2021/5/13大停電

2021年5月13日,高雄興達電廠因為路北超高壓變電所(路北E/S)人為操作失誤,導致下午2點半到3點間兩次低頻卸載說明報告,造成82萬戶停電;3點以後,因備轉容量不足,開始6輪的分區輪流停電。扣除重複停電戶,共計約415萬6,300戶受影響。

台灣交流電的標準頻率為60Hz。有機組意外跳脫時,會導致頻率下降;頻率太低時,除了可能會傷害機組外,也有可能讓更多機組啟動保護機制、跳脫,導致頻率更低……的骨牌效應,終至電力系統的崩潰。
台電對電力系統設有自動「低頻卸載」的保護機制,頻率低於59.5Hz時,系統會自動卸除適當的負載(例如緊急停掉一些用戶的電),藉此達到發電與負載的平衡,拉回正常的頻率。

弄錯開關

當天路北E/S在進行擴充容量工程的完工試驗,原本應該操作「3542隔離開關」,卻誤操作成旁邊的「3541隔離開關」,導致接地短路事故。

機組跳脫與兩波低頻卸載

短路後,14:36開始,共有5部機組,分別因電流暴升、訊號異常、失去冷卻系統、電力系統頻率太低等不同原因,共1,465MW跳脫或解聯,加上安全降載的機組,共損失1,589MW容量第一波損失量

第一波低頻卸載後,原本系統頻率已逐漸拉回60Hz,但有其它機組的冷卻系統因低電壓跳脫,而在14:43因機組溫度過高,又導致共510MW的機組跳脫,加上安全降載的機組,共損失821MW容量第二波損失量

備轉容量,有許多種類的來源,並有不同的反應時間;發生機組跳脫事故時,若有能在幾分鐘內反應的設施,即能大幅減小衝擊。在台電的機制中,快速反應備轉容量應能應付1,000MW程度的機組跳脫事故(約應付一台大型機組跳脫的量)。

但14:36開始的第一波跳脫容量太大,即使當日扮演快速反應備轉容量的大觀電廠2部抽蓄機組,共500MW在14:40併聯,仍不足,導致電力系統的頻率降得過低,讓系統自動低頻卸載了約730MW的用戶負載。

第二波跳脫時,反應備轉容量已在第一波時用罄,仍導致電力系統的頻率降得過低,讓系統自動低頻卸載了約184MW用戶負載。

興達煤#2:14:36,電壓驟降,導致供煤系統的訊號失常,引發跳脫,497MW
興達煤#4:14:37,電流暴升啟動保護機制,後無法正常操作而手動解聯,547MW
興達CC#3ST:14:37,低電壓導致海水循環泵跳脫,機組保護機制啟動跳脫,158MW
興達CC#4ST:14:37,低電壓導致海水循環泵跳脫,機組保護機制啟動跳脫,154MW
通霄CC#6ST:14:39,系統頻率低於59.5Hz,導致海水循環泵訊號消失,保護機制啟動而跳機,109MW

興達煤#1降載:126MW

興達CC#GT3:14:43,低電壓導致冷卻系統跳脫,系統溫度過高跳脫,261MW
興達CC#GT4:14:47,低電壓導致冷卻系統跳脫,系統溫度過高跳脫,249MW

興達煤#1降載:311MW

分區輪流停電

即使路北E/S的事故排除,但已損失了2,410MW的供電能力。已跳脫的機組無法立即啟動併聯,同時考量水力機組因旱情無法增加發電、光電發電能力在午後快速下跌等情況。台電手上的供電裕度不足,為因應又有機組跳脫、和夜間尖峰負載等需求,而在15:00開始,啟動了6輪、每輪50分鐘的緊急分區輪流停電。

跳脫的天然氣機組,雖然陸續在15:31後開始併聯,但由於太陽光電在午後發電量快速下降,大於用電負載的降幅,因此第3、4輪(16:40~18:20)的限電量反而增加500MW。

跳脫的燃煤機組因粉煤機堵塞,需要更多時間排除故障,在19:05陸續併聯後,電力系統才趨於穩定,在20:00宣布正式恢復全面供電。

檢討報告

經濟部在9月11日公布的檢討報告中,針對路北E/S人為疏失部分,指出隔離開關的防呆機制失靈詳情,分別對台電、及承包的中興電工提出檢討事項;並對變電所會發生誤觸開關,提出管理、制度、及操作面的改善措施。

1.「隔離開關」需有壓縮空氣與電源才能操作,否則按了也不會有反應。但3541的氣閥與電源都應關閉、卻沒有關閉。
2.開關的警示貼紙在施工後,沒有復原
3.1人單獨操作。

至於電廠端多部機組跳機的部分,檢討報告則提出可增設不斷電系統,避免冷卻系統跳機、或訊號異常等。但報告也指出,機組的跳脫是保護機組設備安全,而非針對電力系統防護機制設計;要求台電與設備原廠家及專家學者再精進檢討,尋求電力系統與發電機組設備安全相互協調之空間,在電力系統強韌性及發電機組設備安全間取得平衡。

513的檢討報告中也呈現出了備轉容量計算的問題。過去備轉容量率以當天系統瞬時最高尖峰負載的時間點計算,513計算在13:49,帳面備轉容量率10.03%;然而在事故發生的前一刻,備轉容量率已降至8.38%。備轉容量率的下降主要有兩個原因,一是原本把試運轉中的嘉惠二期列入,但嘉惠二期因測試不順,在13:49後解聯;二是午後再生能源發電量減少的幅度,大於尖峰負載下降的幅度。