عوامل بروز خاموشی برق در تابستان1999 در آمریکا

در تابستان سال 1999 میلادی درآمریکا،قطع برق به عنوان یک معضل مهم و اساسی مطرح شد.با توجه به این مساله،محققان و متخصصان با بررسی علل این معضل به نتایج و دستاوردهای مشخصی دست یافتند که این نتایج به صورت یک گزارش علمی و تحقیقی در شبکه های اینترنتی مربوط به صنعت برق جهان منتشر شد. در مطلب زیر که از سوی معاونت بهره برداری شرکت برق منطقه ای غرب از منابع اینترنتی ترجمه شده و به وسیله روابط عمومی این شرکت ارسال شده در حقیقت بیانگر علل و عوامل بروز قطعی های برق در تابستان سال 1999 میلادی در آمریکاوراه حلهای ارئه شده به وسیله کارشناسان است. در حوزه های بهره برداری،ضرورت رویکرد کمیته های حوادث به فرایند جمع آوری اطلاعات،تجزیه و تحلیل ،طبقه بندی،استنتاج و بکارگیری نتایج در جهت اصلاح سیستم و اقدامات پیشگیرانه جهت بهبود مستمر سیستم و آموزش حین عمل امری الزامی است و به موازات این رویکرد به کارگیری تجربیات سایر کشورها در زمینه حوادث شبکه برق نیز می تواند به عنوان وسیله ای به منظور جلوگیری از پرداخت هزینه های حوادث مشابه مطرح باشد و در حقیقت این تجربیات ونتایج حاصل ازاین بررسیها و مطالعات ،ما را قادر به رفع اشکالات مشابه در شبکه کشور میکند.نمونه ای ازاین حوادث ،تابستان 1999 در آمریکا بود.که به علت افزایش در جه حرارت ورطوبت (عدم پیش بینی و برآورد دقیق بار)منجر به قطعی و افت ولتاژ در شبکه و ایجادنوسان برخی از شهرهای آمریکا شد.در این میان قطعی های دو شهر نیویورک و شیکاگو چشم گیرتر بودند.در این زمینه انجمن تنظیم برق ملی آمریکا جهت بررسی و مطالعه حوادث مزبور عده ای از متخصصان را تحت عنوان گروه طالعاتی قطعی و اغتشاشات شبکه (Power Outages Study Team) مامور به بررسی و تحلیل این حوادث (شامل شش حادثه مهم و دو اغتشاش شبکه ای بود)کرد تا از این طریق به بهبود قابلیت اطمینان شبکه بپردازد. گروه مزبور نسبت به بازرسی و بررسی عینی شرکتهای برق در مناطقی که در محدوده این حوادث قرار گرفته بودند اقدام کرد.در جریان این بازدید تمام اطلاعات کسب شده از اتفاقات را مورد بررسی و بازرسی قرار داد که دراین گزارش از نحوه همکاری و هماهنگی تمامی شرکتها به نحو مطلوب یاد می شود و سرانجام گزارش اولیه تیم تهیه شد.که به عنوان پایه و اساس تشکیل سمینار و کارگاههای مختلفی به منظور بررسی و دریافت نظرات و پیشنهادهای سایر متخصصان شد.بطوریکه سمینارهای فنی در فرانسیسکو،کالیفرنیا،ارلئان و لویزیانا و نیویورک ونیوجرسی تشکیل شد که در نهایت بیش از 150 نظر و 120 پیشنهاد به این کارگاه یا سمینارهای فنی ارائه شد.

اغتشاشات شبکه

تغییرات ولتاژ به شکل بالاتر ازاستاندارد یا پایین تر که این تغییرات 10+(10-) در صد نسبت به ولتاژ نامی در نظر گرفته می شود را اغتشاشات ولتاژ می نامند.جریان نامی موتور نیز می تواند باعث این نوع اغتشاشات بشودکه البته این مورد به نوع شبکه نیز بستگی دارد.چنانچه شبکه ای با سطح اتصال بالا باشد در مقابل این اغتشاشات دارای عکس العمل کمتری نسبت به شبکه های با سطح اتصال پایین تر هستند.همچنین مشکلات ناشی از تنظیم طولانی ولتاژ در شبکه های ضعیف باعث کاهش ولتاژ از حد استاندارد می شودو هنگامی که از ده درصد ولتاژ نامی کمتر و در زمانی  نسبتا طولانی یک براون اوت رخ داده این حالت باعث کاهش اجباری مصرف قدرت تجهیزات می شود بطوریکه چراغهای روشنایی اندکی کم نورتر می شوند.زمان براون اوت می تواند از چند ثانیه تا چند ساعت باشد. بلک اوتسها شامل قطع کامل سرویس دهی در زمانهای نسبتا طولانی است که این نوع قطع سرویس دهی می تواند بطور خودکار یا از طریق اپراتور در یک زمان مورد نظر انجام گیرد که مورد اخیر خاموشیهای برنامه ریزی شده تلقی می گردد و پس از رفع مشکلات ناشی از اغتشاشات شبکه،خاموشی برطرف خواهد شد.  

قطعی های 7 تا 9 جولای 99 در شهر نیویورک

در نیویورک شرکت برق ادیسون که عضوی از مدیریت برق نیویورک است حدود 1/3 میلیون مشترک را در محدوده 640 مایل مربع سرویس می دهد.شبکه این منطقه به گونه ای طراحی شده که حتی اگر 2 تا 3 فیدر قطع شود امکان تغذیه را دارد. در ششم جولای 1999 به علت از دست رفتن 8 فیدر از 14 فیدر واشنگتن به مدت 19 ساعت در اثر خطاهای حرارتی ناشی از کابلها و ترانسها منجر به خاموشی 68 هزار مشترک ومعادل 200 هزار نفر جمعیت شده که سرانجام در ساعت 5 بعد از ظهر روز 7 جولای پس از تعمیر این شبکه برقدار شد.از 3 تا 8 جولای 1999 برقرسانی به 110 هزار مشترک که در زمانهای مختلف دچار قطعی شدند.پیش بینی بار پیک 4340 مگاوات برای 5 جولای در نظر گرفته شده بود که در روز بعد آن یعنی ششم جولای پیک بار واقعی به 4590 مگاوات چیزی حدود 9/1 درصد بیشترنسبت به سال قبل رسیدکه در این روز شرکت برق از طریق کاهش 5 درصد ولتاژ و در خواتس از مشترکان بزرگ برای کاهش بار سعی به کنترل شرایط کرد که بسیاری از مشترکان به این درخواست پاسخ لازم را دادند ولی در جنوب لانگ آیلند که بیشترین پرش باری را داشت.تا سرحد شکست ولتاژ پیش رفت.

منطقه نیوجرسی

تیم مطالعاتی قطعی های شبکه یا به اختصار پست سه قطعی را که در حوزه دو شرکت نیوجرسی که به علت موج گرمای ایجاد شده در جولای 1999 میلادی رخ داده بود مورد بررسی قرار داد. علت این قطعی ها ناشی از عیب کابلها در چند پست 26 کیلو ولت بود بطوریکه پست انگل وود دو بار قطعی را تحمل کرد و حدود 10 هزار مشترک وهر بار در حدود یک ساعت در خاموشی قرار گرفتندهمچنین چند سر کابل و تعدادی کابل خسارت و سه تا از چهار ترانس پست داک خارج شد و سرانجام کل پست خارج شدو2600 مشترک نیز خاموشی را تحمل کردند که در نهایت پس از حدود 11 ساعت تمام مشترکان برق دار شدند.  

خروج نیروگاه در 23 جولای 1999 در ایالت جنوب مرکزی

در می سی سی پی،تگزاس،ارکانزاس،لونیریانا با شرکت برق متمرکز حدود 5/2 میلیون مشترک سرویس داده می شود.براساس پیش بینی بار وگزارشهای مربوط به آمادگی ژنراتورها در 22 جولای انرژی پیش بینی شده قادر به پاسخگویی نیاز بار در 23 جولای در صورت کاهش بار چند مشترک قابل قطع امکان پذیر است ولی عملا در تاریخ 23 جولای بار واقعی بیش پیش بینی بود و از طرفی آمادگی واحدها کمتر از پیش بینی بود لذا شرکت مجبور به درخواست کاهش مصرف عمومی شد.

خروجیهای شیکاگو در 30 جولای تا 12 آگوست

شرکت برق ادیسون در شیکاگو حدود 4/3 میلیون مشترک را سرویس می دهد.در این مناطق از 30 جولای تا 12 آگوست اغتشاشات و خروجی (قطعی ها) مهمی رخ داده که عواملی از قبیل خطای ناشی از کابلها و اضافه بار ترانسها و خسارت تجهیزاتی باعث این قطعی ها بوده که البته موج گرمای ایجاد شده باعث بروز و تشدید این حوادث شده است بطوریکه حدود 100 هزار مشترک را به خاموشی کشاند.

کاهش تولید در 7 تا 8 ژوئن در نیو انگلند

7 تا 8 ژوئن 1999 به علت افزایش درجه حرارت و رطوبت گسترده در شمال شرقی ایالت متحده و مرکز وشرق کانادا و با توجه به اینکه تعدادی از واحدهای نیروگاهی جهت تعمیرات روتین خارج از سرویس بودند به خاطر عدم پیش بینی درست بار منجر به افت ولتاژ و کاهش ظرفیت ذخیره گردان ویا کاهش قابلیت اطمینان شبکه در نیوانگلند وانتاریو و اطراف نیو یورک شد.

خلاصه ای از دستاوردهای گروه تحقیق قطعی

1- عدم توازن بین تولید و مصرف انرژی و مشکل برنامه ریزی توسعه نیروگاهها و به طوری که شرکتهای برق در عین حال که به علایم و نیاز انرژی مشترکان را پاسخ می دهند ولی با تاخیرات چندین ساله منابع تولید مورد نیاز را در سرویس قرار می دهند. با توجه به رویکرد به بازار رقابتی در ایالتهای نیو انگلند واز طرفی کمبود تولید انرژی در چند تابستان که حاصل از برکناری نیروگاههای اتمی در این منطقه بوده نیاز به ظرفیت جدیدی برابر 30 هزار مگاوات را میطلبید که بیشتر این ظرفیت پیش بینی شده جدید در طی چند سال محقق نشد.(البته ظرفیت پیش بینی تا حدودی نیز بیش از نیاز واقعی بود واین تا حدودی تحت تاثیر بازار رقابتی و قیمتهای سود آوری انرژی تبادلی بوده است)ولی به هر حال با توجه به زمان بر بودن ساخت نیروگاههای جدید همیشه یک تاخیر بین زمان مورد نیاز بهره برداری وبهره برداری عملی بوده است. 2- عدم وجود مکانیزم های محرک و محدود کننده جهت مشترکان خرده فروش جهت همکاری در شرایط اضطراری به منظور حفظ قابلیت اطمینان شبکه و جلوگیری از قطعی ها.

3- عدم توسعه وگسترش قوانین بازار برای سیستم بهره برداری در شرایط اضطراری و عدم وجود توافقنامه ما بین شرکای بازار.

4- ناتوانی سیستم مستقل بهره برداری از سازمان دهی تبادل انرژی در شرایط اضطراری یا عدم توانایی مدیریت دیسپاچینگ این مناطق(نیویورک).

5- روشهای تشخیص عیب به خصوص در زمینه عیب یابی کابلها وتستهای مربوط نا کافی واغلب خودبخود به تشدید مشکل منجر میشود. 6-عدم وجود اطلاعات درست ناشی از افزایش درجات حرارت آرایشهای مختلف کابلها و عدم نمایش اطلاعات از راه دور در مرکز کنترل و یا به طور کلی عدم وجود سیستم مکانیزه.

7- وجود آلودگیهای محیطی در کانالهای کابلها از قبیل نمکهای پاشیده شده در سطح خیابان در زمستان که از طریق دریچه های دسترسی این کانالها در داخل کانال شده و باعث آلودگی و خسارت آنها می شود(در منطقه).

8- نبود پیش بینی مناسب بار بطوریکه رشدی برابر 25 درصد که در سال 99 بوقوع پیوست به هیچ وجه توسط واحدهای برنامه ریزی و برآورد بار پیش بینی نشده بود.

9- طولانی بودن مدت زمان تعمیرات تجهیزات در خصوص ترانسفورماتورها.

10- عدم اجرای به موقع طرحهای انتقال شامل پستها و خطوط متناسب با رشد بار.

11- عدم امکان بهره برداری از ظرفیت کامل تولید نیروگاهها در بارهای سنگین به علت تولید مگاواربیشتر که ناشی از عدم داشتن انگیزه کافی نیروگاههای آبی جهت استفاده در مد موتور سنکرون و در حالت فوق تحریم به منظور مقابله با مگاوارهای سلفی بود.

12- عدم انگیزه کافی جهت تولید مگاوار در شبکه جهت پایداری بعلت عدم وجود ساز وکار مناسب مالی.

13- طراحی لازم جهت عدم افت ولتاژ در شرایط افزایش بار به عمل نیامده بود(نیوجرسی).

14- عدم وجود روشهای مناسب تست جهت عیب یابی و مشخص کردن عیوب بالقوه در کابلها.

15- عدم تبادل اطلاعات و تجربیات این شرکتها و احساس مالکیت اطلاعاتی.

16- طولانی بودن مدت تعمیر وعدم پیش بینی مناسب قطعات یدکی.

17- نبود مکانیزمهای محدود کننده و انگیزشی جهت همکاری خرده فروشها و مواقع اضطراری وعدم همکاری جهت کاهش درخواست انرژی بیشتر زیرا این موقع به علت نیاز به خرید انرژی از مناطق مجاور خرده فروشها درخواست بیشتری را جهت فروش به جریان می اندازد. (الویت ایمنی و قابلیت اطمینان شبکه بر عوامل تجاری رعایت نشده است).

18- عدم توجه به نیازمندیهای مدیریت بار در قراردادها به منظور امکان مجوز دادن پاسخ سریع در شرایط اضطراری.بدین مفهوم که در قراردادها بارهای قابل قطع به علت ضرورت اطلاع قبلی محدودیت مدت زمان قطعی مرکز کنترل نمیتواند این بارها را به سرعت قطع و یا در صورت ضرورت بارهای قطع شده را همچنان در همان حالت نگهدارد.

19- شاخصهای قابلیت اطمینان برای نیروگاههای ذخیره گردان کفایت نمیکند به خاطر اینکه در محاسبات وپیش بینی ظرفیتهای ذخیره گردان بر اساس درجه حرارت متوسط تابستانهای چند ساله انجام می شود لذا با افزایش پرشی مشابه درجه حرارت تابستان 1999 ظرفیت ذخیره پاسخ نمی دهد.

20- کاهش مقدار نامی نیروگاهها در شرایط غیر عادی و درجه های حرارت بالای تابستان به طوری که در تاریخ 24 جولای در مقابل ظرفیت نامی نیروگاهها عملا 500 مگاوات کاهش ظرفیت به علت گرما شدید تابستان ایجاد شده بود.

21- عدم برنامه ریزی ودرخواست به موقع جهت کاهش بار و درخواستهای عمومی برای کاهش بار دارای محدودیت واثر موقتی است.این درخواستها زمانی موثر است که به موقع توام با برنامه ریزی باشند.

22- قابلیت اطمینان جهت اهداف ذخیره گردان در شرایط غیرعادی ناسازگار با خریدهای تایید نشده بود وبرنامه ریزی مناسبی را ارائه نمیداد.

23- مکانیزمهای فروش کوتاه مدت انرژی ناکاراست.

24- کهنگی زیرساختهای تاسیسات تولید وعدم سرمایه گذاریهای جدید به قدر کفایت. عمر متوسط واحدهای یک شرکت برق حدود 35 سال است در حالیکه جدیدترین واحد نصب شده در این شرکت در 20 سال پیش وارد مدار شده است.

25- تکنیکهای پیش بینی بار و ابزار برنامه ریزی مربوطه قادر به پوشش شرایط غیر عادی و درجات حرارت بالا در تابستان 1999 نبودند.

26- طرحهای مدیریتی و آمادگی اضطراری به حل مشکلات سیستم منجر نشده است. - فرایند قطع بارهای اضطراری و بارهایی که باید باقی بمانند ناقص است. - جریان گردش اطلاعات بیش شرکت برق و سازمانهایی که تحت تاثیر این قطعی قرار میگیرد ناکافی است. - شاخصهای اندازه گیری جهت ارزیابی ریسکهای قطعی چند گانه وجود ندارد.

27- آرایش سیستم توزیع قابلیت انعطاف لازم را ندارد بدین مفهوم که سیستم توزیع در شرایط مورد نیاز قادر به شیفت بار بین پست با انعطاف کافی نیست واتصالات بین کابلها به صورت گسترده باعث مشکل تشخیص عیب کامل و جابجایی میگردد.

28- آرایش تجهیزات و حفاظت پستها دارای انعطاف کمی هستند.

29- طرحهای ارتقاء و اصلاح سیستم مطابق برنامه اجرا نمیشود بطوریکه در پیک تابستان سیستم پاسخگو نیست.

30- ثبت و ضبط اطلاعات در پریودهای زمانی معین وبطور کافی در سیستم توزیع انجام نمشود بطوریکه سیستم جمع آوری اطلاعات وکنترل جمع آوری کامل وموثری را از شرایط اضافه بارهای سیستم ثبت نمیکند.

31- در برنامه ریزی تعمیرات اضافه بار ترانسفورماتور آنالیز نشده است.

32- در برنامه تعمیرات پستها پیش بینی عمر تجهیزات رعایت نشده است.

33- مدیریت فعالیتهای تعمیرات ضعیف بوده بطوریکه بیشترقطعی ناشی از مسئولیت مدیریت تعمیرات بوده و بگونه ایکه جریان بازدید و عیب یابی و تعمیرات ناکامل و بسیار ضعیف بوده است و سطح تجربه و آموزش برای این فرایندها ناکافی بوده است.

34- کاهش هزینه های تعمیراتی در تعمیرات انتقال و توزیع وعدم کفایت اعتبارات مربوطه.

35- اثر عوامل تجاری برعملکرد قابلیت اطمینان شبکه. نبود ارتباط مناسب و کافی بین استراتژیهای بازرگانی وآموزش نظارت و جمع آوری اطلاعات و تخصیص منابع وتعمیرات مبتنی بر قابلیت اطمینان و ابزارهای تجزیه و تحلیل باعث تاثیر گذاری بر کمیت قابل اطمینان شبکه میشود.

پیشنهادهای ارائه شده

1- ارتقای رویکرد مبتنی بر بازار در صنعت برق را جهت اطمینان از خدمات توام با قابلیت اطمینان.

2- توانمندی شرکای مشترک در بازار رقابتی برق.

3- رفع موانع از سر راه منابع انرژی توزیع.

4- پشتیبانی از استانداردهای قابلیت اطمینان جهت اجرای در سطح شبکه.

5- پشتیبانی از تبادل اطلاعات به بهترین و جه عملی در صنعت برق.

6- بهبود فعالیتهای آمادگیهای اضطراری برای احتمالات پایین و حوادث زنجیره ای با اهمیت بالا در شبکه برق.

7- نمایش و تبلیغ کردن پیشاهنگان وپیشگامان ارتقای قابلیت اطمینان در سطح شرکتهای برق.

8- جهت دهی علایق و انگیزه های عمومی مشترکان در جهت تحقیقات و توسعه مبتنی برقابلیت اطمینان شبکه و متقاعد کردن مشترکان در نوسازی صنعت برق به عنوان نیاز اساسی و مقبولیت پرداخت هزینه های مربوطه.

 9-راه حلهای اساسی جهت توسعه نیروگاهها وتاسیسات شبکه.

10- ارتقای آمادگی عمومی مشترکان به منظورهمکاری در دستورات مربوط به حفظ قابلیت اطمینان.

11- جمع آوری و تجزیه و تحلیل ارزیابی اطلاعات مربوط به قابلیت اطمینان و نقد دائمی آن.

12- تشویق بکارگیری انرژی به شکل موثر وکارا بصورت ابزاری جهت بهبود قابلیت اطمینان(مدیریت مصرف).

13- نهادینه کردن آموزشهای حین عمل به مفهوم تجزیه و تحلیل رفتار شبکه وجمع بندی و نتیجه گیری قوانین به منظور اقدامات اصلاحی و پیشگیرانه به عنوان استراتژی بهبود دائم سیستم.