Vergleich der großen Stromnetzausfälle in den USA und auf der ganzen Welt (1)

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Stromstöße

Die Schaffung und Lieferung von Strom ist eine grundlegende Infrastruktur, die von allen modernen Industriegesellschaften erwartet wird. Die Grundlagen der Stromverteilung begannen Anfang der 1900er Jahre in den USA, als das erste Wechselstromnetz eingerichtet wurde.

Vergleich von großen Netzausfällen in den USA und weltweit (Teil 1)

Seit Mitte der 1950er Jahre 12 unabhängige Stromnetze in den unteren 48 Staaten fertiggestellt wurden, war Zuverlässigkeit ein Kundenanliegen. Teile dieser früheren Netze wurden aktualisiert, und vier der US-Stromnetze sind an ähnliche Stromnetze in Kanada gebunden. In diesem Zusammenhang befasst sich die Zuverlässigkeit mit dem Verständnis, warum es zu Stromausfällen kommt.

Ein Stromstoß in einem Teil des erweiterten Netzes kann andere Abschnitte zum Selbstschutz herunterfahren, wenn sie abgeschaltet sind. Diese Aktion ist ein Selbstschutzmechanismus für das Grid, der die Ausrüstung schützt, den Ausfall aber auf mehr Kunden ausdehnt. Wenn ein Netz größer wird und mehr mit anderen Netzen verbunden wird, können höhere Leistungsanforderungen und möglicherweise größere Überspannungen erwartet werden.

Shutdown-Selbstschutz, intrinsische Design-Margen und redundante Pfade werden zu Schlüsseln für die Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit.

Bis ein intelligentes Netz entwickelt wird, das Teile des Netzes trennen und isolieren würde, könnte das gesamte Netz zusammenbrechen. Wartungspraktiken, das Auftreten extremer Wetterereignisse und der Verlust von Übertragungsleitungen oder Umspannwerken können dann die Ursachen für Stromausfälle in diesem komplexen, dynamischen System dominieren.

Große Stromausfälle

Tabelle I enthält eine Zusammenfassung der wichtigsten Stromausfälle der letzten 45 Jahre. Da es sich um eine zeitabhängige Tabelle handelt, kann man feststellen, ob sich die Zuverlässigkeit der Stromversorgung im Laufe der Jahre verbessert oder verschlechtert.

Da die Entwicklung des Stromnetzes dynamisch ist, muss man vorsichtig sein, wenn man Schlussfolgerungen zieht. Die Elemente in den folgenden Tabellen zeigen nur die wichtigsten Stromausfälle in den USA und Kanada, Europa und dem Rest der Welt (International). Diese Fehler sind typischerweise nach Datum, Wetterbedingungen, Netzbedingungen, Ursache oder Ursachen, Orten von Fehlern, Ausmaß der Ausfälle bei der Belegung und Dauer des Stromausfalls bekannt.

Tabelle I - Eine Zusammenfassung der wichtigsten Grid-Fehler

JahreUSA und KanadaEuropaInternational
1965-19883 schlägt fehl3 schlägt fehl1 fehlgeschlagen
1989- 19942 schlägt fehlKeiner1 fehlgeschlagen
1995-19998 schlägt fehl1 fehlgeschlagen7 schlägt fehl
2000-200511 schlägt fehl7 schlägt fehl15 schlägt fehl
2006- 200933 schlägt fehl16 schlägt fehl20 schlägt fehl
Summen:57 insgesamt27 insgesamt44 insgesamt

Die Definition eines größeren Netzfehlers lautet:

  1. ein ungeplantes Ereignis (Down für Wartung oder rotierende Blackouts zählen nicht)
  2. betrifft mindestens 1000 Kunden (in dieser Studie ist die Zahl mindestens 30.000) für
  3. eine Gesamtausfallzeit von mindestens 1.000.000 Kundenstunden.

Stromausfallfrequenz

In den 1960er, 1970er und frühen 80er Jahren gab es nur wenige Zwischenfälle. Die letzten 20 Jahre spiegeln viele weitere Ausfälle wider und wurden in kleinere Gruppen unterteilt.

Berichte in entwickelten Ländern (USA & Kanada und Europa) könnten für diesen Anstieg nicht verantwortlich sein.

Dieser Anstieg scheint real zu sein und spiegelt wahrscheinlich zwei Faktoren wider ; zunehmende Belastung des Netzes und erhöhte Kabelmeilen bei höherer Vernetzung des Netzes. Die Ereigniskurven für die USA und Europa sind einander sehr ähnlich, unterscheiden sich jedoch von der internationalen Kurve.

Vielleicht hat die Änderung der Berichtsmethoden in einigen internationalen Einträgen zu dem Anstieg der gemeldeten Vorfälle in den letzten 45 Jahren beigetragen.

Zwölf Stromnetze gibt es in den USA und Kanada und in einigen Teilen von Mexiko.

In Westeuropa existiert ein großes Netz und mehrere kleinere Netze verbinden die meisten Länder. Der Rest der Welt verfügt über kleine, in sich abgeschlossene Stromnetze in ihrem Land und ist nicht an andere Netze angeschlossen. Es ist weniger wahrscheinlich, dass Stromausfälle außerhalb der USA, Kanadas oder Europas die drei Kriterien für größere Ausfälle erfüllen.

In der Tat, wenn man alle Ausfälle in den USA und Kanada berücksichtigt, gab es 76 Ereignisse in den Jahren 1995 bis 1999 und 140 von 2000 bis 2005. Der allgemeine Trend von Tabelle I spiegelt die zunehmenden großen Ausfälle seit 1970 sowie alle Ausfälle wider .

Ein Mann geht seinen Hund in der Nähe von Stromleitungen in Chevy Chase, Md., In Folge von Hurrikan Sandy am 30. Oktober 2012

Tabelle II zeigt eine grundlegende Aufschlüsselung der Ursachen auf hohem Niveau. In einigen Fällen können mehrere interagierende Ereignisse auftreten. Zum Beispiel kann ein Sturm ein Segment von Übertragungsleitungen abreißen, was zu einem plötzlichen Anstieg an anderer Stelle führt, der vorübergehend ein Stromnetz unterbricht.

Tabelle II - Eine Aufschlüsselung der wichtigsten Gridausfälle nach Ursache

HauptgründeUSA und KanadaEuropaInternational
Schneesturm13 schlägt fehl3 schlägt fehl3 schlägt fehl
Sommerstürme11 schlägt fehl2 schlägt fehl1 fehlgeschlagen
Hurrikan8 schlägt fehlKeinerKeiner
Starke Winde8 schlägt fehl1 fehlgeschlagen3 schlägt fehl
unbekannte3 schlägt fehl8 schlägt fehl11 schlägt fehl
Umspannwerk3 schlägt fehl2 schlägt fehl7 schlägt fehl
Übertragungsleitungsfehler3 schlägt fehl2 schlägt fehl4 schlägt fehl
Blitzschlag2 schlägt fehlKeinerKeiner
Hitzewelle2 schlägt fehl2 schlägt fehl3 schlägt fehl
Andere4 schlägt fehl7 schlägt fehl12 schlägt fehl
Gesamt:57 schlägt fehl27 schlägt fehl44 schlägt fehl

Diese Art von Ereignis wird nur als " starke Winde " in Tabelle II wiedergegeben (dh mehr als 60 MPH). Diese Ereignisse treten am häufigsten in den Frühlings- und Herbstmonaten auf, wenn sich die Wetterbedingungen ändern.

Zwei Ereignisse werden als Cyber-Angriff aufgeführt . Diese spiegeln die Ereignisse vom Januar 2005 und September 2007 wider, die das Stromnetz in Brasilien zum Einsturz gebracht haben.

Die größte einzelne Ursache, die in Tabelle II aufgeführt ist, sind Schneestürme (einschließlich Eisstürme) in den USA und Kanada, die hauptsächlich von Dezember bis März auftreten. Der zweitgrößte Gegenstand sind Sommerstürme. Die Kombination von starkem Wind mit Blitz und starkem Regen kann zu einem Ausfall führen.

Hurrikane sind die nächsten bei acht Veranstaltungen, meist entlang der Golfküste. Sechs Hurrikan-Ereignisse traten in nur drei Jahren (2003 bis 2005) auf, und diese Gruppe spiegelt einen unregelmäßigen Hurrikan-Zyklus für starke Stürme wider. Dieser Zyklus hat mehrere Knoten mit Wiederholungszeiten von 22 Jahren, 35 Jahren und 50 Jahren. Die Jahre von 1970 bis 1995 waren eine Periode, in der die jährliche Anzahl der Hurrikane niedrig war und nur eine verursachte einen Ausfall.

Ein Hurrikan im Jahr 2008 verursachte einen größeren Ausfall, und der Hurrikan-Trend scheint in naher Zukunft für weniger und weniger starke Stürme zu sorgen (4). Die Anzahl der Wirbelstürme in den Jahren 1965-2002 und 2006-2009 führte in diesen 41 Jahren nur zu zwei großen Stromausfällen.

An sechs Tagen im Januar 1998 wurde Ontario, Quebec und New Brunswick mit eiskaltem Regen 7-11 cm (3 bis 4 inch) Eis bedeckt. Bäume und Hydrodrähte fielen und Masten und Sendemasten kamen herunter und verursachten massive Stromausfälle, einige für einen Monat. Es war die teuerste Naturkatastrophe in Kanada. Laut Environment Canada hat der Eissturm von 1998 direkt mehr Menschen betroffen als jedes andere frühere Wetterereignis in der kanadischen Geschichte.

Starker Wind war die nächste Nummer.

Das war wichtig in den USA, aber nicht so wichtig in Europa oder internationalen Regionen, obwohl eine Ursache für einen Stromausfall in Ägypten als "Sandsturm" aufgeführt wurde.

Die " andere Kategorie " für die USA und Kanada enthält Einträge wie Erdbeben, Überschwemmung, Blitzeinschlag, geomagnetischer Sturm (Kanada 1989) und Hitzewelle (hoher Energieverbrauch, der zum Netzausfall führt).

Dieser letzte Vorfall, wie der Ausfall von New York City im Juli 2006 und der Ausfall von London im August 2006, kann auf mehrere Ereignisse zurückgeführt werden. Eine mehrtägige Hitzewelle hat den Stromverbrauch des Netzes fast an seine Grenzen getrieben. Ein kleinerer Vorfall brachte das stark beanspruchte Gitter herunter.

Die Summe aller Einträge in der Kategorie "Andere" ist wichtig, aber die Ereignisse selbst sind einzigartig. Gleiches gilt für die Kategorie "Sonstige" für Europa und International.

Referenz // Große Stromausfälle in den USA und auf der ganzen Welt - James McLinn Rel-Tech Group (Dieser Artikel ist Teil des jährlichen Technologieberichts der IEEE Reliability Society 2009)

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