¿Sería suficiente una gran cantidad de personas que encienden simultáneamente una carga de 3 kW para derribar la red eléctrica en 500 kilómetros cuadrados?

Sabotear la red eléctrica es una especie de esquema bien establecido: encuentra un nodo de la red, coloca algún explosivo en el poste y derríbalo (o algo similar). La red se ha ido por un tiempo.

Ahora imagine que esta organización quiere evitar el uso de explosivos y planea hacer lo siguiente: un gran grupo de conjurados se ponen de acuerdo para encender un dispositivo eléctrico de alta potencia en sus casas (digamos un horno eléctrico o una caldera de agua, que consume al menos 3 kW ) al mismo tiempo, a la fracción de segundo.

¿Es este un plan realista para derribar la red en (al menos) un área urbanizada de unos 500 km cuadrados?

(información de fondo: cuando estaba en la Universidad durante una conferencia sobre generación de electricidad, el profesor nos dijo que en los años 80, un comediante, durante un programa de televisión, propuso quejarse contra el gobierno apagando la televisión cuando dijo que lo hiciera El profesor afirmó que si lo hubiera hecho, habría provocado un apagón en todo el país).

Realmente no estoy seguro de lo que quieres decir. Si desea sobrecargar la red, incluso una red de distribución básica, está equivocado por un factor de 100
¿Cuántas personas encienden cargas pesadas? Independientemente, 3kW cada uno no es nada. Las redes están demasiado diseñadas para eso, excepto en áreas rurales escasamente pobladas, tal vez.
¿Qué hay de ir al revés, bombeando electricidad de vuelta al sistema? Muchas casas están equipadas con paneles solares y sistemas de almacenamiento de energía. Si estos sistemas devolvieran su electricidad a la red en un solo momento, posiblemente producirían un gran pico que obligaría a la red a cambiar de ruta o apagarse. Probablemente.
No puedo dar una respuesta como anécdota, pero supuestamente cuando Coronation Street era uno de los programas de televisión más populares en el Reino Unido, casi la mitad de la población iba y encendía su tetera en los minutos posteriores al episodio. Si bien nunca escuché que se cortara la red, tuvieron que compensar aumentando la energía todos los días antes de que terminara...
@Rycochet: el problema no eran las teteras. Todos iban al baño, lo tiraban y hacían que todas las estaciones de bombeo se encendieran.
@MartinBonner - Acabo de encontrar el nombre correcto para esto - "recogida de TV" - en.wikipedia.org/wiki/TV_pickup (incluidas las referencias) :-)
¿Estarán todos dispuestos a instalar un electrodoméstico especial en sus hogares, por ejemplo, una lavadora manipulada que es capaz de generar mucha más electricidad de la que necesita? En el momento adecuado, todos activan esta capacidad particular. O mejor aún, actívelo de forma remota (¡sí, Internet de las cosas!).
¿ Esto ya está incluido en What-If ? :-)
Es bastante plausible que esto elimine algunas partes locales de la red. La empresa para la que trabajo tiene un solo dispositivo que consume alrededor de 35 MW de energía cuando está funcionando (generalmente funciona durante una o dos horas a la vez). Tenemos un "teléfono rojo" especial para la central eléctrica más cercana para advertirles cuando planeamos usarlo, para evitar este problema, y ​​pueden negar el permiso para operarlo si no pueden manejar la situación. Eso es solo equivalente a unos pocos miles de teteras.
@alephzero Por curiosidad, ¿qué es este dispositivo? ¿Es un hiperláser fatal, porque su empleador es un científico loco?
Si la red puede producir la electricidad, entonces aumentaría en un par de segundos. Grid funciona bien con poca capacidad. Apagar al mismo tiempo sería más difícil en la red, pero sospecho que una red adecuada tendría protecciones seguras para descargar electricidad.
¿Cuánto tiempo tiene que estar caído? Es relativamente fácil colapsarlo con un aumento en la demanda, pero hay centrales eléctricas que se inician fácilmente (generalmente energía hidroeléctrica) que pueden aumentar la demanda muy rápidamente (medio minuto). A menos que supere lo que estos pueden proporcionar, obligando a la red a iniciar los más lentos (carbón o incluso nuclear), la energía no permanecerá inactiva durante más de un minuto.
Esto parece estar relacionado con mi miedo a un ciberataque en dispositivos IoT ("la 's' en IoT significa seguridad"): si puede entrar en millones de termostatos y simultáneamente agregar o eliminar la carga de millones de unidades de CA, eso podría quizás causar problemas.
Tenga en cuenta que no es solo un aumento único en la carga que puede usar. Si puede sincronizar el cambio con precisión, hay todo tipo de cosas que puede hacer con reflejos, resonancias, etc.
Trabajé en algún lugar con un túnel de viento de 60 MW, por lo que necesitaría más de 20,000 hervidores para una carga similar. Había otros túneles en el mismo sitio, pero no todos se usaban al mismo tiempo debido a la demanda de energía. También había una estación generadora alimentada por turbina de gas en el sitio, pero aún requería coordinación con la red nacional. En su mayoría, fue "no lo haremos funcionar ahora porque los costos máximos de electricidad son mucho más altos" en lugar de "la red no puede hacer frente si lo hacemos funcionar ahora". bahg.org.uk/8X8.htm pprune.org/archive/index.php/t-399064.html

Respuestas (8)

Si y no

¿Creería que esto ocurre a una hora predecible todos los días en el Reino Unido?

Durante la pausa al final de las telenovelas populares, un porcentaje significativo de la población del Reino Unido pone la tetera al fuego. El pico de carga total en el sistema puede llegar a 3 GW, equivalente a aproximadamente 1,8 kW de carga por hogar para alrededor de 1,75 millones de hervidores casi exactamente en el mismo momento 1 .

Este es un factor conocido y puede configurar su reloj según las subidas de tensión relacionadas con él. Las centrales eléctricas están en espera, hay más energía disponible en Francia para cubrir el pico.

Sin embargo, este es un efecto conocido en un momento conocido y el sistema está preparado para hacerle frente. Dejar caer una carga de 3 GW en la red nacional sin preparación probablemente eliminaría grandes secciones.

1 fuente de video de la BBC probablemente no esté disponible fuera del Reino Unido

"Carga media 1,8kW por hogar". Dudo que esto sea completamente exacto como se indica. El consumo de una tetera promedio puede ser de 1,8 kW, pero suponga que todos los hogares tienen una tetera cada uno y que el 60 % de los hogares encienden sus teteras; entonces el aumento de carga promedio es de aproximadamente 1,1 kW por hogar. Y el 60% es probablemente bastante alto incluso para una telenovela popular. Un 30 % puede ser más razonable, lo que significaría que las teteras individuales deben consumir alrededor de 6 kW para que el aumento de carga promedio sea de 1,8 kW por hogar . Un aumento de carga de 1,8 kW por hogar que enciende el hervidor es razonable.
@MichaelKjörling, la cifra general de 3GW es una cita de un ingeniero de equilibrio de carga en la red nacional en el video relacionado de la BBC. bbc.co.uk/britainfromabove/stories/people/teatimebritain.shtml
Esta es la razón por la que la "hora del planeta", en la que se supone que todo el mundo debe desconectarse durante una hora, en realidad tiene muy poco efecto. Debido a que las compañías eléctricas necesitan tiempo para retroceder y volver a aumentar a tiempo para el aumento resultante... simplemente no vale la pena. Además, durante los períodos de demanda repentina, ponen en línea las centrales eléctricas alimentadas con petróleo, ya que son MUCHO más rápidas para conectarse... QED... EO es una pérdida de tiempo.
@MichaelKjörling: ¡Los hervidores europeos típicos son de 3kW cada uno! (Esa es la gran ventaja de 230V.)
@MartinBonner Bueno, más a menudo 2.5 o 2.8, en lugar de 3, al menos en .uk. Esto se debe principalmente a que 3kW está cerca del límite nominal para un enchufe de un solo grupo, si no recuerdo mal, por lo que es bueno tener algo de margen.
@MartinBonner No tengo un hervidor de agua ni miro televisión, por lo que sospecho que no estoy en el público objetivo en este caso. :-) ( Tenía una tetera hace varios años, pero me di cuenta de que con la poca frecuencia con la que la usaba, también podría usar el microondas para calentar agua, así que cuando se rompió, nunca la reemplacé).
@Darael: Mi fuente es Amazon.co.uk. Los primeros resultados de "hervidor" decían "3kW" o "3000W". Curiosamente, la segunda vez que lo busqué, los dos primeros resultados decían 2200W. No existe un riesgo real en extraer los 13A nominales completos para un hervidor: solo lo deja encendido durante unos minutos a la vez.
@MartinBonner, mi fuente es más anecdótica: la mayoría de las teteras con las que me he encontrado han sido de 2500W o 2800W, aunque algunas de ellas se vendieron en línea como 3kW en el texto del "título", incluso si la descripción real daba la calificación real. Y sí, soy consciente de que no es un riesgo significativo, pero no todos los fabricantes parecen serlo.
Ahora es menos común de lo que solía ser, principalmente debido a los canales de televisión adicionales y al aumento de la televisión por Internet, lo que reduce la cantidad de personas que miran en vivo, etc. - en.wikipedia.org/wiki/TV_pickup
@MartinBonner, probablemente sean 3kW con el voltaje nominal anterior de 240V, lo que equivale a 2.8kW a 230V más típicos. ( Especificaciones de voltaje del Reino Unido/UE )
Um, en realidad, el voltaje nominal cambió, pero si saca un AVO y lo conecta a un enchufe del Reino Unido, aún registrará 240V. (Simplemente eludieron los errores con los que se requería trabajar con el equipo para que los voltajes del Reino Unido y Continental fueran aceptables).
Para aquellos que no saben: el Reino Unido solía estar en 240V y Europa en 220V, parte de la integración de Gran Bretaña en los sistemas de la UE significa que ahora estamos todos en 230V.
No estoy muy seguro de si estos mecanismos no están siempre encendidos (en espera) y serán activados por casi cualquier oleada coordinada. También tenga en cuenta que el pico puede hacerse mucho más difícil, el cambio de hervidor se realiza en el transcurso de muchos segundos, tal vez minutos.
@Separatrix No realmente, es lo que dijo Marin. Los voltajes reales permanecieron, simplemente los llamamos "230V con un error aceptable de 10V" ahora.
Todo se entrega en unos pocos minutos o incluso segundos entre sí, no es nada como coordinarlos todos para que se enciendan en el mismo nanosegundo a través de IoT y sincronización de tiempo por GPS.
El video no se puede reproducir porque requiere Flash Player, y no voy a permitir que eso entre en mi computadora.
Una de las centrales eléctricas construidas para manejar esta camioneta de TV es en.wikipedia.org/wiki/Dinorwig_Power_Station , esta estación puede responder en segundos a cualquier pico. Una lectura muy interesante.

No debería funcionar.

  • Primero, hay disyuntores en pisos y casas. Estos, podrían desactivar, pero
  • luego, tiene interruptores fuera de los pisos, generalmente uno por sección del edificio, como escalera. Si intenta dibujar más de lo que está permitido, romperá su circuito. Pero, ¿y si no es lo suficientemente rápido?
  • Dispondrás de disyuntores y herramientas de monitoreo en la estación transformadora, en el escenario que transforman la media tensión a baja que usas en tu piso. A menudo, este es el primer paso en el que puede encontrar dispositivos de administración y protección activa.

Y así. La red eléctrica más alejada del usuario final se gestiona y supervisa de forma activa. Si estas contramedidas fallan, tendrá un

Corte de energía en cascada

Mirando los ejemplos, para problemas como este se necesita una tormenta eléctrica, un error humano al configurar el sistema de protección, un error de software, etc.

En cambio en India esto pasó en 2012 , tal y como tú lo quieres. Cuáles fueron las condiciones exactas, nadie lo sabe, pero parece un consumo de energía inusualmente grande en un tiempo inusualmente corto. Por supuesto, la red eléctrica allí no era de última generación, por lo que tendría que ir más rápido, más fuerte y en general a mayor escala para lograr esto en un sistema más moderno. No puedo decirle exactamente, porque las simulaciones dicen que no debería ser posible, y no tenemos muchos ejemplos de la vida real para extrapolar.

También sucedió alrededor del año 2000, cuando el Imperial College London estaba probando su láser de tera(?)vatios y dejó fuera de combate a la mitad de Londres. No puedo encontrar una cita en ninguna parte, así que no la publiqué como respuesta, pero estaban conectados directamente a la red de transmisión sin las protecciones que tienen las redes de distribución normales.
@nzaman pero OP no quiere un enfoque directo, creo. De todos modos, lo incluiré... Si y solo si encuentro un artículo decente al respecto.
Sin embargo, los disyuntores en los edificios son irrelevantes: los 3kW propuestos tienen una capacidad de fusible estándar de 13A en regiones de 230V. Los disyuntores de la red eléctrica son (aquí en el Reino Unido) típicamente de 20-30 A para enchufes de un solo piso, con un disyuntor de 30 A para un horno/cocina eléctrica. Si quisiera participar en un ataque al sistema eléctrico, el factor limitante para mí (y para la mayoría de la gente común) sería el interruptor principal de 60 A, que es de casi 14 kW. No tengo idea de cómo son los fusibles/disyuntores, por ejemplo, en los EE. UU., pero debe permitir un flujo de energía sustancial.
@frodoskywalker solo es irrelevante si solo quieren usar uno/pocos por edificio. Cuando es mucho, estos todavía se disparan.
Los interruptores automáticos no se disparan con cambios en el consumo de energía, sino que simplemente superan los límites, lo que será bastante difícil de hacer en un entorno doméstico. A menos que empieces a hacer un cortocircuito en el punto de entrada a la casa, momento en el que estás incendiando la ciudad.
@ pjc50 3kW solo puede disparar algunos interruptores en mi piso. Es casi seguro que un par de dispositivos de 3kW los harían tropezar (no puedo hornear, aspirar, usar lavadora, lavavajillas y usar una lijadora de banda al mismo tiempo en mi apartamento). Demasiado en un edificio dispararía los interruptores del edificio. Al menos donde yo vivo. A veces sucede, especialmente antes de las vacaciones, cuando todos lavan, hornean y limpian. Y allí tiene sistemas de monitoreo activos que de hecho pueden y reaccionarían al cambio.
El servicio eléctrico más pequeño que se encuentra en los EE. UU. es de 3kW. (30 amperios a 110 voltios) Cualquier cosa instalada desde la Segunda Guerra Mundial será de al menos 12kW y la gran mayoría de las instalaciones más antiguas han sido reemplazadas. 24kW es la norma para construcciones nuevas y un servicio de 48kW no es poco común. Para llegar a los 3kW en USA tendrías que enchufar dos o tres tostadoras. La única dificultad que veo es que los circuitos derivados aquí se cortan de 1,8 a 2,4 kW, por lo que tendría que hacer que los participantes identifiquen y usen tomas en circuitos derivados separados.
@DavidC No veo ninguna mención sobre EE. UU. en la pregunta, y el mundo es mucho, mucho más grande que EE. UU.
Más arriba en la discusión, @frodoskywalker se preguntó acerca de los niveles de fusión en los EE. UU. Mi comentario proporciona esta información.
Por aquí en Alemania, con un poco de esfuerzo, no debería ser un problema para una casa promedio producir una carga de 40kW y con instalaciones un poco más grandes, obtienes 60-70kW fácilmente, solo necesitas los dispositivos adecuados que no son tan difíciles de conseguir. de. También tenga en cuenta que los disyuntores no saltan instantáneamente cuando la corriente supera el límite (por lo que cuando su disyuntor salta cuando conecta un hervidor de agua de 3kW, hay algo mal), pero cuando supera eso por un tiempo. De un interruptor de 16A puedo extraer 20A durante varios segundos, tal vez minutos, muy bien.
@PlasmaHH también depende de los interruptores. Los hay rápidos. Por lo que recuerdo, los que uso para la luz permiten un poco de "sobregiro" para permitir que los arrancadores funcionen, y los de alta potencia permiten mucha menos patada (porque, por ejemplo, el horno no necesita un impulso tan alto cuando arranca). Pero estos son detalles. Si no se detiene en los interruptores, se encuentra en las etapas con sistemas activos de gestión y protección. A menos, por supuesto, que no lo sea.
@Mołot: solo consulte la hoja de datos de su disyuntor favorito. Los niveles de viaje no son precisos; para una sobrecarga del 50% el disparo térmico incluso para los rápidos puede variar entre 10s y 120s para el mismo modelo.
@frodoskywalker Las casas pequeñas suelen tener 12kW, las medianas 24kW.
@nzaman Llamo al toro en esto. Magpie, que está bajo los laboratorios Blackett, produce una potencia máxima en el rango de Teravatios. Que se conecta a la red eléctrica mediante un enchufe estándar BS1363 de 13 amperios. La última vez que verifiqué que Blackett no está conectado directamente a la red.
@Aron: rumores de alguien que estaba en el departamento de física en ese momento; como dije, no pude encontrar ninguna cita

Las fallas en cascada no son una broma: https://en.wikipedia.org/wiki/Northeast_blackout_of_2003

Entonces, ¿cómo podríamos diseñar uno? ¿ Qué tan grande es un área de 500 kilómetros cuadrados ? ¿Cuántas personas están involucradas en esto? Eso es aproximadamente un tercio de Londres o dos Birmingham. Digamos que tienes 2 millones de personas. El consumo máximo del Reino Unido es de aproximadamente 1kW por persona, por lo que su ciudad usa 2GW o la mitad de Drax.

Quieres interrumpir esto.

¿Cuánta potencia-delta se requiere? Digamos un 10%. Eso requeriría que 67,000 personas encendieran dispositivos de 3kW. Eso me parece bastante gente, lo suficientemente fácil como para participar en una acción más directa.

Editar: tenga en cuenta que no necesariamente tiene que encenderlos todos . Si puede desconectar suficiente carga simultáneamente ("desconexión de carga"), esto hará que el voltaje local supere los límites durante un breve período de tiempo y desconecte las subestaciones, lo que provocará más desconexión de carga.

Si tiene muy buen control sobre el tiempo de encendido/apagado, puede intentar oscilar. ¿Explotar la resonancia LC en la línea eléctrica más grande que conduce a la ciudad?

500 km cuadrados es una ciudad pequeña... o al menos, mi ciudad es más pequeña que eso. Entonces, busqué en los archivos de noticias casos de apagones debido a la sobrecarga de la central eléctrica local...

Encontré uno de esos incidentes: sucedió durante una prueba por la cual la planta de energía estaba funcionando a una cuarta parte de su capacidad. Mientras se realizaba la prueba, falló una conexión a otra central eléctrica, dejando a la central eléctrica local con toda la demanda. El sistema se apagó automáticamente. La energía se restableció 20 minutos después.

Por lo tanto, la demanda normal era demasiado para una cuarta parte de la capacidad de esta única central eléctrica cuando no había conexión con otras centrales eléctricas de respaldo.

Las condiciones para esta falla son muy improbables... se espera que la planta de energía tenga suficiente capacidad para abastecer cualquier pico de demanda previsible y, en segundo lugar, incluso si no puede manejar la capacidad, debería poder extraer energía de la resto de la red nacional.

Entonces, incluso si logras multiplicar la demanda de las casas y edificios en la ciudad (lo que luego haría que fallaran los interruptores automáticos locales en lugar de toda el área urbana), para que puedas causar un pico de demanda de energía más allá de su capacidad. La planta de energía debería poder confiar en el resto de la red nacional (que no saboteaste).

Tal vez, pero habría formas más fáciles en una escala tan pequeña.

Como menciona Mołot, los cortes de energía en cascada son una amenaza real. Sin embargo, esos generalmente se refieren a áreas mucho más grandes. Aquí hay un ejemplo de Europa, 4 de noviembre de 2006.

El día que la energía eólica casi apagó Europa .

Entonces, si su saboteador hace las cosas bien, preferiblemente cuando las condiciones son extremas en términos de carga y cuando no se espera un gran cambio, entonces sí... si han pirateado todas las casas "inteligentes" y, por ejemplo, apagan repentinamente interruptor de encendido en las casas, luego enciéndalos de nuevo, entonces tal vez puedan instigar una falla.

Pero 500 kilómetros cuadrados es un cuadrado de unos 22 km de lado, o un círculo de 25 km de ancho. Esa no es un área muy grande. Y probablemente sería bastante fácil deshacerse de las secciones problemáticas de la red y restaurar la energía a otras con bastante rapidez, no más de 15 minutos más o menos.

Sin embargo...

Dado que el área es bastante pequeña, sería fácil para los saboteadores mapear las líneas eléctricas entrantes. A menos que el área en cuestión tenga producción de energía local, atacar las líneas eléctricas activará el interruptor en toda el área. Esto se puede hacer derribando las torres, aunque dijiste "sin explosivos", hay otras formas, o impulsando una cadena o algo similar sobre ellas para causar un cortocircuito masivo.

Creo que la idea era no hacer nada obviamente ilegal.
@PaŭloEbermann Sabotear la infraestructura crítica con el fin de causar tales interrupciones es muy ilegal. "Sí, pero solo estábamos accionando interruptores" no es una excusa. La intención y el efecto es todo lo que necesitas aquí... y - ¡ta-dah! - Acabas de cometer sabotaje.
@MichaelK Puede ser inconveniente enjuiciar a las personas por hacer té. También es probablemente mucho más fácil convencer a la gente para que accione interruptores que para romper cosas.
@notstoreboughtdirt No importa: sigue siendo sabotaje y tú eres el instigador. No solo eso, sino que convenciste a miles de personas, has creado miles de testigos. Y dado que lejos de gustarles a todos la idea de tener algunos fanáticos de Anonymous jugando a vigilantes en su área, noqueando su energía esto a su vez significa que la policía probablemente tendrá una advertencia anticipada de su estratagema, al igual que la empresa de energía. Como regla general: tu probabilidad de guardar un secreto es inversa al cuadrado del número de personas que lo saben.

Esto no sólo es posible , sino que ya sucede . (dos enlaces diferentes allí). Voy a asumir que usted no vive en la red eléctrica del este de los EE. UU. donde ocurren apagones/apagones continuos durante el verano.

Es un peligro real, especialmente donde vivo.

¿Y por qué? Debido a que el gobierno los ha instalado, en casi todos los hogares, como parte de su "Campaña de administración de carga residencial".
Básicamente, es un interruptor controlado a distancia para los calentadores de agua eléctricos "Geysers" de los que depende cada hogar para su agua caliente. Permite que la compañía eléctrica encienda o apague los calentadores de agua de forma remota, a través de señales que se propagan a lo largo de las líneas eléctricas que alimentan estos dispositivos.

Entonces, tiene alrededor de 17 millones de hogares, todos en la misma red eléctrica (de propiedad estatal). Cada hogar con un dispositivo eléctrico de 3600w (unos 6000w) que se puede activar de forma remota con una señal de la compañía eléctrica.

Apagarlos todos durante un par de horas (para que se enfríen y estén por debajo de la temperatura del termostato), luego encenderlos todos simultáneamente, impondrá una potencia de 61 gigavatios en la red en un instante.
En una red que tiene una capacidad de generación de energía total , suma de todas las fuentes, de 58 Gw.
Carga operativa normal más cercana a 34-36 Gw.

¡Imagínese si un pirata informático activa todos estos dispositivos al mismo tiempo!

3kW por hogar no es mucho, no creo que cause un apagón en un área grande. Podría causar que algunos transformadores en el borde dejen de funcionar. Como referencia, 3kW es una aspiradora y un secador de pelo funcionando al mismo tiempo (tal vez más un par de luces). A menos que ya esté ejecutando un par de otros dispositivos que consumen 3kW, no tiene suerte. Si desea sobrecargar el sistema, debe preocuparse por encender todo lo que el interruptor de la casa pueda manejar, no necesariamente al mismo tiempo. Si la red está bien conectada y el evento es local, el sistema podría permanecer activo o podría derribar secciones bastante grandes, no solo el área inmediata.

¿Sería suficiente una gran cantidad de personas que encienden simultáneamente una carga de 3 kW para derribar la red eléctrica en 500 kilómetros cuadrados?
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