科技故事:一个小电网的崩溃

本喵的话:这些文章已经沉寂了很久了,最近忽然在网上热起来,似乎剑有所指。转到这里来,主要是科普作用,请各位以了解技术史的心态阅读这些文章,避免谈论时事。

原标题:“七·二七”湖北电网崩溃事故追忆

原作者:周方春(武钢计控公司退休职工),原载《武汉文史资料》(2010年第五期)。在科创发布时,为了避免技术方面的错误,编辑进行了较大改动,改动未经原作者确认。

1、丹江口电厂解列

1972年7月27日10时7分,当时发电量居湖北之首的丹江口水电厂(以下简称丹江口电厂)发生事故。正在向鄂东方向输送18万千瓦电力的丹汉Ⅰ回线上的一个保护开关误动作,使得丹江口电厂与全省电网解列,对武汉、黄石地区的供电骤然减少,电网出现剧烈振荡,周波、电压急剧下降。

全省巨大的用电负载犹如狂风巨浪,迅猛地扑向青山电厂、黄石电厂、武昌电厂……重负之下,可怕的“多米诺骨牌”效应终于出现。仅仅10余分钟时间,电厂失电、锅炉熄火、发电机停机,全省10多家发电厂犹如遭遇巨大雪崩,鄂东地区电网崩溃。

据事后估算,事故造成大面积停电,少送电407.1万kWh,直接经济损失约2430余万元,这是新中国成立以来电力工业最大的事故。

2、电网长期低周波运行

1972年正在 “文革”期间,许多正常秩序、规章制度都“靠边站”了,电网结构脆弱,管理混乱,供电极不稳定。

电网运行的正常周波应是50赫兹,但是发电缺口太大,负荷总是大于出力,周波总是被拉垮。不但周波低,电压也不够,事故前的湖北电网就是以这种病态方式运行。一般居民能看到的是电扇虽在转却没什么风,荧光灯老是启不动,白炽灯像“鬼火”却不知道个中缘由。

湖北电网横贯鄂东西,鄂东主要包括武汉、黄石地区,以火力发电为主,有黄石电厂、青山电厂、武昌发电厂、申新(自备)电厂。鄂东电网主要供武钢与大冶钢厂的工业用电。鄂西片区是以丹江口电厂为主的水力发电。丹江口在当时是巨型电站,装机容量达90万千瓦,不过只有一部分电力送入湖北电网。此外,还有浠水、富水、陆水几个小水电站。沙市、宜昌等几个电厂都是火力发电,并网后以满足本地区用电为主。

7月27日,湖北电网总电源功率68.6万千瓦,总负荷68.8万千瓦。青山电厂出力20.9万千瓦,黄石电厂12万千瓦,武昌、汉口、申新三个小电厂总出力2万千瓦。

丹江口电厂是单线并入湖北电网的。丹汉Ⅰ回线保护开关误动作时,这一软肋便被击中。电网骤然失去18万千瓦电力,系统周波骤降。按设计,此时低周波低电压减载装置应当动作,将不重要的用户与电网断开,降低电网负荷,使周波恢复。发电厂的低周波保护装置也可以把电厂与电网断开,虽然电网依然会崩溃,但不会造成发电厂自己停电。然而,湖北电网在系统崩溃前,通过减载装置减掉的负荷仅8万余千瓦,不但电网崩溃,还搞垮了一些发电厂。这些保护装置到哪里去了呢?

据当年武昌电厂《“七·二七”系统事故处理报告》:“316(并网开关)的低周波解列装置(整定值为46赫兹)在一个月前,中调(湖北省电力局中心调度室)命令退出使用。”这很可能是更多权衡系统电网长期低周波现状后的不得已措施。但他们忽略了一个重要问题:武昌电厂担负着武钢的事故备用电源(保安电源)的职责。若武昌电厂被拖垮,武钢的保安电源就没了。

由于电网长期低周波状态运行,若低周波减载装置按规程设定参数,则在现状下会频繁跳闸。于是,很多关键部位的低周波、低电压减载装置要么退出运行,要么调低参数,还有的干脆就被拆除了。这样做的后果,电网一旦发生事故就起不到保护电厂的作用。

湖北电网的最后一道防线就是这样被摧毁的。据《事故报告》称:“10时零7分,丹55开关突然误动作跳闸,系统频率由48.2赫兹迅速下降到45赫兹以下……低周波减载1—5轮动作,切除负荷8.85万千瓦。”可见,当事故发生后,系统周波降至45赫兹以下时,自动减载仅切除8.85万千瓦,只占总负荷的极小比例,无济于事。

3、电网崩溃,武钢危急

丹江口电厂10时7分误跳,两个小时之后的12时26分才再送电,为何迟迟查不出故障所在呢?

事故之前,丹江口电厂检修线路始端上的55号距离保护开关,工作完后,忘记拆除临时接在上面的一根校验用线。检修完毕后并网送电,当时并没有跳闸。若当时就跳闸,就能及时发现,也不会发生后来的事故。后来查明,还是这根临时线作祟:它因为接触不好,在检修后并网送电时尚在断开状态,未影响并网;运行后可能因振动又重新闭合,这就引起跳闸了。

偏偏当时又通信不畅。事故发生后,既没能迅速查明原因,又没能及时沟通情况,一误再误,直到电网崩溃,中调仍在望眼欲穿地等待并网。中调指令丹江口加速并网,指令浠水、富水、陆水三家电厂加大出力。实际上,当时中调与浠、富、陆三厂通信不畅,与黄石地调干脆失去联系,电网就已经失控了。此时如果同意青山电厂拉闸主动与系统解列,全力保武钢,仍有机会(青山电厂装机容量27万余千瓦,当时居全省第二),但这个稍纵即逝的机会没有被抓住。

10时7分,丹江口解列,对系统产生第一次冲击,周波从48.2赫兹降到46.5赫兹。6分钟后,青山、武昌、汉口、申新等十余个电厂相继“憋”垮,到10时18分,全系统失电,电网崩溃。湖北电网在摇摇晃晃中走过了最后的11分钟。

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当电网受到第一次冲击时,武钢就已经出现危相。此时,湖北电网尚未崩溃,但由于电压持续下降,正在抽水中的武钢江心泵站几台高压泵发出一阵阵的蜂鸣声,备用泵也无法启动。几分钟后江心泵站被迫停止运行。至此,武钢循环水源全部中断;与此同时,青山电厂也失去了循环水(青山电厂与武钢共用泵站)。

武钢江心泵站断电后,曾一度将开关倒向武昌电厂,但此时的武昌电厂已经垮了,无法向武钢送去保安电源。

武钢不仅断电断水,与外界的通信联系也由于停电而中断,滔天事故迫在眉睫。高炉循环水中断后将烧塌,红钢城的消防栓全部被撬开,消防车开始往高炉送水。武钢厂内,蒸汽机车轮番往高炉送水,人们自发组成人链传水,厂区内的水凼子都被舀干了。

由于失去冷却水,武钢焦化厂上空烈焰腾腾,堆积如山的焦炭正在熊熊燃烧,风助火势,大火随时都有蔓延的可能,居住在青山村一带的居民严阵以待。

一辆接一辆的消防车呼啸着,向武钢方向急驰而去。

大冶、程潮、松宜等多处矿井已经开始渗水,由于升降机不能启动,矿工们仍被困在井下。葛店化工厂氯气外泄,并已向居民区蔓延,有人昏倒。

4、武昌电厂创造发电史上的奇迹

当巨大的负载如潮头般涌来时,武昌电厂只是一艘风雨飘摇的小船:单机单炉运行,总装机容量只不过1.5万千瓦;设备陈旧,连厂房都是抗战时期日本人遗留下的。但是武昌电厂创造了发电史上的奇迹:刚刚恢复工作七天的技术人员俸远禧和他的同事们,用锅炉余汽推动汽轮发电机,以无以伦比的勇气与智慧,重新启动了武昌电厂,由此保住了武钢。

我曾在电力系统学习和工作,与俸老是师生关系。“七·二七”事故后的一个月,我与一个同学去拜访俸老,当时谈得最多的就是“七·二七”话题。此后,我还对其他当事人也作了一些了解。1992年,我与俸老重提旧话时,他比较详细地为我回忆了当时处理事故的经过。

5、判断:是主力电厂断电而非电网振荡

俸远禧1955年毕业于郑州电力学校,是电厂技术权威。1966年6月“文革”开始不久,即被打成“反革命修正主义分子”、“反动学术权威”,后来一直在武昌电厂的班组“劳动改造”。1972年7月20日,落实知识分子政策,他被调到厂生产组任技安工程师,“七·二七”事故发生在他恢复工作后的第7天。

那天上午,俸远禧与蒋润祥、王兰芳正在中控室检查主变压器保护,忽听监盘(监控仪表盘)的邓梦林惊呼:系统周波突降!俸远禧到控制盘前一看,周波表指示已降到46.5赫兹(据邓说事故前是48.2赫兹),35千伏母线电压只有31千伏。俸远禧便判断这是某主力电厂断电。因俸远禧无指挥权,便向当值值长熊汉卿建议,断开316开关,使武昌电厂与系统主动解列,单独保武钢的保安电源和武昌地区的重要用户。

熊汉聊马上打电话向省调请示。对方答复是电力系统发生振荡,不同意武昌电厂与系统解列。熊转告俸远禧,俸远禧看表盘上的周波、电压表均无摆动現象,就对熊汉聊说,这绝不是系统振荡,请熊汉聊再请示,让武昌电厂与系统解列,保武钢保安电源。

熊汉聊联系后调度仍不同意,就这样拖过了5分多钟,俸远禧看到周波表指示已降到45赫兹以下(周波表最小刻度45赫兹,再低则看不到具体数值)。此时汽机班长肖志秋给熊汉来电话,说汽轮机转速已降到2500转/分(相当于41赫兹)。又过了半分钟,俸远禧发现控制盘上的所有指示全降到零,判断全电网已瓦解。直到此时,武昌电厂依然与电网连在一起并被电网拖垮,全厂断电,厂用设备全部停转,锅炉熄火。

除了武昌电厂,其它电厂也几乎都是一样的结局:全厂停电,就算与电网断开,也没法自己启动自己。

6、决定:不顾一切,保住武钢四台高炉

俸远禧告诉我,在电网瓦解之前,他思想顾虑很大,不敢违反调度命令让武昌厂主动与系统解列,以免与系统同归于尽。但在全网及武昌电厂全部断电后,他想到武钢的四台高炉将要报废,也不知哪里产生勇气,更没有考虑什么后果,决定在无厂用电的情况下利用锅炉余汽,重新启动汽轮发电机,恢复厂用电,保住武钢保安电源。

这样干是严重违反规程的,因为汽轮机的循环水已中断,向汽轮机送汽必然使汽轮机排汽压力升高,可能使叶片折断,造成重大事故。他当时的想法是四台高炉的价值远大于一台汽轮机,至于个人为此要担什么责任,当时根本就没想,也来不及想。后来回忆,当时“完全是出于良心驱使,仅此而已”

俸远禧发现全断电后,立即拉住熊汉聊说,“听我的,抢武钢保安电源”熊汉卿没有犹豫,指挥电气班长周明高拉开10千伏所有线路开关和35千伏的314、316开关,只保留厂用变压器开关和武钢保安电源35千伏的315开关未拉;令邓梦林拉开发电机开关,并交代邓梦林准备给发电机升压。完成上述操作仅10余秒钟。接着熊汉卿和俸远禧跑步到汽机车间,对肖志秋说,系统瓦解,利用锅炉余汽开机,抢厂用电,保武钢!

7、开机:惊心动魄的一分钟

由于汽轮机当时已在1400转/分惰行,导致主油泵油压不足,无法用正常操作手段打开主汽门提升转速。肖志秋早已开出汽动油泵,使汽轮发电机各轴承保持润滑油。肖志秋对违反规程的指示毫不犹豫地立即执行,迅速把主汽门复位,用汽动油泵打出的油压重新开启主汽门,接着操作调速汽门,使汽轮机发电机在几秒内上升到2700转/分。

这时邓梦林已把发电机电压升到10千伏,俸远禧令邓梦林合上发电机开关,厂用电恢复。俸远禧又立即通知江边循环水泵房值班人员启动循环水泵。上述全部操作大概仅一分多钟。循环水泵恢复后,汽轮机凝结器有了冷却水,俸远禧稍觉放心了,接着通知锅炉班长黄少德,要他立即启动引风机、鼓风机,重新给锅炉点火,保持锅炉汽压。肖志秋在厂用电恢复后也立即指挥重新启动凝结水泵和锅炉给水泵,厂内即基本恢复正常。在循环水泵启动后,俸远禧跑到汽机车间去看排汽真空,已降到200毫米汞柱(正常应是700毫米汞柱以上 ),不觉抺了一下头上的冷汗。

在邓梦林合上发电机开关后,厂用电和武钢保安电源是同时恢复的。武钢水泵站看到电来后同时启动大概三台水泵,武昌电厂的发电机仅1.5万千瓦,承受不了这样大的启动电流,电压降到7千伏以下(正常是11千伏),电流表摆到最大位置。有人叫拉掉武钢保安电源,俸远禧坚决制止。随着电机启动完成,电流下降,几秒钟后,发电机电压恢复正常。

武钢保住了。武昌电厂稳定下来以后,马上与中调联系,为青山电厂送电,让青山电厂有了重新开机所需的电。正是因为武昌电厂没有彻底凉凉,电网才在崩溃后不到半个小时就有了重新开机的第一抹电,经过十多小时的抢救,湖北电网重新恢复。

俸远禧说,这次事故处理成功是集体的功劳;他所起的作用,一是正确判断了事故,二是确定了具体的处理方案。让他十分感慨的是,武昌电厂高素质的技术工人在关键时刻是多么珍贵!从系统断电、武昌电厂全停到恢复武昌电厂的厂用电,进行10余项操作,处理方案是严重违反规程、可能造成汽轮机严重损坏的冒险蛮干办法。值长熊汉卿和汽机班长肖志秋都没有任何迟疑,各岗位的运行人员也都行动迅速,在一分多钟的时间内就准确迅速地完成了这些操作任务。如果其中有一个人拒绝执行或操作缓慢,时间再拖长一二十秒钟,汽机真空就完全破坏了,这事的后果和性质就完全变了。

如果当时电力系统的低周波减载装置和低周波解列装置能正常运行,或是当值调度员能正确判断,命令各电厂主动与系统解列各保自己的一片用电负荷,事故范围也会缩小。但当时正时“文革”期间,很多技术干部都已“靠边站”,没有人来管电网的稳定问题。碰巧武昌电厂在7天之前重新起用了俸远禧,而又碰巧俸远禧当时正在中控室,所以才能在系统瓦解后采取非常措施,强行抢开302号机组,保住了武钢。

8、后记

1976年粉碎“四人帮”。俸老1977年被评为湖北省电力局学铁人标兵,1978年被评为省电力系统劳动模范,1979年筹建葛洲坝电厂,当时的省电力局长赵墨轩和副局长陈广和向国家电力部推荐他担任葛洲坝电厂的副总工程师兼生(产)技(术)处处长。此后又由电力部任命,先后担任葛洲坝电厂的生产副厂长兼总工程师、厂长、党委书记等职务。他说:“能够参与当时全国最大的水电工程的建设和管理,这个褒奖已经足够多了。”


下文原作:张郑江(湖北电力报记者),摘自报告文学《七・二七电网大崩溃》,略有改动。

一、丹江电厂眼睁睁看着电网走向崩溃而无力回天;青山电厂伸尽招数,坚持到最后……

  从丹江电厂送出的一条220千伏高压输电线路,若游龙翻山越岭,由西向东进入武汉市。

  这是湖北省第一条220千伏输电线路。有人说了一句非常外行的话:“线路万一断了怎么办呢?”不是杞人忧天么。可这条线路从1969年7月投用,至1972年7月27日10时零7分,竟被不幸言中。

  此时,丹江电厂检修完线路始端55号开关距离保护装置,居然忘掉拆除试验用短接连线,就匆忙投入运行。结果引起开关误动跳闸,导致朝武汉方向输送的18万千瓦电源突然中断。

  18万负荷,相当于当时湖北电网供电负荷总量的三分之一。而在这种单回路供电容量如此之大的网络结构中,突然消失如此强大的负荷,这几乎就好似地震前的鸡飞狗咽、洪水前的蚂蚁倾巢、飓风前的乌云遮天。

  电网,可能大振荡!

  省电力中心调度所。

  7月27日这天9时以前,湖北电网一直处于48周赫兹以下低频率运行。第一轮低频率减载装置动作,切负荷1.46万千瓦,调度命令拉闸限电2万千瓦。

  电网频率回升。

  10时零7分前的十几秒钟,当班调度员还轻轻地呷下一口茶水。突然间,频率急剧下降,47赫兹、46赫兹、45.5赫兹……10时零7分,电网频率已无读数显示。

  调度得知,丹江55号开关距离保护动作跳闸,丹江电厂与全省电网断开,武汉、黄石锐减18万千瓦电源。

  巨大的不安,摇撼人心。

  丹江电厂甩掉的18万负荷,这对湖北电网来说,犹如在一个本来就步履维艰的挑夫的另一头,又压上了一块沉重的石头, 挑子倾斜了。

  电网失去平衡。

  惟一可行的是在几分钟之内,相应拉掉18万千瓦电力的用户,才能维持电网平衡。可几个“小小”的调度员,谁又敢如此大面积地下令,去拉“社会主义的闸”呢?

  “武汉地调、武汉地调……”“黄石、黄石……”

  调度员心急如焚地呼叫各地压负荷,并命令浠水、富水、陆水等水电站加大出力,结果电话时通时断。一分,二分,靠如此原始的通讯手段,又怎么可能进行有效的调度指挥呢。

  天知道有多少机遇,在这分分秒秒中,与电网失之交臂。

  处于中调鼻子底下的武汉地调,在接到中调两次要求拉闸限电的电话命令之后,最终也只拉开了一条线路,切负荷仅1万千瓦。

  中调与黄石地调失去联络。黄石地调自行拉闸,切除负荷3万千瓦。但已经太迟了。

  丹江电厂按中调命令加快重新并网的节奏,却无法弄清楚故章点究竞在哪里,只好眼睁睁看着电网走向崩溃而无力回天。

  黄石电厂失压。青山电厂失压。

  调度员仍在焦急地呼叫。

  但系统振荡的狂涛巨澜终于还是席卷了湖北电网,10余家火电厂顷刻间烟消火熄。

  赵墨轩一行,已经匆匆赶到调度室。紧接着,湖北省经委主任也赶到现场。

  经委主任劈头第一句话,说:“当前’以钢为纲’,要保武钢、保住老本。”

  黄石电厂(10时12分)。

  “哗”。随着锅炉事故排气的的巨响,机声隆隆的世界仿佛由戈兰高地跌人一片死海。

  电厂死一样寂静。

  一会儿,黑压压的人群涌出车间、厂房。围墙外,自行车、汽车,人流戛然而止。流动的街道凝固不动了。远处高耸人云的烟囱顶部,几缕细若游丝的白烟,袅袅飘荡。

  黄石地区全部停电。至此,在丹江电厂突然甩掉18万千瓦负荷之后,黄石电厂全部停机,又有12万千瓦负荷朝武汉方向汹涌而来。

  青山电厂。

  当班正值吴正义和往常一样,密切注视着表盘的变化。10时零7分。控制盘上所有表计突然剧烈抖动,频率急剧下降,10千伏 I 段母线电压也陡然降低。

  电话铃声大作。

  “中调,中调,电网出么事啦?”

  “青、青山、丹江跳闸,快切负荷。”

  这一问一答之间,频率已降至45赫兹以下,表计无刻度显现,情况万分紧急。值班员连忙对着电话呼喊:“中调,中调,请求拉开联络线,保武钢、保武钢。”

  “顶住,你们再坚持顶一下。”

  “中调,中调,情况危急,我们准备拉主变出口开关,保厂用电。”

  中调仍未同意。

  此时,黄石方向因黄石电厂停机,全部负荷涌向武汉,岌岌可危的青山电厂更是雪上添霜。

  “中调,中调………”青山电厂第四次请求拉闸与系统解列运行。中调终于命令青山电厂切断与黄石的联络线,但已经为时晚矣。

  一号机、二号机均因过流保护动作相应跳闸、10千伏母线电压降为零,离心泵油压低、汽机主汽门自动关闭,六号机循环水压力低真空破坏停机…10时13分,随着锅炉排汽阀一声撕裂人心的仰天长啸,这座湖北第一大火电厂停止运行了。

  人们朝主控室方向拥去。突然有人喊:“快回去盘轴。”

  汽轮机突然停止,如果不打开盘轴装置盘轴,轴受热不均就会引起汽轮机轴扭曲。可厂用电全无,无法使用电动盘轴。

  “用手啊。”一拨一拨的人上去,用人工盘动着轴杆。

  此时,与青山电厂一墙之隔的武钢方向,人声嘈杂、汽笛呼啸。

二、全省告急:葛店化工厂氯气外泄,8人中毒;大冶矿井水淹过膝,数名矿工被困;武钢高炉循环水中断,随时可能倒塌……

  与此同时,武汉公路桥因电车停驶,开始堵车,顷刻之间,人头攒动,拥挤不堪。建筑工地上,升降机突然停在半空中,工人被悬挂在七月的蓝天之下。街道断水,消防栓撬开………

  由于水泵停电,大冶、程潮、松宜等地区五个矿井淹,偏偏升降机无电不能启动,工人全部困在井下。渗水仍在一厘米一厘米地上升,情况危急。

  葛店化工厂断电造成氯气外泄,并向居民区蔓延,已经有8人中毒昏倒。

  京广铁路武汉方向列车失去信号,20列火车因见不到进站信号,停在半路上。

  武钢断电。

  武钢焦化厂因断电引起冷却水停供,堆积如山的焦炭熊熊燃起,烈焰腾空,风助火势向居民区蔓延,人们锅碗盆桶,倾巢而动。

  医院停电。水厂停电。

  惟一幸存的,仅有武汉三棉自备电厂低频率解列单独运行,保住了汉口自来水厂。

  停电。停电。停电。

  前后仅六分钟,武汉、黄石全部断电。电网崩溃了。

  武汉的街道上,人们照样忙碌,或行色匆匆,或谈笑风生,或追逐嬉闹。一群扛着扫帚的小学生,朝汽车站走去。

  人们没有电网的概念,因而无法感受到电网崩溃时的那种惨烈和悲凉。

  省电力中心调度室内,赵墨轩焦躁地踱来踱去,继而大口吸烟,谁也不敢惊扰他。

  只有电网中人,才对这个由银线、铁塔以及星罗棋布的变电站交织而成的空间内,刚刚发生的一切,有着一种切肤之痛的理解。

  全省十余家电厂,若十余条汉子,共同抬着一个沉重的石墩,哼呀、呵呀地行进。丹江电厂是其中最强壮的汉子,他最先倒下,其他的汉子,不堪重负步伐开始歪歪斜斜,最后一个接一个地倒下去了。

  轰!石礅落下来,尘土飞扬。电网崩溃了。

  更为严重的是,一个个烟消火熄的电厂,竟没有电源使自己重新启动。

  不能发电的电厂?不能燃烧的干柴?

三、武昌电厂重新启动了这座城市,创造了世界发电史上一个绝无仅有的奇迹

  武钢停电。

  甚至连电话也中断啦。

  这个巨大的钢铁王国中,究竟会发生甚么事情,外界无法预料。第二次世界大战间,鞍钢的高炉,就是因为停电失去循环水,以至铁水和炉体凝固在一起而崩塌,直到解放后才炸掉重建。

  武钢有没有循环水呢?

  工业“以钢为纲”的号召声若洪钟。

  一股巨大的悲凉之感浸透了电网中人的身心。有人仰天长叹:“武钢出了事儿,我们怎么向毛主席交待。”

  武钢的确有事,而且大祸临头。

  10时零7分,丹江电厂与电网解列时,武钢最先受到冲击。电网电压陡降,武钢江心泵站几台高压泵发出阵阵蜂鸣声,备用泵已无法启动。几分钟后,江心泵站停止运行。

  武钢高炉失去循环水。热风炉停止吹风。

  热风炉煤气阀因停电无法关闭,煤气外泄,嘶嘶作响。如果煤气浓度在炉体内超过空气浓度的50%左右,随时可能爆炸。

  运煤的火车头,立刻甩掉车厢,用发动机蒸汽对准热风炉充气,以此来冲淡正在外泄的煤气。

  不幸中的大幸是,在电网震荡的狂涛巨浪冲击武钢的前几分钟,4台高炉刚刚出完铁水。否则,爆炸、炉体崩裂、铁水外溢,一场世纪性灾难将压垮这个钢铁巨人。

  十里钢城,断电、断水、与外界失去联络。

  红钢城上空,浓烟蔽日,消防车朝武钢方向呼啸而去。

  可人们万万没有料到,全省电网大崩溃已成定局,武钢却在断电12分钟之后,奇迹般地恢复了正常用电。

  伸出这双上帝之手的,竟是湖北电网中排行最小的武昌电厂。当时,武昌电厂单机单炉,总装机容量仅为1.5万千瓦。

  武昌电厂对每一个踏进厂门的人,似乎都在重复一句话:我们是武钢的保安电源。

  按当年一位穿草鞋的军代表的说法:“如果武钢遭到敌机袭击,武昌电厂的电一定得冲上去,是战备电厂哩。”

  7月27日,晴空万里。

  全厂大部分技术人员都被组织去参观一个工业成果展览。人们并不知道,系统震荡的阴云,已经布满电网上空。

  也是10时零7分。

  正在控制室监盘的值班员惊呼:“电网频率下降!”紧接着,武昌电厂也遭到了与其他电厂一样的厄运。总值长熊汉卿猛地抓起电话,请示中调,与系统解列,送武钢保安电源。

  时间一分一秒地过去,中调还没有决定。

  就在电网大势已去,武昌电厂停机,厂用电完全消失的刹那间,武昌电厂突然决定:用锅炉余气推动汽轮机,重新起动机组,向武钢送电。

  这种严重逆反常规的举措,在世界发电史上,恐怕也无先例可循。汽轮机在失去冷却水的状态下运转,会使排汽温度升高而折断叶片,而送锅炉余汽更要冒蒸汽带水冲击汽轮机的风险。

  有资料可考:英国一家发电厂汽轮机发生水冲击,叶片折断飞出,在空中飞行数十公里,路人大惊失色。

  更让人难以置信的是,这个以锅炉余汽推动汽轮机的奇想竞是一个叫俸远喜的“反动技术权威”提出来的。

  巧就巧在这个俸远喜刚刚从下放劳动中恢复技术工作,又恰巧这天被派往控制室检查变压器差动保护。

  俸远喜说:“听我的。”当班总值长熊汉卿及肖志秋、黄少德、邓梦林等当班的众兄弟姐妹二话没说,都听了他的,而且众口一词:保了武钢电源,犯个错也认了。

  武昌电厂孤注一掷。

  汽动水泵启动,维持锅炉汽压。10千伏出线所有开关全部断开,与系统解列。全厂只留下对武钢的一路保安电源。一秒,二秒……汽轮机依靠惯性在缓缓转动。值长命令:“打开汽泵。”汽轮蹭地一下,在锅炉余汽压的推动下,快速运转起来。

  这时,控制室内值班员已将发电机电压升至10千伏,俸远喜深深吸进一口气,沉声说:“合闸。”成功了。一分钟,在一分钟内依照一种近乎荒唐的想法行事,居然恢复了厂用电。

  10时19分,武昌电厂重新启动。

  可人们没有预料到,电源送至武钢江心泵站,高压泵启动的瞬间,产生的瞬间电流引起振荡。频率猛跌,电压猛跌。汽轮机叶片已经发热,排气温度上升到83℃,排气真空下落……

  还能不能顶?

  汽轮机叶片随时可能爆裂飞天。

  只有一个办法:断开送武钢的保安电源。可一台发电机和四台炼炉,谁小?谁大?

  箭在弦上。人们都望着俸远喜。俸远喜猛地抓起电话,命令启动江边3号循环水泵。循环水送到汽轮机。排汽温度立即下降,真空回升。

  至此,武钢恢复供电。

  10分钟内,武昌电厂人的心理历程上竟经历了乐与悲、衰与荣、生与死各种复杂的人生体验。

  此间,电网上下还在为武钢的安危长叹短吁,根本不知道武昌电厂竞自作主张,向武钢送出了保安电源。

  弹指间波波折折,扭转乾坤,有时也要运气;巧就巧在事故是发生在白天:巧就巧在职工队伍没有去突出政治;巧就巧在“反动技术权威”俸远喜突然出现。

  百分之九十九的人算,但也有百分之一的天算。不然,历史将与武昌电厂失之交臂。

  10时29分。偃旗息鼓的青山电厂内,青62号开关带电。全厂顿时沸腾。这是一根火柴棒。就是这根火柴棒,足以使青山电厂重振旗鼓。

  控制室内,电动开关因停电无法启动。当班值长吴正义情急之下,连忙下令:“快,用千斤顶顶上62号开关。”

  这个型号为mk35型的少油开关,至今还作为一种历史的陈迹,留在厂内。

  厂用电恢复,紧接着6号炉点火成功,并人了电网。

  10点24分,白莲河水电厂供出冶钢保安电源。10时26分,又向黄石电厂送去厂用电。

  14时零5分,黄石电厂2号机启动并入电网,相继在23时以前,黄石电厂已经全面恢复向黄石地区供电。

  11时44分,丹江电厂3号机单独从零升压向武汉送电成功,青山电厂各机组也陆续开出。青山最后一台机组因锅炉用武钢瓦斯点火困难,延长启动时间,于次日凌晨1时22分并入系统。

  湖北电网大崩溃到恢复正常运行,历时15个小时又15分钟。这场事故,中国电网至今仅此一例。


[修改于 19 天前 - 2021-10-08 00:30:06]

来自:科创广场 / 科创茶话
7
虎哥
18天3时前
1楼

这些文章给人一种省调优柔寡断瞎指挥的感觉,其实省调除未能预估到电网会崩之外,似乎没什么不妥的地方。

当年的电厂低频保护一般设得比较低,水电厂甚至没有低频保护,丹江口跳闸时电网频率虽然降到了46.5Hz,但并不会因此立即崩溃,随着拉闸的进行,电厂加大出力等,频率是有很大希望升上去的。

至于为啥崩溃了,文章没披露。很可能有别的机组退出或者别的负荷接入,这些投切要么是没有听省调的指挥,要么是出现了过电流之类的问题而导致保护动作。另外,当时的各个机组互相之间没有自动协调,每台机组的调节特性都不一样,电网震荡也是不能排除的。

省调并不能预估到电网最终会崩溃,因此不可能迅速同意电厂解列,因为解列将导致情况进一步恶化。

那个年代实在是穷得叮当响,全省才几十万千瓦的用电量,现在中东部地区一个县城都不止这么点。而且这些火电厂没一个有黑启动能力,连个功率大点的柴油发电机都没有,真的是太艰苦了。

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6
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RodTech
17天23时前
2楼

若干年后主力只剩下没有转动惯量的绿色能源电站,一朵云飘来,风又停一阵子,全靠蓄能水电站扛了吗。。。

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虎哥
17天19时前 修改于 17天18时前
3楼
引用RodTech发表于2楼的内容
若干年后主力只剩下没有转动惯量的绿色能源电站,一朵云飘来,风又停一阵子,全靠蓄能水电站扛了吗。。。

水电快要到头了,能开发的很快就会开发殆尽,但它基数其实很大,并且调节能力强,仍然是主力之一。

国内核电的大发展才刚刚开始,中国人是比较现实的,加上“体制优势”,阻力比较小,很有希望。

未来十来年的新能源发电规模,看起来不会超过水电的规模,理论上靠水电调节,可以消化其波动。

抽水蓄的经济性比普通水电站差,地理条件苛刻,不可能有多大规模,不够与新能源互补。

总体而言,最有希望的还是核电。

新能源的优势,或许是建设周期短,特别是光伏。不算征地之类麻烦事的话,修一个占地两万亩的光伏电厂只需要一个月。换句话说,修个100万千瓦的电厂只要一个月,如果换成火电就要5年,水电弄不好要十年。现实中由于要考虑的因素众多,需要更长的时间,但比其它方式还是有数量级的缩短。

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RodTech
17天14时前
4楼
引用虎哥发表于3楼的内容
水电快要到头了,能开发的很快就会开发殆尽,但它基数其实很大,并且调节能力强,仍然是主力之一。国内核电...

美国拆核电用LNG补,似乎不怎么影响稳定性,欧洲有些国家就惨了,拆了一定要用绿色能源补。。。

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warmonkey
17天3时前
5楼
引用RodTech发表于2楼的内容
若干年后主力只剩下没有转动惯量的绿色能源电站,一朵云飘来,风又停一阵子,全靠蓄能水电站扛了吗。。。

电池也还行,现在成本低于$100/kWh,尚可接受。

也有用塔吊自动搬砖储能的,效率高于抽水蓄能,场地要求低很多。

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虎哥
16天15时前 修改于 16天3时前
6楼
引用warmonkey发表于5楼的内容
电池也还行,现在成本低于$100/kWh,尚可接受。也有用塔吊自动搬砖储能的,效率高于抽水蓄能,场地...

其实我觉得昼夜调节类的储能,铅酸电池是一个相当不错的选择,它刚好适合做12小时律的循环,又刚好能达到1000次左右的循环寿命,够三年左右使用。最重要的是,如果用于电力工业的话,可以做成非常易回收的结构,实现100%回收。无非就是三年回一次炉罢了,回炉所需要的能量比三年的循环电能小许多。最重要的是,铅酸电池是真正的无污染绿色环保电池,长期循环等价于用能源换能源调节能力,只用算经济账就行了。

铅酸电池能轻松达到40Wh/kg的能量密度,考虑到循环深度放电电流,按每吨电池存储30度电考虑吧。假设需要100万千瓦的昼夜调节能力,那么配备1200万度的储能设施,大约需要铅酸电池40万吨。现在铅价是1.5万元/吨,也就是60亿元投资。此后每三年一次的循环重造,算每年平摊5亿成本。

假设每天能循环1000万度电,每度挣0.4元,每天就是400万元收入,一年收入13亿元。总体来说,当调度给予充分利用的优待时,这是一个勉强挣钱的项目,10年期年收益能到5%(因为还有换流站的成本)。如果特殊设计,允许短时5小时率甚至1小时率的充放,它的价值就很大了,一方面因为尖峰电可以卖得很贵,而弃电几乎相当于不要钱,另一方面可以短时出力500万千瓦甚至更大,一天进行多次循环。

从建造成本来看,锂电池的经济价值不如铅酸电池。最便宜的锂电池(磷酸铁锂)比铅酸略贵,他很难回收,废电池不值钱,不像铅酸的废电池能卖新电池2/3的价。再考虑环保、安全等因素,经济性的优势就更小。前阵子锂电池储能电站炒得比较热(当然有发生爆炸事故的因素),一是有使用电动车废电池进行梯次利用这个环保噱头,二是利用高放电倍率做调峰,国家补贴高。但若达到百万千瓦以上的规模,那只能裸泳,噱头和补贴不能当饭吃。

现在还有一些新技术,比如液流电池。不过在可以预见的未来,经济上打不过铅酸电池。这其实是一个有意思的话题,明明有传统的好技术,但人们似乎不感兴趣。

而现实中,由于电力的市场自由度极低,超大规模的项目恐怕只有电力公司自己敢投。

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拔刀斋
14天18时前 修改于 14天17时前
7楼
引用RodTech发表于2楼的内容
若干年后主力只剩下没有转动惯量的绿色能源电站,一朵云飘来,风又停一阵子,全靠蓄能水电站扛了吗。。。

风电和太阳能的昼夜短期波动相对还好办,长期大面积异常天气一直没电才可怕。

如果碰上去年德克萨斯州或者08年华南的雨雪冰冻天气,风电、太阳能全部歇菜一个星期到一个月,抽水和电池储能最多坚持几天。在取暖依赖电力、电力依赖新能源的情况下,极寒加上停电恐怕会冻死人,各种应急求生手段也支撑不了多久。而且随着气候变化,西北地区洪水、东南地区冰冻之类的反常天气还会越来越多。

现有的几种储能方式,建设成本都跟容量成正比,季度调节的成本会达到昼夜调节的几十倍,完全不现实。对比火电站可以一次囤一个季度的煤实现季度调节。

要搞季度调节的储能手段的话,估计要用电力合成甲醇等液体燃料。这样会损失一半以上的能量,需要光伏成本降低一半以上来补偿,按照光伏摩尔定律要比直接用电推迟十年以上。

即便有季度调节的储能手段,也只达到了靠天吃饭的农业水平,碰上小冰期照样够呛。能承受小冰期的基本只有化石燃料和核能。


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拔刀斋
14天17时前
8楼
引用虎哥发表于6楼的内容
其实我觉得昼夜调节类的储能,铅酸电池是一个相当不错的选择,它刚好适合做12小时律的循环,又刚好能达到...

海量的铅在回收循环利用过程当中漏一点出来就能造成居民血铅超标了,锂电池在回收循环利用当中容易损耗、耗竭不可再生矿产资源。无论选什么方案,储能和电动汽车电池的金属元素循环几十年都会造成不可逆的资源环境问题。能永续实现能源循环的储能元素基本只有碳和氢。

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虎哥
14天15时前
9楼
引用拔刀斋发表于8楼的内容
海量的铅在回收循环利用过程当中漏一点出来就能造成居民血铅超标了,锂电池在回收循环利用当中容易损耗、耗...

这个不是小作坊,泄漏很容易管控。

氢的话技术上其实已经可以了,只是成本高,远未达到大规模使用的程度。而碳循环在实验室估计都还要很多年,目前可以工业化的办法效率都不到二分之一。

等这些技术达到可以普及的程度,核聚变都该上马了。


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拔刀斋
14天9时前 修改于 14天8时前
10楼

人均用电量一天2千瓦时,储能一天1千瓦时,需要20kg铅蓄电池。全国14亿人,2800万吨铅蓄电池每三年回炉一次,一年1000万吨。现在铅产量一年500万吨,其中再生铅200万吨。产量仅仅增加5到10倍,做好集中防治污染还行。

不过电池储能完全做不了季度调节。如果只靠电池储能实现纯绿色电网,大面积灾害性天气会冻死人。主要能源全看天气脸色而且当天结算没有长期储备的社会非常脆弱。

现在能工业化的碳循环技术(如氢制甲醇)效率不到一半,多建一倍的新能源可以补偿,晚一二十年而已。让火电多烧一二十年的煤然后接续上人工碳循环,总比搞个早熟的纯绿色电网冻死人然后刚拆完火电又重新建设一遍火电好。

靠电池储能的电网如果靠规模冗余来补偿没有季度调节能力的缺点,在季风性气候环境估计也要多建一倍以上的发电量然后弃电。

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杂工1544
13天23时前
11楼
引用虎哥发表于6楼的内容
其实我觉得昼夜调节类的储能,铅酸电池是一个相当不错的选择,它刚好适合做12小时律的循环,又刚好能达到...

一个潜在的问题是铅酸电池大规模应用看起来很难看。咱都明白“只要处理得当”不会造成多大的污染,但是一方面是可能有人不那么明白,谈铅色变,另一个就是万里有个一出现了大规模的污染泄漏事件。仅从算账的角度看铅酸电池可能是比较优的,但是从社会影响的角度未必。

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