2011年南西部停電

2011年の南西部大停電の影響を大きく受けた州

2011年南西部大停電（ 2011年大停電とも呼ばれる） [ 1 ] [ 2 ]は、サンディエゴ・ティファナ地域、オレンジ郡南部、インペリアルバレー、メヒカリバレー、コーチェラバレー、アリゾナ州の一部で発生した広範囲にわたる停電である。[ 3 ] 2011年9月8日木曜日午後3時38分（PDT）頃に発生し、カリフォルニア州史上最大の停電となった。[ 4 ]

背景

2007年時点の南西部回廊

2011年の停電当時、南カリフォルニアとアリゾナ州の発電所は3本の独立した並列送電線で結ばれていました。余剰電力は、メンテナンスのために600MW相当の発電設備を停止していたバハ・カリフォルニアに販売されていました。 [ 5 ]

サウスウエスト パワー リンクは、単一回線の500 kV 送電線で、アリゾナ州ユマ近郊のノース ギラ変電所を経由して、サンディエゴ ガス & エレクトリック(SDG&E、センプラ エナジー の子会社) をアリゾナ公共サービス (APS) システムに接続していました。[注 1 ] SDG&E と隣接するユーティリティを接続する 500 kV 経路は他にありませんが、パス 44 (5 つの独立した 230 kV 送電線のセット) は、サン オノフレ原子力発電所 の開閉所を経由して、SDG&E をサザン カリフォルニア エジソン(SCE) に接続しました。[注 2 ]その後、SCE はパス 46 と呼ばれる別の 500 kV 経路を経由して APS システムに接続します。[ 6 ] : 4、21–22

サン・オノフレ開閉所は過負荷発生時に問題となる送電線を遮断する設計となっていたが、そのような遮断はこれまで一度も発生したことがなかった。 系統の信頼性を担当する西部電力調整評議会（WECC）も、州の発電を調整するカリフォルニア独立系統運用機関 （CAISO）も、遮断の影響について調査しておらず、遮断器が作動する危険性を警告する警報も設置していなかった。その結果、CAISOはパス44の過負荷発生時に30分以内に対応できると誤って認識していた。[ 6 ] : 50

 インペリアル・バレーにある92kV南北送電系統を管理するインペリアル灌漑地区（IID）は、通常、SDG&Eに接続された230kV回線と、パームスプリングス近郊のSCEに接続された別の回線を通じて電力を輸入していました。西部地域 - 下流コロラド（WALC）は通常、フーバーダム への類似の161kV送電線を通じて、それぞれに電力を輸出していました。異常な系統状況では、SDG&Eはこれらの低電圧回線を通じて迂回して電力を輸入することができましたが（実際にそうしていました）、[ 6 ]：4、21-22IID とWALCのシステムは、一般的に系統安定性解析に組み込むには規模が小さすぎると考えられていました。[ 6 ]：36

停電が発生した日は、晩夏から初秋にかけての暑い日で、カリフォルニア州は送電システムが維持できる最大電力に近い電力を輸入していました。国境の向こう側では、メキシコ連邦電力委員会 （CFE）のバハ・カリフォルニア系統（SDG&Eに接続されていたが、メキシコの主要電力網からは分離されていた）が既に最大発電能力で稼働していました。[ 6 ] : 20, 24, 26

系統管理者は「n -1」基準に基づいて安定性を維持している。これは、たとえ単一のコンポーネントが故障したとしても、システムは動作限界内に維持されるべきである。多くのコンポーネントが動作限界付近で稼働していない限り、この基準によって系統運用者は故障に対応するのに十分な時間を確保できる。[ 7 ] 停電発生前、IIDのシステム状態はn -1基準に違反していた。コーチェラ・バレーの変圧器故障は、さらなる変圧器故障を引き起こす可能性がある。当時、IIDはn -1状態を人間が積極的に監視する必要がなかったため、電力の再分配とリスク軽減を試みなかった。[注3 ] [ 6 ] : 25–26

イベント

この停電は、11分間に5つの別々の電力網で発生した23の個別の事象の結果であった。[ 8 ]

午後2時頃、APSのノースギラ変電所のコンデンサバンクが故障した。コンデンサバンクの切断作業に派遣された技術者は、コンデンサ周辺の送電回路をバイパスするという重要な手順を誤って省略した。負荷がかかった状態でコンデンサバンクを切断しようとした結果、開閉器を開路する際に両相間にアークが発生した。午後3時27分、2相間のアークが交差し、相間短絡が発生した。これにより上流の油入遮断器が作動し、変電所は被害から守られた。しかし、送電線開路時に発生した大量の電荷移動により、送電線の1本が位相ずれを起こし、再接続が不可能となった。[ 6 ] : 27–30 [ 8 ]

送電線路の位相ずれは、翌日の通電再開まで制御器には確認できませんでした。WECCが直ちにAPSに送電線路の故障について連絡したところ、APSは5～10分以内に復旧できると保証しました。しかし、その後の崩壊が11分以内に発生したため、WECCは代替送電経路、発電計画、負荷分散などの対策を講じることができませんでした。[ 6 ] : 30, 33

サウスウエスト・パワー・リンクが切断されたため、アリゾナからの電力の流れはキルヒホッフの回路法則に従って再構成された。この再構成による過渡電流により、CFEの発電機の1台がオフラインになった可能性がある。CFEは、その差を補うために南カリフォルニアから電力を輸入し始めた。[ 6 ] : 33–34 [ 8 ]

サウスウェスト・パワー・リンクがこれまで運んでいた電力のうち、3 ⁄ 4はリバーサイドとオレンジ郡を経由し、サン・オノフレを経由して南へ向かう SCE の送電システムを経由して送られるようになった。残りの1 ⁄ 4は低電圧の IID および WALC の準送電システムを経由して送られた。この電流により IID のコーチェラ・バレー変電所の 2 台の変圧器が過負荷となり、変圧器は損傷を防ぐためにオフラインにトリップする準備を行った。IID 制御センターの監視装置はペグしきい値に達してスケール外であったため、コントローラは事前にプログラムされた 40 秒間の遅延時間中に反応しなかった。4 分後の午後 3 時 32 分、IID のラモン変電所の別の変圧器 (北方で SCE と唯一相互接続されていた) もオフラインにトリップし、[注 4 ]、IID は自動的に負荷遮断を開始した。[ 6 ] : 31、40–41

午後3時35分、WALCのシステムも問題を抱え始め、まずヒラでサウスウェスト・パワー・リンクから切断され、次にパーカーで手動で北への負荷を削減しました。[ 6 ]：44–45 これらの出来事の後、WALCのシステムは安定し、停電後もパロベルデ渓谷のブライスに電力を供給し続けました。 [ 9 ]

一方、CAISOは南カリフォルニアの電力系統が崩壊の危機にあることを認識していた。しかし、故障発生の30分前という誤った見積もりの​​ため、SDG&Eに負荷遮断の必要性を通知しなかった。代わりに、カーニーメサとワイルドフラワー・ラークスパー・エネルギー施設（オタイ・メサ近郊）のガスタービン発電所の稼働開始を命じたが、これらの発電所の稼働開始にはそれぞれ10分と20分かかるとされていた。[ 6 ] : 42, 45, 50

WALCがヒラで送電線を切断した後、IIDのシステムは午後3時37分、過剰警戒のため唯一残っていた南北間の接続線を切断した。その後、サンディエゴ、インペリアルバレー、アリゾナ州ユマ、バハ・カリフォルニアへの輸入電力はすべて、サン・オノフレを通るパス44接続線経由でしか送電できなくなった。この時点で停電は避けられなかった。パス44の送電線はこれほどの電流を持続的に送電することができず、南部の電力会社に負荷軽減を指示する時間もなかったのだ。[ 6 ] : 48

IIDが北からの送電を遮断した数秒後、SDG&Eからの送電も遮断されましたが、その前にメキシコのラ・ロジータにある2つの発電所が自動的にオフラインになりました。IID島は引き続き負荷遮断と停電に見舞われました。[ 6 ] : 49, 102

ラ・ロジータ発電機がなければ、パス44の電流はサン・オノフレ開閉所の自動リレー設定値を超えてしまうでしょう。数秒のうちに、サン・オノフレはサンディエゴ、バハ・カリフォルニア、ユマを、発電能力の大部分を供給していた西部相互接続網から切り離しました。[ 6 ] : 48–49

SDG&E、CFE、APSは即座に自動的に負荷遮断を開始した。しかし、CFEの発電機保護機構は、失われた負荷と同程度の発電能力も低下させた。CFEは2秒後に相互接続が自動的に開通するまで、SDG&Eから電力を輸入し続けた。同時に、ユマもSDG&Eからの接続を遮断し、ユマの発電所がさらに15秒間電力供給を継続した。SDG&Eが自力で遮断した時点で、サンディエゴは発電機に損傷を与えることなく電力供給を再開できないほど周波数が低下していた。[ 6 ] : 53–57

分析

停電後、連邦、地域、地方当局が停電の調査を行った。[ 10 ]米国連邦エネルギー規制委員会の主任調査官ヘザー・ポルジン氏と北米電力信頼性協会のアール・W・ショックレー氏に よると、問題には以下が含まれていた。

  • 送電事業者は、日常的な保守作業を考慮して緊急時対応計画を常に更新していたわけではなかった。緊急時対応計画を作成したとしても、近隣の電力会社との調整、低圧配電システム（IIDのネットワークの大部分に見られるように）の影響の分析、あるいは計画された電力移送に関する最新の情報を十分に活用していなかった。[ 6 ] : 63–66
  • WECCは、特定の地域とサブ地域内でのみ季節的偶発性分析を実施し、地域間の影響や季節外れの天候の可能性は分析しなかった。[ 6 ]：74–78
  • 地方送電事業者の緊急時対応分析では、一般的に、考えられるすべての電力供給シナリオが分析されているわけではない。[ 6 ]：81
  • 多くの送電事業者は、自社やWECCのモデルをシステムの実際の動作と比較評価しておらず、その結果、危機時のシステムに対して非現実的な期待を抱いていた。[ 6 ]：82–84
  • 送電事業者は、近隣の送電網の内部状況を観察する能力がほとんどないか全くなかった。しかし、それらの内部状況は大きな外部フローを引き起こす可能性があり、実際に引き起こしている。[ 6 ]：86–87
  • 複数の送電事業者（IIDだけでなく）は、システムが( n -1) -安定状態にない場合に備え、可聴または可視の警報を発する設備を備えていなかった。IIDは、システムを( n -1 ) -安定状態に維持しようとさえしなかった。IIDが自らの状態を監視できなくなった際、WALCは支援を求めなかった。最後に、WECCはn -1基準を運用する際に相互接続障害を考慮していなかった。[ 6 ]：88–91、94–95、97–100
  • SDG&E、CFE、IIDはいずれもラ・ロジータとエル・セントロ間の「Sライン」に依存していましたが、同ラインの保護設定について調整していませんでした。もしラ・ロジータの発電機がオンラインのままであれば、停電はIID系統に限定されていた可能性が高いでしょう。[ 6 ] : 100–102
  • SCEはサンオノフレの環境の影響を分析しなかったが、連邦捜査官はそれが不要だと判断した。[ 6 ]：102–103、105–107
  • WECCはいくつかの自動緊急プロトコルを誤って分類し、国家基準で要求されている分析を回避していたようです。[ 6 ]：104–105
  • いくつかのケースでは、送電事業者は保護リレーを緊急定格より低く設定したり、事業者が対応する時間を与えないほど高く設定したりしている。[ 6 ]：107–110
  • APSは通電されていない電力線の位相を監視できなかった。[ 6 ]：112
  • 停電からの復旧プロセスにおいて、WECCは近隣の電力会社間の適切な調整に失敗した。[ 6 ]：62

効果

影響を受けたのは5つの公益事業会社である。サンディエゴ郡とオレンジ郡南部およびリバーサイド郡の一部に電力を供給するSDG&E、インペリアル・バレーに電力を供給するインペリアル・イリゲーション・ディストリクト、バハ・カリフォルニア州に電力を供給するメキシコ連邦電力委員会（CFE）の一部、アリゾナ・パブリック・サービス（APS）、そして西部地域電力管理局のローワー・コロラド・システム（WALC）である。停電により、サンディエゴ郡の顧客140万人[ 11 ] [ 12 ]とメキシコの顧客110万人[ 3 ]を含む約700万人が停電した。

停電で最も大きな被害を受けたサンディエゴ・ティファナ大都市圏は、事実上麻痺状態に陥った。信号機が機能停止したため一般道路は大渋滞し、サンディエゴのスカイラインは暗闇に包まれた。サンディエゴ・トロリーシステムは、列車や関連施設を運行するための電力がなかったため停止した。ティファナや、コーチェラ・バレー、インペリアル・バレー、メヒカリなどの内陸砂漠地帯の住民は、暑さを避けるため夜遅くまで屋外にいた。[ 12 ]この地域の高速道路、特にロサンゼルス南東部とサンディエゴ地域のノースカウンティを結ぶ州間高速道路5号線と15号線では、深刻な交通渋滞に見舞われた。[ 12 ]ある病院は、予備発電機が故障したため、2時間にわたって停電に見舞われた。[ 13 ]

この停電によりレストランや食料品店は多大な損失を被り、大量の腐った食品を廃棄せざるを得なくなった。食料品店、飲食店、家庭における生鮮食品の損失は1,200万～1,800万ドルと推定されている。[ 14 ]また、この停電に伴って一部の下水ポンプ場が機能停止し、複数の地域で海岸が汚染され、水供給が安全でない可能性がある。[ 15 ]予防措置として、一部の地域の住民は停電後数日間は水を煮沸するか、ボトル入りの水を使用するよう勧告された。[ 16 ]下水ポンプ場の故障のため、 5つのポンプ場にディーゼル発電機が設置された。[ 17 ]

サンオノフレ原子力発電所の2号機と3号機も、サンディエゴ・バハ・ユマ島の形成に伴い、残りの西部連系線の発電需要が減少したため、自動的にオフラインになった。[ 6 ] : 55–56 [ 18 ]

回復

停電開始から11時間後、影響を受けた顧客694,000件への電力供給が回復し[ 19 ]、9月9日午前4時30分までには全顧客への電力供給が回復したが、システムは依然として「脆弱」とされていた。[ 20 ]予防措置として、サンディエゴ郡のすべての公立学校とオレンジ郡南部のカピストラノ統合学区は9月9日に休校となった。サンディエゴのほとんどの主要大学とコミュニティカレッジ、そしてすべての連邦裁判所もその日は休校となった。[ 20 ]

FERCの引用

FERCは、基準違反の疑いで、アリゾナ州公益事業局、カリフォルニア州独立系統運用者、インペリアル灌漑地区、南カリフォルニアエジソン、西部地域電力局、西部電力調整協議会の6つの団体を告発した。

テロへの恐怖

この停電は9月11日の同時多発テロ事件から10周年の数日前に発生し、その数時間前には米国国土安全保障省が記念日に先立ちテロ攻撃の可能性を警告していた。そのため、停電に対する最初の反応は、停電が攻撃によるものではないかとの疑念だった。しかし、連邦捜査局（FBI）とSDG&Eは捜査の初期段階でテロの可能性を否定し[ 21 ] 、その後の証拠も停電の意図的な原因を示唆するものはなかった[ 6 ] 。

参照

注記

  1. ^翌年、SDG&Eは、イン​​ペリアルバレー西部のサウスウェスト・パワーリンクと並行する2本目の500kV送電線、サンライズ・パワーリンクを完成させました。2014年7月現在、アリゾナ州までの残りの区間は依然として単線です。
  2. ^当時、サン・オノフレ発電所はまだ閉鎖されていませんでした。発電所の閉鎖後も、44番線は発電所の操車場を通って運行されています。
  3. ^ IID変圧器の故障がさらなる故障を引き起こさなかったとしても、IIDの標準操作手順では、その影響を軽減するためにガスタービン発電所を非現実的に高速に起動することに依存していた。 [ 6 ]：41
  4. ^ 4分間の遅延は、実際にはIIDが過負荷保護リレーの設定ミスを犯したためでした。正しく設定されていれば、IIDの変圧器3台すべてがほぼ瞬時にトリップしていたはずです。 [ 6 ] : 40–41

参考文献

  1. ^ロメロ、デニス（2011年9月13日）「南カリフォルニアの停電で数百万人が被害を受けたため、停電訴訟が連邦裁判所で集団訴訟の地位を求める」 LAウィークリー、LP。
  2. ^ディトラー、ジョー（2011年9月16日）「2011年コロナド大停電」コロナド・イーグル＆ジャーナル。
  3. ^ a b c「停電の影響は残る」サンディエゴ・ユニオン・トリビューン2011年9月9日2011年9月18日閲覧。
  4. ^メディナ、ジェニファー（2011年9月10日）「カリフォルニアの停電が600万人に拡大、人為的ミスが原因か」ニューヨーク・タイムズ紙 A15ページ。 2011年9月10日閲覧。カリフォルニア州史上最大の停電が発生し、年間で最も暑い週の一つであるこの時期に南カリフォルニア、アリゾナ州西部、メキシコ北部で数百万人が停電に見舞われた翌日、地元当局と連邦当局は金曜日、原因調査を行うと約束した。
  5. ^ Velay, Maxime; Vinyals, Meritxell; Besanger, Yvon; Retière, Nicolas (2018年9月). 2005年から2016年にかけて発生した大規模送電停電の分析. 第53回国際大学電力工学会議. グラスゴー. p. 8541901. doi : 10.1109/UPEC.2018.8541901 . HAL hal-02330748 . 
  6. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af 2011年9月8日のアリゾナ州・南カリフォルニア停電：原因と勧告（報告書）。連邦エネルギー規制委員会／北米電力信頼性協会。2012年4月。 2023年8月19日閲覧。
  7. ^ウィリス、H. リー（2004年3月1日）「コンティンジェンシーベースの計画基準」配電計画参考書、第2版（第2版）。CRC Press。499  ～ 500頁。ISBN 978-1-4200-3031-0。
  8. ^ a b cマクドナルド、ジェフ、モーガン、リー（2011年9月16日）「停電の根源はメキシコにもあった」AP通信。2011年9月26日閲覧。
  9. ^ 「広範囲にわたる停電でバレーのサービスが中断」インペリアル・バレー・プレス、2011年9月8日。 2016年4月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年3月28日閲覧。
  10. ^マクドナルド、ジェフ、モーガン、リー（2011年9月9日）「ブラックアウトが複数の調査を巻き起こす」 AP通信。 2011年9月26日閲覧。
  11. ^ベイカー、デビー（2011年9月9日）「140万人の顧客全員に電力が復旧」サンディエゴ・ユニオン・トリビューン。 2011年9月10日閲覧。
  12. ^ a b cワトソン、ジュリー（2011年9月9日）「原子力発電所、停電を受け停止」プレス・エンタープライズ紙、 AP通信。2011年9月10日閲覧。
  13. ^ 「発電機故障後、スクリップス・マーシー発電所が調査」サンディエゴ・ユニオン・トリビューン2011年9月16日 . 2011年9月18日閲覧。
  14. ^「損失にもかかわらず、停電は良い結果をもたらすかもしれない」サンディエゴ・ユニオン・トリビューン、2011年9月10日。
  15. ^ 「停電によりビーチが閉鎖され、電力網が弱まる」 KPCC 、南カリフォルニア公共ラジオ。2011年9月9日。 2011年9月11日閲覧。
  16. ^ 「サンディエゴ地区で煮沸勧告が解除」サンディエゴ・ユニオン・トリビューン2011年9月11日2011年9月11日閲覧。
  17. ^ Artie Ojeda (2012年9月8日). 「サンディエゴ停電：1年後」 . KNSD . 2013年2月23日閲覧。
  18. ^ 2011年9月9日のNRCイベント通知報告書、原子力規制委員会、2011年9月9日、 2011年9月18日閲覧。
  19. ^ペリー、トニー（2011年9月9日）「サンディエゴ・ガス＆エレクトリックの694,000人の顧客に電力が復旧、さらに供給が進む」ロサンゼルス・タイムズ。2011年9月10日閲覧。
  20. ^ a b「サンディエゴで電力復旧後、通常の生活が再開し始める」ロサンゼルス・タイムズ、2011年9月9日。 2011年9月11日閲覧。
  21. ^ 「サンディエゴで大規模停電」インターナショナル・ビジネス・タイムズ、2011年9月8日。 2011年9月10日閲覧。米国南西部のサンディエゴとその周辺地域では、木曜日、140万人以上が突然停電に見舞われた。これは、9/11の10周年を前に、国土安全保障省がテロ攻撃の可能性を警告してからわずか数時間後のことである。
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