszer ettôl a vonaltól északra feküdt. A vonaltól délre találjuk a Keleti Rendszeregyesülés egyéb részeit. Ez utóbbiakat nem érintette az áramkimaradás. Du. 4:10:46 4:10:55 New York kelet nyugati irányban kettéválik. New 11. ÁBRA England (Délnyugat-Connecticut kivételével) és a tengermelléki területek leválnak New York-ról, és épen maradnak (11. ábra) Az ezt követô kilenc másodperc során több szétválás ment végbe a Keleti Rendszeregyesülés északi részén lévô területek között :10:46 4:10:55 a New York New England távvezetékek kikapcsolnak A New Yorkot és New Englandet egymással összekötô vezetékek ezen idôintervallum alatt kikapcsoltak, miáltal New England térségének nagy része egy szigetté alakult, amelyen belül a termelés és a fogyasztás elég jó egyensúlyban volt ahhoz, hogy a rendszer mûködôképes tudjon maradni. Délnyugat-Connecticut azonban levált New Englandrôl, és körülbelül még egy percig maradt kapcsolatban a New York-i rendszerrel :10:48 a New York-i átviteli rendszer kelet nyugati irányban kettéválik. Az átviteli rendszer egy, a New York keleti felét a nyugatitól elválasztó vonal mentén kettévált úgy, hogy New Jersey északi része, valamint Connecticut délnyugati része a New York-i rendszer keleti oldalán, Ontario és Ke- 12. ÁBRA 56 A MAGYAR VILLAMOS MÛVEK KÖZLEMÉNYEI n 2003/4

7 let-michigan pedig a nyugati oldalon maradt. A következô másodperc során Ontario és New York kettévált, miközben New York Állam fogyasztásának 15%-a automatikusan lekapcsolt. Miközben Ontario megpróbálta helyreállítani rendszerének egyensúlyát, fogyasztásából 2500 MW automatikusan lekapcsolt. Du. 4:10:50 4:11:57 a Niagara vízeséstôl és a Szt. Lôrinc folyótól nyugatra Ontario leválik New Yorkról. Connecticut délnyugati része leválik New Yorkról és kikapcsol (12. ábra) 33. 4:10:50 a Niagara vízesés nyugati oldalán, valamint a Szt. Lôrinc folyótól nyugatra az ontariói rendszer leválik New Yorkról :11:22 Long Mountain Plum Tree, 345 kv-os vezetékszakasz 35. 4:11:57 az Ontario és Kelet-Michigan között még üzemben lévô távvezetékek leválnak A rendszer 4:10:50-kor bekövetkezett, Ontario és New York Állam közötti kettéválása következtében New York Állam és Ontario nagy vízerômûvei, valamint a Niagara és a Szt. Lôrinc folyóknál lévô hôerômûvek közül néhány, továbbá, a Québechez vezetô 765 kv-os és egyenáramú összekötô vezetékek a New York-i rendszerhez kapcsolódtak, ezzel a New York Állam északi részén, az Ontario-tó déli oldalán lévô fogyasztókat támogatva. A Niagara közelében lévô átviteli áramkörök közül három 4:10:56-kor automatikusan visszakapcsolta Ontariót New Yorkhoz. Ontario fogyasztásából újabb 4500 MW automatikusan kikapcsolt. 4:11:10-kor a niagarai vezetékek ismét kikapcsoltak, így New York és Ontario ismét kettévált. Ezt a kettészakadást követôen Ontario nagy részén áramszünet következett be, ami azt jelenti, hogy kb MW összterhelésbôl MW-nyi került kikapcsolásra. A Kelet-New York-i rendszerszigeten szinte teljes áramszünet következett be, területén csak elszórtan mûködött villamosenergia-szolgáltatás egy-egy kis részen. A Nyugat-New York-i rendszersziget saját villamosenergia-igényének kb. 50%-át tudta továbbra is kielégíteni. Amikor a (New York-i Pleasant Valley alállomáshoz csatlakozó) Long Mountain Plum Tree vezeték kikapcsolt, ennek következtében már csak a Long Island Sound-on áthaladó 138 kv-os vezeték maradt, hogy Connecticut délnyugati részét New York-hoz kapcsolja. Az alaphálózaton végbemenô automatikus mûveletek következtében Délnyugat-Connecticut terhelésébôl kb. 500 MW-nyi lett kikapcsolva. Huszonkét másodperccel késôbb a Long Island Sound vezeték kikapcsolt, és ezzel elszigetelte Connecticut délnyugati részét, ahol áramszünet következett be. Du. 4:13 a kaszkádkapcsolási sorozat lényegében befejezôdött (13. ábra) 13. ÁBRA A Keleti Rendszeregyesülés északi területének nagy részén (a térképen szaggatott vonallal jelölt terület) áramszünet következett be. Néhány elszigetelt termelési-fogyasztási terület több percen keresztül a rendszerben maradt. Azon területek közül, ahol jó egyensúlyt sikerült fenntartani a termelés és a fogyasztás között, üzemben maradt néhány. A többi erômû végül is leállt, és az általuk ellátott területeken áramszünet következett be. Egyetlen, viszonylag nagy méretû sziget maradt üzemben, amely kb MW villamosenergia-igényt elégített ki, fôként New York Állam nyugati részén. Ezt a szigetet az Ontariotótól délre lévô erômûvek tartották fenn a Niagaránál és a Szt. Lôrinc folyónál lévô ontariói erômûvekkel, valamint a Québechez csatlakozó 765 kv-os és egyenáramú összekötô vezetékekkel. Ez a sziget szolgált alapul a rendszer helyreállításához mind New Yorkban, mind pedig Ontarióban. AZ ÁRAMSZÜNETÉRT LEGFÔKÉPPEN A FÁK A FELELÔSÖK " Az US/Kanada Áramkimaradás Munkacsoport kiadta az augusztus 14-i áramszünetre vonatkozó elôzetes jelentését, amelyben a kommunikációs összeköttetések megszakadását, a közúti forgalom elakadását, a liftek leállását és a gazdasági élet megbénulását elôidézô kaszkádkapcsolásos áramszünet fô okaként azt jelölték meg, hogy a távvezetékek környezetében rosszul végezték a fák metszését. Spencer Abraham energiaügyi miniszter véleménye szerint a kaszkádkapcsolásos áramszünet túlnyomórészt megelôzhetô lett volna. A jelentésbôl azonban megtudhatjuk, hogy a probléma súlyosbodása során volt egy olyan pont, amelyet elérve már semmi módon nem volt megakadályozható a kaszkádkapcsolási folyamat ellenôrizhetetlenné válása tette hozzá a miniszter. A munkacsoport megállapította, hogy augusztus 14-én a FirstEnergy Corp. Közüzemi szolgáltató (Ohio Állam, Akron) a NERC (North American Electricity Reliability Council = Északamerikai villamosenergia-rendszer Üzembiztonsági Tanács) üzembiztonsági normái közül legalább négyet, a Midwest Independent Transmission System Operator (MISO = Középnyugati Független Átviteli Rendszerirányító, Indiana állam, Carmel) pedig kettôt nem tartott be. Abraham szerint a munkacsoport arra megállapításra jutott, hogy az áramszünethez vezetô kezdeti események Ohio államban következtek be: n Az áramszünet akkor kezdôdött, amikor három, a FirstEnergy által üzemeltetett távvezetékszakasz rövidzárlatos lett és kiesett a hálózatból, miután érintkezésbe került a távvezetékekhez túl közeli fák ágaival. n A jelentés megállapítja, hogy a FirstEnergy vezénylôjében a riasztórendszer az ott dolgozó kezelôszemélyzet tudtán kívül nem mûködött megfelelôen, következésképpen az utóbbiak a távvezetékek kiesésérôl sem szereztek tudomást. n Mivel a FirstEnergy felügyeleti rendszere nem jelezte a távvezeté- A MAGYAR VILLAMOS MÛVEK KÖZLEMÉNYEI n 2003/4 57

8 kek kiesését, a vezénylôben sem tettek semmi olyan intézkedést, amely megakadályozhatta volna az üzemzavar kezelhetetlen mértékûvé válását. n Ezenfelül, mivel a FirstEnergy kezelôszemélyzete nem tudott sem a felügyeleti rendszer meghibásodásáról, sem pedig az egyre növekvô gondokról, ezért a szomszédos közüzemi szolgáltatókat és rendszerirányítókat sem értesítették, és így azok sem tudtak intézkedni a probléma kiküszöbölése érdekében. n A három távvezetékszakasz kiesése következtében túlságosan megnôtt a közelükben lévô egyéb vezetékszakaszokra áramló villamos energia mennyisége, aminek következtében azok túlterheltté váltak. n Mindezen közben a MISO-nál is problémák léptek fel. A MISO szabályozza az átviteli rendszert abban a körzetben, ahol a First- Energy is található. n Az Elôzetes Jelentés megállapítja, hogy a MISO rendszerelemzô eszközei augusztus 14-én délután nem mûködtek megfelelôen. Ez meggátolta a MISO-t abban, hogy idejekorán tudomást szerezzen a FirstEnergy gondjairól, és megfelelô intézkedéseket tegyen. n A Munkacsoport azt is megállapította, hogy a MISO üzemirányító személyzete elavult adatokat használt a rendszer valós idejû felügyelete során, minek következtében késve észlelték a FirstEnergy rendszerében bekövetkezô további problémákat, és így azok megoldásához sem tudtak idôben segítséget nyújtani. n A vizsgálatot végzôk megállapították továbbá, hogy a MISO-nak nem állt rendelkezésére olyan hatékony eszköz, aminek segítségével megállapíthatta volna a felügyeleti rendszerei által jelzett távvezeték-kikapcsolási mûveletek helyét és jelentôségét. Ha ez nem így lett volna, akkor a rendelkezésre álló információk lehetôvé tették volna a MISO személyzete számára, hogy sokkal hamarabb tudomást szerezzenek a jelentôs távvezeték-kiesésekrôl. n A Jelentésbôl kitûnik, hogy a MISO-nak és PJM Rendszeregyesülésnek nem álltak rendelkezésükre olyan közös eljárások, amelyek segítségével összehangoltan tudtak volna reagálni a közös határuk mentén fellépô átviteli zavarokra. n Az üzemzavart elôidézô egyéb tényezôk között a jelentés a következôket sorolja fel: nem megfelelô kommunikáció, emberi tévedések, gépi meghibásodások, a személyzet nem megfelelô kiképzése, a számítógépes programok mûködési hibái, valamint az, hogy a bonyolult számítógépes szimulációs rendszerek teljesítményétôl kezdve egészen az egyszerû fametszésig, volt egy sor olyan fontos dolog, amire nem fordítottak kellô figyelmet. Az Elôzetes Jelentés kiadásával kezdetét veszi a II. fázis, amelynek során a Munkacsoportnak az lesz a feladata, hogy mindkét ország érintett körzeteiben nyilvános fórumsorozatot tartson. Transmission & Distribution World, December 2003, p.8 n HÍREK EDDIG CSAK KÉT IPARI FOGYASZTÓ LÉPETT KI A SZABAD GÁZPIACRA 2004 elején megkezdôdött a földgáz kereskedelem részleges liberalizációja. Elsô lépésben január elejétôl az 500 köbméter/óránál nagyobb mérôberendezéssel rendelkezô ipari fogyasztók léphettek ki a szabadpiacra. Az év elején mégsem léptek át tömegesen a feljogosított fogyasztók a szabadpiacra. Tavaly év végén ugyan még fél tucat cég köztük a BorsodChem, a TVK és a Péti Nitrogénmûvek jelezte, hogy a szabad gázpiacról vásárol január elsejétôl.mostanra csak néhány százalékos piacnyitás valósult meg. Ennek feltehetôen az az oka, hogy kevés a Mol Rt. szabad kapacitása. A magyarországi vezetékek és tárolók ugyanis alig elégségesek egy-egy zordabb tél során a közüzemi piac ellátására. Hozzáértôk szerint csak akkor érdemes egy cégnek a szabadpiacról vásárolnia, ha legalább 5-10 százalékos költségcsökkentést sikerül ezzel elérnie az energia árában. Varró László a Magyar Energia Hivatal fôosztályvezetôje úgy véli: amíg nem épül meg vagy az ukrán, vagy a szlovák határszakaszon egy újabb import betáplálási pont, illetve nem bôvülnek a hazai gáztároló kapacitások, addig nem lehet számottevô szabad kapacitásokról beszélni, s nem várható a szabadkereskedelem felfutása. A hálózatbôvítési beruházások megvalósítása pedig akár egy-két évet is igénybe vehet. Mint arról már beszámoltunk: az elmúlt év végére megszületettek a gázpiac liberalizációjához szükséges utolsó rendelkezések is. A szakemberek szerint a piaci szereplôk a földgáz szállítási és tárolási tarifákat meghatározó jogszabályok megjelenését várták leginkább. A tárolási és szállítási díjak ugyanis alapvetôen befolyásolják a gázkereskedelmi feltételeket, így nagy mértékben segíthetik, vagy hátráltathatják a piaci verseny kialakulását. Az új tarifarendeletek állítják a hozzáértôk elfogadhatóak a piac számára, ám lehetôvé teszik a gázágazat nyereséges mûködését is, s ez némi garanciát jelenet a piac beindulására és az ellátásbiztonság javulására. Az idén alkalmazott díjak a földgázszállítási üzletágban 8,5 százalékos eszközarányos nyereség elérését teszik lehetôvé, a közüzemi ellátást szolgáló tárolási tevékenységen pedig 10 százalékos jövedelmezôséget biztosítanak. A liberalizáció következô fázisára egyébként idén júliusban kerül sor. Az év közepétôl valamennyi nem lakossági felhasználó vásárolhat majd gázt a szabadpiacról, ami gyakorlatilag százalékos piacnyitást jelent. Az Európai Unió 2007-re írta elô tagjainak a gázkereskedelmi korlátozások teljes megszüntetését. Ekkortól a lakossági felhasználók is eldönthetik majd, hogy melyik kereskedôtôl vásárolják majd a földgázt. (Illés József, Népszava, január 15.) 58 A MAGYAR VILLAMOS MÛVEK KÖZLEMÉNYEI n 2003/4