U petak 8. siječnja 2021. u 14:05 sati razdvojilo se sinkrono područje kontinentalne Europe na dva dijela uslijed kaskadnih ispada u veleprijenosnoj mreži.

Ovaj prvi ovogodišnji poremećaj pobudio je velike rasprave u stručnoj javnosti: sve do pitanja u Europskom parlamentu. Ponovno se preispituju putevi energetske tranzicije („Energiewende“), položaj i uloga obnovljivih izvora energije, pitanja mrežne infrastrukture i vođenja pogona sinkronog sustava od Lisabona do Istambula. Reaktualiziraju se pouke raspada i poremećaja od Australije prije pet godina do Kalifornije prošlog ljeta i Teksasa nedavno, uzroci i posljedice pada frekvencije u europskom sinkronom sustavu gotovo istog datuma pred dvije godine, kao i raspada sustava u Italiji 2003. i Turskoj 2015.

Na temelju nedavnog Preliminarnog izvješća Europske mreže operatora prijenosnih sustava za električnu energiju (ENTSO-E) prezentiramo glavne nalaze o ovom poremećaju.

Inicijalni događaj bio je ispad 400 kV prekidača u spojnom polju sabirnica u TS Ernestinovo uslijed djelovanja nadstrujne zaštite u 14:04:26 i posljedičnog ispada oba transformatora 400/110 kV. Time su se razdvojile sabirnice u TS Ernestinovo i preraspodijelili su se tokovi snaga između jugoistoka i sjeverozapada Europe. Na jednim su sabirnicama ostali DV 400 kV u pravcu zapada i sjeverozapada (Žerjavinec, Pecs) a na drugim oni u pravcu juga i jugoistoka (Ugljevik, Sremska Mitrovica). Slika 1.

Slika 1 – Razdvajanje sabirnica u TS Ernestinovo i posljedični kaskadni ispadi u veleprijenosnoj mreži

U novonastaloj topološkoj situaciji sustava nadstrujna zaštita izbacuje DV 400 kV Novi Sad – Subotica, a potom prorađuju distantne zaštite na petnaestak visokoopterećenih DV 400 kV i 220 kV i jedne TS u mrežama HOPS-a, bosanskohercegovačkog NOSBiH-a, srpske EMS-a i rumunjskeTranselectrice ― što dovodi kroz 30-tak sekundi, u 14:04:54, do razdvajanja sinkronog područja kontinentalne Europe na dva dijela. Ispadi u mreži 110 kV nisu prikazani na slici. Slika 2. Prema postojećim procedurama, koordinaciju svođenja frekvencije u granice tolerancije preuzima za sjeverozapadni dio njemački Amprion a za jugoistočni EMS.

Slika 2 – Razdvojena područja sinkronizma kontinentalne Europe

Razdvajanjem sustava došlo je do deficita snage u sjeverozapadnom dijelu (~ 6,3 GW, preko ispalih DV) i tolikog suficita u jugoistočnom dijelu ― s posljedičnim padom odnosno porastom frekvencije. Ovi su tokovi bili presjek dijagrama opterećenja između dijela sustava u kojem su se slavili božićni dani u toplom vremenu, sa suficitom jeftinije energije, i dijela sustava s radnim prohladnim danom.

Frekvencija pada u sjeverozapadnom dijelu 260 mHz: do 49,74 Hz, da bi se interventnim mjerama stabilizirala na 49,96 Hz. Istovremeno je frekvencija u jugoistočnom dijelu prvo porasla 600 mHz: na 50,6 Hz, pa se stabilizirala oko 50,2 Hz. Tijekom 15-tak sekundi frekvencija je dovedena u granice tolerancije u stacionarnom stanju 50 ± 0,2 Hz. Slika 3.

Slika 3 – Frekvencija u kontinentalnoj Evropi tijekom poremećaja i resinhronizacije

Zbog pada frekvencije u sjeverozapadnom dijelu isključeni su određeni potrošači, ugovorno obligirani za frekvencijsku regulaciju, u Francuskoj i Italiji (~ 1.7 GW). Pored toga, automatski je aktivirana podrška u primarnoj rezervi iz drugih sinkronih područja - kroz visokonaponske istosmjerne kabele: tri iz sinkronih područja nordijskih zemalja (535 MW) i jednog iz Velike Britanije (60 MW).

Visokom frekvencijom u jugoistočnom dijelu automatski su se aktivirale regulacije (npr. isključenje generatora u TE Badirna snage 975 MW u Turskoj), smanjena je proizvodnja i redispečiran je pogon.

Frekvencija se lakše održavala i brže oporavljala u sjeverozapadnom dijelu sustava zahvaljujući njegovoj veličini, dok je u znatno manjem jugoistočnom otoku više oscilirala i trebalo je više vremena dok nije dovedena u granice tolerancije

Slika 4 – Frekvencija u kontinentalnoj Europi tijekom cijelog poremećaja 8. siječnja 2021.

Operatori prijenosne mreže u zoni linije razdvajanja dogovorili su da resinkronizaciju vodi HOPS i da će se oba razdvojena dijela spojiti u TS Ernestinovo kada se razlika frekvencija u oba dijela smanji na 100 mHz s tendencijom daljeg smanjivanja.

Prekidač u spojnom polju sabirnica TS Ernestinovo uklopljen je u 15:07:25, potom se uklapa DV 400 kV Novi Sad – Subotica i zatim sukcesivno ostali ispali DV i TS veleprijenosne mreže HOPS-a, NOSBiH-a, EMS-a i Transelectrice – posljednji u 15:23, i konačno oni u mreži 110 kV. Uspostavljaju se tokovi snaga slični onima prije poremećaja, pa operatori korigiraju vozne redove da se smanje opterećenja mreže 400 kV (vozni red elektrana i planirani tok visokonaponskim istosmjernim kabelom iz Crne Gore u Italiju).

Tako je Ernestinivo ponovno postalo čvorištem rekonekcije razdvojenih dijelova europskog kontinentalnog sustava – kao 10. listopada 2004. kada su poslije trinaest godina odvojenog rada, zbog razorenog u agresiji na Hrvatsku (vrijedi podsjetiti) ovog stožernog čvorišta, spojene prva i druga sinkrona zona UCTE-a.

U ovom velikom poremećaju, koji je u ENTSO-E metodologiji klasificiran razinom 2 (opsežni incident) ipak nije bilo značajnijih posljedica za potrošače. Mehanizmi kriznog upravljanja i koordinacija operatora sustava dobro su funkcionirali, pa je i pogon interkonekcije brzo normaliziran. Za očekivati je da se kriterij (n-1) uvede i u određena čvorišta sustava i da se revidiraju pragovi opterećenja i ciklusi opserviranja, uz općenite mjere praćenja realnih tokova snaga.

Konačno, za citirati je iz zaključaka ENTSO―E-ovog izvješća o raspada turskog sustava 13. ožujka 2015.: „Veliki elektroenergetski sustav najsloženiji je postojeći stroj kojeg je čovjek stvorio. Iako javnost u gospodarski naprednim zemljama očekuje da napajanje električnom energijom nikada ne smije biti prekinuto, nema, na nesreću, energetskih sustava bez raspada.“ Za naglasiti je da se posljednje razdvajanje europskog sustava dogodilo prije petnaest godina: 4. studenog 2006.! Pouke iz tog razdvajanja osigurale su sigurno vođenje sustava kroz desetljeće i pol, uključivo ovaj posljednji događaj.

ENTSO-E nastavlja detaljnom analizom poremećaja, u suradnji s odgovarajućim tijelima EC, ACER, ECG i nacionalnim operatorima prijenosnih sustava.

[Z. Ton.]