colapso

COLAPSO DEL SISTEMA NORESTE
de EE.UU. y SURESTE DE CANADÁ.
14/08/03
 Fecha y hora: Jueves 14 de agosto 2003 a las 16:11 hora local.
(17:11 Argentina)
 Resumen:
 A las 16:11 hs. se produce un colapso regional en la zona NE. de los
EE.UU. y el sur de Canadá.
 La temperatura media del área llegaba a los 32 ˚C.
 Los eventos que produjeron el colapso del área comenzaron a
desencadenarse por lo menos una hora antes del “blackout”.
 Las áreas afectadas por los cortes fueron:









Zona de Grandes Lagos.
Michigan
Ohio
Nueva York.
Ontario
Québec
Nueva Jersey.
Massachussets.
Connecticut.
Descripción Secuencial elaborada en Base a
información de International Transmission
Company (Empresa Transportista de Ohio)
ISOs AFECTADOS
INDEPENDENT SYSTEM
OPERATOR:
 NEW YORK ISO
 MIDWEST ISO
 PJM ISO
 ONTARIO IMO (Canada)
ONTARIO
IMO
MI
METC
MIDWEST
ISO
AEP - American Electric Power
FE - FirstEnergy
ITC - International Transmission
Company
METC – Michigan Electric
Transmission Company
AEP
IN
NY
ON
NY ISO
ITC
PS
FE
OH
AEP
PJM ISO
RED DE FIRST ENERGY – NORTE DE OHIO
Líneas de 345 kV
PRIMERAS LINEAS QUE SALIERON DE SERVICIO
•
Líneas de
345 kV que
alimentan al
area de la
ciudad de
Cleveland
desde el sur.
14 HS: SALE
GENERADOR
TV 550 MW
CLEVELAND
CENTRAL
NUCLEAR DE
880 MW F/S
2° 15:32
1° 15:06
SECUENCIA
DE LOS
PRIMEROS
EVENTOS
3° 15:41
5° 16:06
4° 15:46
PREFALLA
15:06
●
X
 Altas temperaturas en el area
(32°C).
 La planta nuclear de Davis-Bessie
(880MW) F/S desde el año
anterior por roturas en su reactor.
 14:00. La unidad de 550 MW de
Central Eastlake perteneciente a
FE en el norte de Ohio sale de
servicio.
 15:06: La línea de 345 kV
Chamberlain-Hardinng que
alimenta a Cleveland sale de
servicio.
 Los flujos intercambiados
permanecen estables.
Generador f/serv.
Línea deseng.
Dir. del flujo de pot.
ON
NY
MI
●● X
IN
PA
OH
Time to Blackout
t= -1:05:00
25 minutos más tarde
 Una segunda línea que
alimenta a la ciudad de
Cleveland (que tomó la carga
de la línea que había salido)
aumenta su flecha, hace
contacto con un arbol y
dispara
15:32
●
X
Generador f/serv.
Línea deseng.
Dir. del flujo de pot.
ON
NY
MI
Hanna- Juniper 345 kV
 El sistema de transporte
cercano a Cleveland
experimenta baja tensión.
 Los intercambios con el
estado de Michigan
permanecen sin variaciones.
●● X
PA
X
IN
OH
Time to Blackout
t= -0:39:00
10-15 minutos más tarde
15:41- 15:46
●
X
 Dos líneas más de 345 kV
que alimentan el norte de
Ohio salen de servicio.
– Star- South Canton
– Tidd-Canton Central
Generador f/serv.
Línea deseng.
Dir. del flujo de pot.
ON
NY
MI
 El sistema de transporte
cercano a Cleveland
experimenta severas bajas de
tensiones.
●● X
X
IN
PA
XX
OH
Time to Blackout
t= -0:24:00
20 minutos más tarde
16:06
●
 Una quinta línea de 345
kV Sammis-Star que
suministra potencia al
norte de Ohio sale fuera
de servicio.
X
Generador f/serv.
Línea deseng.
Dir. del flujo de pot.
ON
NY
 El flujo entre Ohio y
Michigan se invierte; Se
transmiten 200 MW
desde Michigan a Ohio.
2800 MW
200
MW
1900 MW
IN
500 MW
· ·X
??
X
X
PA
XX
OH
Time to Blackout
t= -0:05:00
3 minutos más tarde
16:09
●
 Otras dos líneas de 345 kV que
alimentan al norte de Ohio salen
de servicio.
– E.Lima-Fostoria
– Muskingum-OH Central
X
Generador f/serv.
Línea deseng.
Dir. del flujo de pot.
ON
 El norte de Ohio queda aislado y
con cero tensión.
200 MW
 Se transmiten 2200 MW desde
200 MW
Michigan al norte de Ohio
4800 MW
 El flujo en la interconexión
internacional Ontario-Michigan se
· ·X
??
invierte.
3700 MW 2200 MW X
XX
 La tensión en la red de Michigan
X X
X
IN
empieza a declinar rápidamente .
OH
NY
PA
Punto de no retorno
Time to Blackout
t= -0:02:00
Alrededor de 30-45 seg. más tarde…
– Kinder-Morgan
– MCV
●
X
Generador f/serv.
Línea deseng.
Dir. del flujo de pot.
ON
NY
··
 Como resultado de la
disminución de la tensión 2
plantas de Michigan con una
capacidad de 1800 MW
salen de servicio en un
intervalo de tiempo de 15
segundos.
16:09 :31 - 16:09:46
??
4800 MW
·??·
X
 El sistema de Michigan
2200MW
MWX X
3700 MW 2200
X
entra lentamente en la zona
X X
X
de colapso de tensión.
IN
OH
PA
Time to Blackout
t= -0:01:29
Alrededor de 1 minuto más tarde …
 El sistema de transporte del estado
de Michigan está ahora en proceso
de colapso rápido de tensión,
provocando la salida de 30 líneas de
transmisión en Michigan en menos
de 8 segundos.
 Las vinculaciones entre dos
empresas de transporte de Michigan
se cortan aislando el Oeste del
estado del resto de Michigan.
 El Sistema del estado de Ohio sigue
enviando potencia a Michigan, pero
el único vínculo es a través de
Ontario (Canadá).
 El flujo a través del vínculo Ontario
llega a 2800, afectando a Nueva
York, otros estados y Ontario
16:10:40 - 16:10:46
●
X
Generador f/serv.
Línea deseng.
Dir. del flujo de pot.
ON
X
XX
X X
X
X ●●
NY
2800 MW
●● XXX
900 MW ●●
XX
IN
PA
X
X
OH
Time to Blackout
t= -0:00:30
Segundos más tarde …
 El sistema de Ontario permanece
interconectado y trata de
soportar a los sistemas de
Michigan y Ohio por un período
de 2 minutos.
 La debilitación de la red y los
grandes flujos por largos
caminos produce posiblemente
grandes oscilaciones de potencia
e inestabilidad en tensión y en
ángulo que arrastra las redes
vecinas
 En el minuto siguiente salen de
servicio 6 centrales de Michigan
 Colapsa toda el área
16:10:46 Blackout
●
X
Generador f/serv.
Línea deseng.
Dir. del flujo de pot.
ON
NY
X
XXXX
XX
●●
●●
●●
XX
●●
●●X
IN
PA
XX
X
X
OH
Time to Blackout
t= -0:00:00
COLAPSO DEL AREA
Area afectada por los cortes
• Zona de Grandes Lagos.
• Michigan
• Ohio
• Nueva York.
• Ontario
• Québec
• Nueva Jersey.
• Massachussets.
• Connecticut.
Salieron de servicio cerca de 100
centrales, 22 de ellas nucleares
16:11
REGISTROS OBTENIDOS
Registro obtenido en zona de Nueva York. Oscilación de
tensión de período 1,5 seg. Típica de oscilación
electromecánica (cada color representa 1 fase):
REGISTROS OBTENIDOS
Registro obtenido en la zona de New York. La Tensión
llegó al 50% del valor nominal, medido en el lado de baja de
un transformador de MT/BT (cada color representa 1 fase):
PROCESO TOTAL
•EN EL NORTE DE OHIO (cercano a Cleveland)
• Una central indisponible (880 MW)
• Sale de servicio otra central vecina (550 MW)
• Sale una linea de 345 kV
• Una segunda línea aumenta su flecha y toca un
arbol.
• Salen otras lineas de 345 kV por sobrecarga
2
horas
• La red se debilita y los flujos toman caminos
mas largos y colapsa por tensión el norte de Ohio
y parte de Michigan
• EN LOS ESTADOS VECINOS (Michigan, New
York, Pensylvania y Ontario)
• El debilitamiento de la red produce grandes
oscilaciones de potencia y salidas en cascada de
lineas y generadores
1a2
min
IMAGEN SATELITAL DE LA ZONA AFECTADA POR EL CORTE
ZONA
AFECTADA
POR LOS
CORTES
CORTES DE DEMANDA
Fue el mayor corte de suministro de la historia en EE UU
La demanda cortada debido al desenganche descontrolado
de líneas y generadores fue la siguiente:
EMPRESA
PJM Interconnection
Midwest ISO
Hydro Québec
Ontario IMO
ISO New England
New York ISO
Total
CORTES
(MW)
4200
13000
100
20000
2500
22000
61800
En el estado de New York el corte fue casi total
Reposición del servicio
 La reposición tuvo la dificultad de la cantidad de plantas
nucleares que salieron de servicio (alrededor de 20),
cuyos reactores se envenenaron y tardan más de un día
en volver a entrar en servicio.
 Estado a las 12:00 a.m. (hora local) del viernes 15 de
agosto:
EMPRESA
PJM Interconnection
Midwest ISO
Hydro Québec
Ontario IMO
ISO New England
New York ISO
Total
DEMANDA
ABASTECIDA
4200
% DEL
TOTAL
100%
4000
31%
100
100%
10000
50%
2400
96%
16000
73%
36700
59%
Reposición del servicio
 Sábado 16 de agosto a las 8 hs.
Sistema troncal de transmisión restaurado y con operación
confiable. Parte de la generación que había salido de servicio
sincronizada esperándose que el resto entre en servicio durante
el fin de semana. Demanda afectada por cortes rotativos.
 Domingo 17 de agosto a las 17 hs.
Todo el sistema de transporte se hallaba recompuesto, con la
excepción de las líneas que unen Michigan con Ontario por
razones de seguridad. La mayoría de los generadores que
salieron de servicio habían vuelto a rotar. 21 unidades restaban
entrar. Se recomendó a la población moderar el consumo.
INCÓGNITAS A DEVELAR
 Existen Automatismos de Cortes de demanda ante salida
de líneas por sobrecarga?.
 Existen Automatismos de Cortes de Demanda (Load
Shedding) por disminución de tensión?
 Se pudieron haber realizado acciones correctivas en el
intervalo que existe entre la salida de la primera línea
(15:06 y 15:45-15:50 hs) tales como redespacho de
generación en áreas de demanda para eliminar
sobrecargas y evitar disminuciones de Tensión?
SISTEMAS DE PROTECCION
LOAD SHEDDING POR SUBFRECUENCIA
Existen en el área cortes por disminución de
frecuencia.
Dada la magnitud de la demanda de EEUU, las
perturbaciones normales no producen variaciones de
frecuencia.
Actúan solamente en caso de formación de islas (ante
falla múltiples no previstas)
En esta falla se desconoce si actuaron o fueron
insuficientes
La frecuencia llegó a niveles de 57 Hz (registrado en
Niágara Falls).
E.E.U.U. Y LOS APAGONES
 El primer apagón total que se produjo en ciudades
importantes de EEUU fue el ocurrido el 9 de noviembre en
1965 en N. York. Quedaron afectados 13.000.000 de
personas y la demanda afectada fue de 13000MW.
 Como reacción a este evento se creó la NERC (North
America Reliability Council).
 Es una organización de asociación voluntaria. El objetivo
de su creación en el año 1968 fue lograr que el Sistema
Eléctrico Norteamericano sea confiable, adecuado y
seguro.