「513全台停電」專家意見。 by 新興科技媒體中心 (05/14/2021 Science Media Center Taiwan新興科技媒體中心）

議題背景：

2021年5月13日下午，因高雄路竹興達電廠匯流排故障，導致全台緊急分區輪流停電。今日（5月14日）下午經濟部亦透過記者會說明，此次故障原因為在進行新機組加入系統前檢測時，工作人員錯誤操作隔離開關，造成匯流排設備負載過高接地故障，導致跳機。新興科技媒體中心邀請專家提供看法。

專家怎麼說？

2021年5月14日
成功大學電機工程學系教授　張簡樂仁

匯流排是什麼？為什麼匯流排故障會引起大規模停電？

匯流排（bus）是一個乘載電力輸配的關鍵設備。在發電機組發電後，電力會先傳輸到匯流排，由匯流排經過變壓（包含升壓與降壓），再分配至各個電力配送線路。當匯流排故障時，為了避免接地故障產生的高熱波及發電機組造成更大的危險，該線路會自動開啟保護設施，自動斷電、發電機組也會自動跳機。相關機制類似於家庭中，瞬間用電量超過負荷時，會因高熱燒斷保險絲，並直接跳電，以保護電器與變電箱。

此次事件之所以會引起大規模停電，是因為全台的發電機與電網都相互連結，而引起的連鎖事故。由於電網中的發電與用電（包含儲存、傳輸耗損等）無時無刻都是相等、平衡的，當有突如其來的大規模電力缺口時，會因為電力需求大於供給，導致電網中交流電頻率快速降低；但因其他沒有跳機的機組輸出的頻率仍維持原頻率，可能因機組過熱導致連鎖跳機。為了避免因連鎖反應擴大電力缺口，電廠會切離負載，減少電力需求，使頻率維持穩定。

此次跳機的發電量為2.2GW（關於GW請參考：能源名詞解釋1），因此需切離至少同等數量的負載需求。



這次跳掉的電量比815停電少，且備轉更多，但卻需要等故障排除後，興達電廠機組重啟再上線，這是不是代表備轉不足呢？

在規劃備轉時，有分快速備轉與慢速備轉，但這兩類備轉的機組容量會加總為我們在台電網站上看到的備轉容量。快速備轉指的是可以立即連上電網的發電機組，例如已經在待機狀態的發電機組、水力機組、燃氣機組；慢速備轉指的是在需要時可以啟動支援電網的機組，慢速備轉機組若要連上電網仍需要經過啟動、熱機、升載的過程。

然無論是815停電，或是本次事件，並非備轉容量規模的問題，而是因為頻率快速下降導致必須切離負載，以避免更大連鎖效應，這是無論如何快速的機組都不足以應付的。對於備轉容量的機制，我們可以將他理解為「買保險」的概念，有很大量的備轉容量或快速備轉機組，或許可以能夠更快復電，但無法避免停電事故。一如815停電時，水力機組可以快速連接電網供電是復電速度較此次快的重要原因。

然而「買保險」需要付出高額的成本，隨時讓機組處於待機狀態，或是增建發電機組是高額的投資與建設成本。我們也必須考慮，是否有必要為了偶發、難以預測的事件提高備轉容量，付出高額的費用建置新機組，或長期維持待機？



技術上我們有其他的方式再次避免相似的情況嗎？

誠如前述，當前電力系統遇到的挑戰，並非技術問題，而是風險管理問題，關鍵是要如何更彈性的應對風險與更快復電，增加電網的韌性。除了人為造成的問題，未來氣候變遷、極端天氣事件對電網的挑戰也難以預測，例如年初德州大雪造成的缺電，即是此例。

除了電源端（增加機組、增加備轉）的討論，在輸配電端也有可以努力的空間，例如以需量反應機制，可以更好的掌握用電端狀況；建立分散式能源系統，可避免單一電網的風險；新增儲能設備，也可以強化電網的韌性。

完整內容請見：

https://smctw.tw/9638/

【高雄興達電廠機組瞬間跳脫，造成通霄電廠同步跳脫，影響全台約6%電力；台電分區停電數已超過數百萬戶；立委和專家判斷電網電壓不穩是最大風險；經濟部預估晚上9點40分以後，可全數恢復供電】
　
今（13）天下午2時27分，全台手機都收到一封警訊通知：高雄興達電廠因事故全廠停機，目前系統供電能力不足，預計下午3點將開始緊急分區輪流停電。台灣各地包括台北市、桃園市、台中市、台南市、高雄市、台東縣都出現部份區域停電情況，影響遍及全台。
　
行政院政委兼發言人羅秉成之後立即表示，政院已掌握狀況，請民眾鎮定不必驚慌，而總統蔡英文也在下午3點47分對外表示供電將會陸續恢復，請大家放心。而經濟部長王美花在剛才晚間記者會與台電主管一同向社會大眾鞠躬致歉，她指出，本次事件影響C組、D組約400萬戶，經向台電了解，現已開始送電，大約在晚上7點10分以後，影響戶數會逐漸減少，今天晚上9點40分以後，預計可全數恢復供電。
　
今日出狀況的興達電廠，位於高雄市永安區與茄萣區交界處，隸屬於台灣電力公司，共有4部燃煤機組。台電指出，興達電廠今日發生機組跳脫時，亦造成苗栗通霄電廠部份機組跳脫。總跳脫機組當時發電量約220萬瓩，而台灣今天最高尖峰負載約3,670萬瓩，影響約6%。此次興達電廠疑似機組故障，由於有部分電力是南電北送，連帶波及北部供電。
　
■各地受影響情況
　
無預警停電後，中央流行疫情指揮中心的記者會直播全黑中斷、各縣市出現部份路段紅綠燈無法亮燈；不少大學今天因疫情升級改採線上上課，有的老師在改為線上上課第一天就遇到停電，得同時因應疫情與跳電之災。許多店家仍開店營業，但店裡全是暗的，幾乎沒有客人上門，店員紛紛打開窗戶通風或走到門口等待電力到來。
　
各地工業區也受到部份影響，晶圓代工廠台積電與聯電部分廠區，均產生短暫的壓降現象，台積電指出部分廠區產生短暫壓降現象，現正常供電，也已採緊急應變措施將影響降到最低。聯電表示，南科廠有壓降情況，未影響生產。竹科管理局指出，竹科區內並無停電或壓降情況；南科管理局指出，接獲部分廠商反映受分區供電影響。
　
而此次停電事件所造成的事故，消防署指出以電梯受困案件為大宗，目前各縣市分隊皆以已出勤救援。據統計，台北市和新北市分別出現24起和18起受困案件、台中市7起、基隆市5起、嘉義縣4起、桃園市、宜蘭縣和雲林縣皆為2起，其餘苗栗、新竹、花蓮與屏東等地則各通報1起受困事故。而彰化縣、嘉義市、台東縣則出現部分停電，但無受困案件。
　
興達電廠指出，機組確實有降載跳脫情形，但究竟是電廠內的問題，或是外圍輸配電線出狀況，仍由第一線人員緊急釐清。並強調廠區內並無事故或意外事件發生。
　
根據台電下午4點半緊急召開記者會指出，因高雄市路竹路北超高壓變電所匯流排（編按：指在輸配電系統中，配電盤、配電箱、變電站等使用的導電的銅線或鋁線，用以連接同一電壓的線路）故障導致，興達電廠電力無法輸出而跳機，連帶廠內4部機組跳脫，影響約1,600千瓩電力，系統頻率驟降。為確保電網安全，立即啟動低頻卸載，並採取分區輪流供電機制，同時緊急搶修設備，將會陸續恢復供電。
　
下午4點前有部份停電區域陸續恢復供電，但台電也採取分區輪流供電機制，針對C組與D組進行輪流停電。第一輪限電時間15：00～15：50，限電戶數約200萬戶。第二輪限電時間15：50～16：40，限電戶數約193萬戶。第三輪限電時間16：40～17：30，限電戶數約224萬戶。第四輪限電時間17：30～18：20，限電戶數約229萬戶。是否進行第五輪限電，需視恢復供電情況而定。由於限電戶數可能重疊，台電仍在統計受影響的戶數。
　
■發電機組瞬間跳脫，顯示電網穩定性和靭性不足
　
「這不是缺電，」熟悉電力議題的民進黨立委洪申翰表示，全台灣的備轉容量其實有350萬瓩（備用容量約用電量3,500萬瓩的十分之一），但今天興達電廠跳脫的量大概只有200萬瓩，跳脫的量遠低於備轉容量，代表其實電廠跟電都是夠用的，是電廠事故造成電網的電壓和頻率不穩定。「就像是你有3,500塊（存款），突然要你掏出2,000塊現金出來，不是沒錢，但一時之間拿不出來，」洪申翰解釋，電網跳脫會造成電壓頻率不穩定，電廠會自動啟動風險管理的低頻卸載。
　
洪申翰認為，將來可以檢討的部分會是電網穩定性，興達電廠和電網之間的設計，「為何一個匯流排故障，就可以導致全廠跳脫？」
　
為何南部電廠事故會影響到北部？地球公民基金會副執行長蔡中岳表示，台灣就是大電網設計，這就是跨區送電的風險所在。理想的情況應該是走分散式的小電網，例如各地區發展再生能源，各區能夠自己供電；但在走到分散式電網的過渡期前，只能就既有電網部分去檢討和改善。
　
長期關注電力政策的台灣環境規劃協會理事長趙家緯也指出，興達電廠事件並非整體備載容量的不足，問題是發生在輸配端上，這凸顯出台灣整體電網的韌性不足。
　
要改善這樣的困境，趙家緯認為，在電網分散調度上應有所變革，例如需要提升在儲能方面的政策支持。此外，也要建立分散式的電力系統，才能讓這類意外事故的衝擊減低到最小。
　
■上一回無預警大停電是2017年大潭電廠，同樣是瞬間跳脫
　
無預警的大停電在過去5年間最大的一次，是在2017年的8月15日，桃園大潭發電廠的天然氣管線供氣閥被關掉、意外停止運作，電廠6部機組全部跳停，導致全台灣無預警大停電，約670萬戶受影響。洪申翰指出，當時的情況跟今天一樣，都是因為發電機組「瞬間」跳脫。上次事故後，曾做過電網系統的檢討跟改進，但以今天又發生事故來看，確實有必要再度檢討。
　
台電曾在今年4月26日公開表示，3月底來，台灣的電負載量一路攀升，在3月29日至31日這3天，尖峰負載打破了歷年3月份的用電紀錄；而4月份光是4月1日至22日，供電量就超越同期約10億度（去年為127.9億度，今年同期為137.7億度，增幅逾7%），台電當時預估今年夏季用電尖峰可能再創新高。
　
至於未來幾個月是否有限電的心理準備？台電表示，今天是特例突發狀況，說限電仍言之過早。
　
依照台電輪流停電的規劃，限電方式分為「緊急（緊急分區輪流停電）」與「計畫（計畫性分區輪流停電）」2種，全台用電戶並被分為A、B、C、D、E、F、H、I、J等9組，其中A、B組被歸為緊急限電組，C、D、E、F組則被歸為計劃限電組。H組為國防、交通、醫院與政府機關等要地，I組為特高壓工業用戶，J組則是台電電廠配電線路的變壓器饋線與周邊用戶，H、I、J組將優先排除限電。
　
台電指出，共分6個輪流分區停電組別，每組約200萬戶左右，上次815大停電是停電A組及B組，因此這次停電C組及D組。所在區域何時會進入限電時間，建議民眾可查詢電費帳單上之分組資訊，或前往台電官網進行停電查詢：https://bit.ly/2RQstwI
　
（文／曹馥年、林雨佑、孔德廉，攝影／張家瑋、林彥廷、鄭宇辰、余志偉）
　
#報導者 #停電 #限電 #興達電廠 #台電 #分區限電 #電網 #發電廠 #跳脫

#電源設計 #汽車電子 #高壓暫態

【瞬間暴衝的電壓，很危險】

卡車、汽車和重型設備環境對任何類型的電源轉換元件要求都非常嚴格。寬廣的操作電壓範圍、很大的暫態變化和溫度偏移都為可靠、堅固的電子系統設計帶來了巨大的挑戰。此外，有些應用要求在引擎罩內安裝電源轉換元件，因此需要這類元件能夠在 150℃ 時運作；同時，電子元件數量不斷增加，可用空間卻不斷縮小，因此具備高效率和可穿越高輸入湧浪電壓的能力就變得更加重要。

無論是負載突降、冷啟動還是引擎罩下的高溫，汽車內建電源設計都必須保證在所有條件下電源能可靠運行。在正常的穩定狀態下，12V 電池系統僅在約 9～18V 範圍內變化，24V 系統則在約 21～36V 範圍內變化。然而，在負載突降暫態條件下，可能產生超過 120V 的電壓，且該電壓可能持續存在數百毫秒。當交流發電機為汽車電池充電而電氣開路導致電池與交流發電機瞬間斷接時，就會發生負載突降的情況，這是一種非常常見的現象。

在電壓穩壓器能響應之前，交流發電機的全部充電電流都直接進入汽車電源匯流排，從而將匯流排電壓提高到可能非常危險的水準。物理斷接可能導致出現這樣的暫態現象，而電池電纜連線故障或是電池端子受到腐蝕，也可能導致這種現象。車輛設計中的其他物理因素也是值得關注的，尤其是汽車具備很長的電源線，以從引擎艙中的配電箱向汽車中各個遙遠的角落供電。

延伸閱讀：
《高壓 IC 可取代汽車湧浪抑制元件》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2018/0420/38610.html
(點擊內文標題即可閱讀全文)

#亞德諾ADI #凌力爾特LTC #LTC3895

★★【智慧應用開發論壇】(FB 不公開社團：https://www.facebook.com/groups/smart.application/) 誠邀各界擁有工程專業或實作經驗的好手參與討論，採「實名制」入社。申請加入前請至 https://goo.gl/forms/829J9rWjR3lVJ67S2 填寫基本資料，以利規劃議題方向；未留資料者恕不受理。★★