Turecký blackout pod drobnohledem

Na jaře letošního roku zažilo Turecko blackout, který patří v rámci propojené Evropské elektroenergetické soustavy k největším v historii. Během méně než dvou sekund se rozpadla celá přenosová síť a bez proudu se ocitlo na 75 milionů obyvatel Turecka. Událost se tak zařadila mezi trojici největších blackoutů v historii Evropy.

O rozsáhlém blackoutu, který během posledního březnového dne tohoto roku postihl Turecko, jsme již informovali. Závěry vyšetřování události, provedené v rámci uskupení Evropských provozovatelů přenosových sítí ENTSO-E objasňují, jak k situaci došlo a jak podobným situacím do budoucna zabránit.

Další z řady

Za posledních 15 let zažila evropská přenosová soustava tři velké blackouty, které přitom v řadě parametrů byly tureckému blackoutu velmi podobné.

Blackouty v Evropě za posledních 15 let

Pro všechny tři výpadky bylo typické, že byly způsobeny řadou událostí, kdy svoji roli hrálo oslabení sítě vlivem plánovaných oprav vedení, přetížení linek, nedostatečné výroby způsobující pokles frekvence. Situaci v Turecku nepomohlo ani následné nestandardní chování zdrojů, které nedokázaly plnit požadovaná kritéria.

Turecká záležitost

Turecký blackout na konci března přitom postihl pouze Turecko a obešel se bez vážného zásahu do fungování přenosových soustav v propojeném systému Evropy. Důležité je rovněž zmínit, že i v rámci Turecka neměl blackout vážné dopady na kritickou infrastrukturu, která je jištěna záložními zdroji. Obnova chodu sítě byla na celkovou velikost systému vcelku rychlá a například mobilní sítě nebo letecký provoz nebyly zasaženy.

Před blackoutem

Vzhledem k nerovnoměrnému rozmístění tureckých výrobních zdrojů, je místní přenosová soustava vystavěna jako koridor propojující východ a západ země. Největší spotřeba energie v Turecku připadá vždy na období léta, a proto probíhají nezbytné odstávky elektráren typicky na jaře, aby byly na počátku léta v technicky odpovídajícím stavu. Řada klasických výrobních zdrojů, umístěných na západě země, byla proto v daných jarních dnech mimo provoz, kdežto vodní elektrárny v jihovýchodní části Turecka u Černého moře fungovaly díky dostatku vody na plný výkon.

Energie byla vzhledem k výkonové nerovnováze na obou stranách Turecka ve velké míře přenášena ve směru z východu na západ, což klade vysoké nároky na přenosové linky. Ty tak byly v daných dnech silně zatíženy. Zároveň byly vlivem plánovaných oprav na vedení čtyři důležité přenosové linky mimo provoz (v celkové délce přes 265 km) a tím byla oslabena přenosová schopnost sítě z východu na západ.

Průběh události

Průběh událostí s postupným přetěžováním a odpojováním jednotlivých prvků sítě je vyobrazen na obrázku níže. Čtyři černě označené 400kV linky byly mimo provoz a paralelní přenosové linky přenášely před blackoutem okolo 4 700 MW na velmi dlouhé vzdálenosti.

Jako první došlo k výpadku linky Osmanca – Kursunlu (v obrázku číslo 1), která byla silně přetížena a přenášela těsně před blackoutem 1 127 MW. Výpadek vedl ke ztrátě synchronního propojení mezi východem a západem země a k rychlému odpojování všech paralelních spojení vlivem distančních ochran. Turecká přenosová síť se tak rozdělila na dvě oblasti a během 1,9 sekund se celá synchronní síť rozpadla.

Západ

Spotřeba energie v západní části dosahovala před blackoutem 21 870 MW, přičemž 500 MW výkonu Turecko importovalo z Bulharska. Síť tak najednou vlivem blackoutu trpěla výkonovým deficitem 4 700 MW, tedy přibližně 21 %. To vedlo ke ztrátě synchronismu s kontinentální Evropou a odpojení vedení propojujících Turecko s Bulharskem a Řeckem (celkem tři vedení). K rozpojení s kontinentální Evropou došlo cca po 1 sekundě od rozdělení na dvě části uvnitř Turecka.

Vzhledem k poklesu frekvence na 49 Hz a následně až na 48,4 Hz došlo k odpojení velkého množství spotřeby o velkosti 4 800 MW vlivem podfrekvenčních ochran. Během několika sekund ovšem frekvence klesla až na 47,5 Hz, což je hodnota, na které musí být (dle tureckých kodexů přenosové sítě) výrobci schopni dodávat výkon po dobu alespoň 10 min.

Východ

Východní část Turecka měla před blackoutem spotřebu 11 080 MW a ihned po rozdělení na východ a západ se ocitla v situaci s přebytkem výkonu okolo 4 700 MW, tedy zhruba 42 %. I východní část tak do několika sekund zkolabovala.

Hlavní důvody

Jak již bylo zmíněno, vlivem oprav byla čtyři významná vedení 400 kV mimo provoz. Systém nebyl za daných podmínek schopen udržet (v dynamické stabilitě) kritérium N-1. I přes vybavenost tureckých vedení nezbytnými ochrannými systémy, které odpovídají mezinárodním standardům, nebyla všechna rizika (vzhledem k nesprávnému nastavení distančních ochran) na lince Osmanca – Kursunlu správně vyhodnocena.

V rozporu s kodexy turecké sítě se krátce po rozpadu na východní a západní část některé tepelné elektrárny začaly automaticky odpojovat navzdory situaci, kdy frekvence v síti byla vyšší než 47,5 Hz, což je předepsaná hodnota, při které by všechny zdroje měly být schopny pracovat alespoň 10 minut. To vedlo k nutnosti větších kompenzací výkonové nerovnováhy.

Kromě hlavních důvodů blackoutu se jako další nedostatek projevilo i to, že v řídícím středisku přenosové sítě (National Control Centre) nebyla k dispozici spolehlivá automatika pro off-line analýzu úhlové stability sítě.

Obnova sítě

Turecký provozovatel přenosové sítě (společnost TEİAŞ) má pro případ blackoutu vypracovaný plán obnovy sítě. Dle předem připraveného plánu proto došlo k rozdělení Turecka na devět izolovaných ostrovů, řízených lokálně z regionálních kontrolních center (RCC). Obnova prvních částí započala 18 minut po blackoutu díky energii získávané z Bulharska. Jako první tedy byly znovu synchronizovány některé oblasti Thrákie a Severozápadní Anatolie. V dalších regionech postupně docházelo k aplikování metody start ze tmy.

V 11:11 SEČ, tedy zhruba 90 minut po blackoutu, již bylo obnoveno zásobování energií v 50 % Thrákie a konečná synchronizace východní a západní části Turecka s kontinentální Evropou (ENTSO-E CE) proběhla v 16:12 SEČ. Tou dobou (více než šest hodin po blackoutu) bylo již obnoveno zásobování v oblasti přesahující 80 % turecké sítě. Zbytek sítě byl připojován postupně a souvisel s rychlostí startu dostupných elektráren.

Závěry a doporučení vyšetřování

ENTSO-E na základě podrobné analýzy blackoutu vypracovalo několik bodů, na které by se turecký provozovatel přenosové sítě měl zaměřit. Především jde o následující:

• Zlepšit koordinaci plánování odstávek, aby nedocházelo k přetěžování kritických prvků sítě.
• Vylepšit nástroje pohotovostní analýzy a urychlit proces online analýzy kritéria N – 1.
• Zlepšit dispečerské školení a koordinaci dispečerů.
• Upravit citlivost sériových kompenzačních kondenzátorů dle potřeb reálného užívání na profilu východ – západ.
• Přehodnotit množství zátěže, která se účastní odpojování při nízké frekvenci.
• Vyžadovat dodržení stanovených hodnot kmitočtových rozsahů, při kterých musí být elektrárny připojeny do sítě, aby splňovaly kodexy sítě.
• Analyzovat současné nastavení distančních ochran na hlavních vedeních a koordinovat je s aktuálními hodnotami v souvisejících SCADA databázích.

Rizika vždy existují, ale je možné je minimalizovat

Takto rozsáhlý blackout, při kterém jsou zasaženy miliony lidí, je věc vcelku neobvyklá, ovšem vyloučit ji nikdy nelze. O to více je ovšem třeba mít na podobné situace dobře připravené operátory přenosové sítě, kteří si s takto nestandardní situací dokáží co nejrychleji poradit. Je tedy velmi důležité, že i v rámci organizace ENTSO-E dochází k vzájemné výměně informací a společným cvičením operátorů, kteří tak mají možnost se na podobné situace dobře připravit.

Není tedy otázkou, jestli další blackout přijde, nebo ne, ale jak dobře budeme příště připraveni se s ním vypořádat.