NRGreport
Menü

Kevésen múlt egy európai óriás áramszünet - A szomszédból indult a probléma

Szabályozás | Major András | 2021-02-02 06:00

Igencsak problémásan indult az új év az európai villamosenergia-szektorban, január 8-án ugyanis körülbelül másfél órára két külön területre szakadt a rendszer, és csak az európai rendszerirányítók azonnali, összehangolt fellépésének köszönhető, hogy az ellátás zavartalan maradt a kontinens legnagyobb részén.

Az úgynevezett rendszerbomlás 2021. január 8-án, 14 óra után lépett fel, amikor is a dél-európai térség gyakorlatilag levált az európai villamosenergia-rendszerről. A Szerbiát, Horvátországot, illetve keletre Romániát érintő incidens a magyar villamosenergia-rendszerben is érzékelhető volt, az ellátásbiztonság azonban mindvégig biztosított volt, sem a magyarországi erőműveket, sem a fogyasztókat nem érintette a balkáni régióban történt üzemzavar a magyar átviteli rendszerirányító, a Mavir közlése szerint.

A jelenség okai elsőre nem voltak egyértelműek. Az entso-e, vagyis az európai átviteli rendszerirányítók szervezete rögvest vizsgálni kezdte az esetet, de csak több mint két héttel a zavar után tette közzé első következtetéseit arra vonatkozóan, hogy pontosan mi is idézhette elő a rendszerbomlást, és továbbra is tanulmányozza az okokat és a körülményeket.

Az európai országok villamosenergia-rendszerei egymással egyre szorosabban összekapcsolódnak, az egységesülésből következően pedig az országos rendszerekben fellépő anomáliák mindinkább érzékelhetők akár a kontinens távolabbi országaiban is. Az egymással integrált európai átviteli hálózatok egy úgynevezett szinkronterületet vagy szinkronzónát alkotnak, ami azt jelenti, hogy minden erőmű szinkron módon, ugyanazon a frekvencián (50 Hz) termel. Mivel napjainkban a villamos energia nagy mennyiségben és hosszabb távon való tárolása még nem megoldott, a rendszerekben folyamatosan össze kell hangolni a termelést és a fogyasztást, az egyensúlyhoz pedig az adott frekvenciaszint tartása is szükséges.

Gyorsan reagáltak az átvitelirendszer-üzemeltetők

A vizsgálat első körben annyit tudott megállapítani, hogy a rendszerbomlás számos átviteli hálózati elem rövid idő alatt bekövetkezett kiesése következtében lépett fel. Közép-európai idő szerint körülbelül 14:05-kor Európa észak-nyugati térségében a frekvencia körülbelül 15 másodperc alatt kezdetben 49,74 Hz értékre esett le. Ezt követően a frekvencia elérte a körülbelül 49,84 Hz állandósult állapotú értéket. Ugyanakkor a délkeleti térségben a frekvencia kezdetben 50,6 Hz értékre nőtt, mielőtt beállt 50,2 Hz és 50,3 Hz közötti állandósult állapotú frekvenciára. Ez az entso-e alábbi grafikonján is látható.

Az észak-nyugati térségben előforduló alacsony frekvencia miatt, a frekvenciaeltérés csökkentése érdekében Franciaországban és Olaszországban lekapcsolták a szerződéses megszakítható szolgáltatásokat, összesen mintegy 1,7 GW-ot. Ezek nagyfogyasztókhoz kapcsolódó szolgáltatások, melyekkel az illetékes átvitelirendszer-üzemeltetők (TSO-k) szerződést kötnek lekapcsolásukra arra az esetre, ha a frekvencia egy bizonyos küszöb alá esik. Ezen kívül 420 MW és 60 MW kisegítő energiát aktiváltak automatikusan az északi, illetve a nagy-britanniai szinkronterületekről. Az ellenintézkedéseknek köszönhetően a térségben a frekvenciaeltérés már közép-európai idő szerint 14:09-kor körülbelül -0,1 Hz körüli eltérésre korlátozódott. A dél-keleti térségben előforduló magas frekvencia miatt, a frekvencia stabilizálása érdekében automatikus és kézi ellenintézkedésekről - azaz az erőművek betáplálásának csökkentéséről is döntöttek. Így 15:05-kor a dél-keleti térségben a frekvenciaeltérést az 50 Hz névleges frekvenciától +0,1 Hz-re sikerült korlátozni.

A normál működés gyors helyreállítását az automatikus válaszok mellett tehát az európai átvitelirendszer-üzemeltetők összehangolt intézkedései biztosították, így a két területet viszonylag gyorsan újra össze lehetett kapcsolni. Olaszországban a szerződött megszakítható szolgáltatásokat közép-európai idő szerint 14:47-kor, Franciaországban pedig 14:48-kor újra vissza lehetett kapcsolni, majd 15:08-kor mindkét területet ismét összekapcsolták egy kontinentális európai szinkronterületté.

Egy horvátországi alállomás okozta a bajt

Mint kiderült, az összeurópai kalamajkát egy magyar határhoz közeli horvátországi (Ernestinovo) alállomás 14:04:25-kor jelentkező üzemzavara idézte elő - az entso-e vizsgálata szerint egész pontosan egy 400 kilovoltos gyűjtősín csatoló túláramvédelem, vagyis az üzemi értékeket meghaladó terhelés miatti kioldása. Ennek oka egyelőre nem ismert, az azonban szinte biztos, hogy nem a rendszerben egyre nagyobb kapacitásokkal jelen lévő megújulóenergia-termelők idézték elő. Noha az esemény nem kapcsolódik a megújuló energia terjedéséhez, az is igaz ugyanakkor, hogy a stabil (zsinór-) termelésre képes hagyományos erőművek nap- és szélerőművekkel való helyettesítése - ezek alacsony szabályozhatósága miatt valószínűbbé teszi a hasonló események előfordulását.

Visszatérve a januári esethez, anélkül, hogy túlságosan elmerülnénk a részletekben: az egyébként szintén az ellátás lehető legkisebb mértékű sérülését szolgáló védelmi reakció az alállomás két gyűjtősínének kettéválását eredményezte, ami viszont elválasztotta az észak-nyugati és a dél-keleti irányú villamosenergia-áramlást az alállomáson. Amint az alábbi térképen is látszik, az észak-nyugati irányban húzódó távvezetékek Ernestinovót Zerjavineccel (Horvátország) és Péccsel kötik össze, míg dél-keleti irányban Ugljevikkel (Bosznia-Hercegovina) és Sremska Mitrovicával (Szerbia) kötik össze.

Az üzemzavar hatására tehát a két irányba húzódó vezetékek két egymástól elválasztott gyűjtősínhez kapcsolódtak. Az áramlási irányok alállomáson bekövetkezett elkülönítése azt eredményezte, hogy a villamosenergia-áramlások a szomszédos vezetékekre terelődtek át, amelyek így hamarosan szintén túlterhelődtek. Az első, ernestinovói eseményt után 23 másodperccel a Szabadka-Újvidék távvezetéken védelmi kioldás következett be a túláram miatt, majd - , amint az alábbi ábrán látható - ezt hasonló okokból újabb vezetékek átviteli rendszerből való kiesése követte, ami végül a rendszer két részre válásához vezetett, mindössze nem egészen 43 másodperccel az első "dominó" dőlését követően.

Az entso-e szerint a rendszerbomlás az észak-nyugati térségben körülbelül 6,3 GW áramhiányt, míg a dél-keleti térségben hasonló nagyságú többletet eredményezett, ennek következtében lépett fel az észak-nyugati térségben a frekvencia csökkenése, a dél-keleti térségben pedig a frekvencia növekedése. Közép-európai idő szerint 14:30 és 05:06 között a dél-keleti térségben a frekvencia 49,9 és 50,2 Hz között ingadozott és több erőművet is lekapcsoltak a hálózatról, míg az észak-nyugati térségben jóval szűkebb határok közötti ingadozást figyeltek meg, nem függetlenül attól, hogy előbbi viszonylag kis méretével szemben utóbbi meglehetősen nagy.

Az ellátás a kontinens legnagyobb részén zavartalan maradt, a fogyasztói kikapcsolás az északkeleti térségben körülbelül 70 MW, a délkeleti térségben pedig körülbelül 163 MW volt. Az összekapcsolt hálózat nagy helyreállási képessége és az európai átvitelirendszer-üzemeltetők gyors reagálása miatt az entso-e szerint az üzemeltetés és az áramellátás biztonságát az esemény nem veszélyeztette. A rendszer stabilizálásához nagyban hozzájárultak a korábban szerződött megszakítható szolgáltatások, amelyeket Franciaországban és Olaszországban aktiváltak. Az ilyen fogyasztókkal kötött szerződések lehetővé teszik az átvitelirendszer-üzemeltető számára, hogy ideiglenesen és automatikusan csökkentse az elektromos fogyasztásukat, a villamosenergia-rendszer aktuális helyzetétől függően.

Korábban is előfordult már

Nem először fordult elő hasonló üzemzavar az európai villamosenergia-rendszerben. A kontinentális Európában 2006. november 4-én történt szinkronterület-szétválás a mostaninál sokkal nagyobb üzemzavarral és az ügyfelekre gyakorolt hatással járt együtt. Ezt az eseményt alaposan elemezték, és számos jelentős fejlesztéshez vezetett, mint például az EAS (európai szintű hálózati adatokat megjelenítő információs rendszer), amely az átvitelirendszer-üzemeltetők között az üzemvitelre vonatkozó információk valós időben történő cseréjére szolgáló platform, lehetővé téve számukra az azonnali reagálást szokatlan rendszerállapotok esetén. Az átvitelirendszer-üzemeltetők ezért az entso-e szerint megfelelően felkészültek az ilyen események koordinálására és kezelésére a következmények korlátozása érdekében. Ez a felkészültség és a rendszerfrekvencia állandó megfigyelése tette lehetővé a két elválasztott terület rövid idő alatt történő újraszinkronizálását.

A rendszer helyreállási képességének és az ügyeletes rendszerüzemeltetők felkészültségének döntő hatása van az ilyen események következményeire. Európában különféle eljárásokat alkalmaznak a rendszerzavarok és különösen a nagy frekvenciaeltérések elkerülésére, a fogyasztók vagy a termelés összehangolatlan lekapcsolásának kockázata mellett. Ezekért az eljárásokért a szinkronterület-figyelő szerepet (SAM) betöltő Amprion (Németország) és Swissgrid (Svájc) átvitelirendszer-üzemeltetők felelősek, folyamatosan figyelve a rendszerfrekvenciát. Nagy frekvenciaeltérések esetén tájékoztatják az összes átvitelirendszer-üzemeltetőt az EAS-on keresztül és a frekvenciaeltérések esetében rendkívüli eljárást indítanak az ellenintézkedések gyors és hatékony összehangolására, a rendszer stabilizálása érdekében. Ennek az eljárásnak az egyik lépése az Amprion, a Swissgrid, az RTE (Franciaország), a Terna (Olaszország) és a REE (Spanyolország) telekonferenciája. Erre a januári üzemzavar jelentkezése után körülbelül 5 perccel, közép-európai idő szerint 14:09-kor került sor. A telefonkonferencián kiértékelték a helyzetet és az átvitelirendszer-üzemeltetők tájékoztatást adtak a már aktivált ellenintézkedésekről, valamint összehangolták az intézkedéseket az egységes európai szinkronterület újbóli megteremtése érdekében.

A frekvencia ingadozását az entso-e további részletes vizsgálat tárgyává tette. Mindenesetre tanulságos, hogy egyetlen, a rendszer szempontjából nem meghatározónak vélt alállomás üzemzavara ekkora problémát tud előidézni az európai villamosenergia-rendszerben. Méretét és az ellátott fogyasztók számát tekintve az európai az egyik, ha nem a legnagyobb összekapcsolt szinkron villamosenergia-rendszer a világon, ilyen esemény azonban bármely villamosenergia-rendszerben megtörténhet - figyelmeztet az európai átviteli rendszerirányítók szervezete.

Major András