Nhìn lại 10 năm vụ mất điện trên diện rộng khu vực Đông Bắc nước Mỹ

Vào lúc 23h cùng ngày, một số khu vực đã được cấp điện trở lại, tuy nhiên phần lớn các khu vực trong vùng bị mất điện phải chờ đến 2 ngày sau mới có điện. Vào thời điểm đó, vụ mất điện này được coi là vụ mất điện lớn thứ hai trong lịch sử, sau vụ mất điện năm 1999 tại khu vực phía Nam Brazil.

Nguyên nhân chính của vụ mất điện lịch sử này được cho là do một phần mềm có chứa mã độc được kích hoạt tại hệ thống cảnh báo của phòng vận hành hệ thống điện thuộc Công ty điện lực First Energy tại Ohio, Canada. Một nguyên nhân khác là lưới điện truyền tải đang bị quá tải lại bị cây cao trên hành lang tuyến chạm vào gây ngắn mạch và làm xảy ra sự cố mất điện trên diện rộng. Do đó, sự cố tại một khu vực nhỏ lẽ ra có thể xử lý được một cách nhanh chóng lại diễn biến phức tạp và trở thành một sự cố trên diện rộng gây thiệt hại vô cùng to lớn về kinh tế và xã hội.

Ảnh hưởng của vụ mất điện

Theo thông tin lưu trữ của cơ quan quản lý lưới điện tiểu bang New York thì vào lúc 16h10 ngày 14/8/2003 lưới điện truyền tải theo hướng tiểu bang Ontario của Canada đã bị tác động bởi một vụ chập điện, gây ngắn mạch và mất điện trên toàn tuyến. Tính đến 16h40 thì toàn bộ khu vực các thành phố Cleveland, Akron, Toledo, New York, Westchester, quận Cam và quận Rockland, các thành phố Baltimore, Buffalo, Rochester, Syracuse, Binghamton, Albany, Detroit và một phần tiểu bang New Jersey đều đã bị mất điện. Sau cùng, một khu vực rộng lớn bao gồm thành phố Lansing, Michigan, Sault Ste. Marie, Ontario, khu vực James Bay, Ottawa, New York, và Toledo cũng bị ảnh hưởng của vụ mất điện.  Theo tính toán của các cơ quan quản lý năng lượng Hoa Kỳ và Canada thì trong thời gian xảy ra vụ mất điện có khoảng 508 máy phát tại 265 nhà máy điện đã ngừng hoạt động. Ngay trước khi sự cố xảy ra, tổng công suất trên lưới điện trong khu vực bị mất điện là 28.700 MW, sau khi sự cố xảy ra, tổng công suất giảm đến 80%, chỉ còn 5.716 MW.

Trong khu vực xảy ra sự cố có khoảng 200.000 dân vẫn có điện để sử dụng, khu vực có điện bao gồm Niagara Peninsula của tiểu bang Ontario; góc phía tây tiểu bang Ontario, một phần tiểu bang New York bao gồm thành phố Albany, một vùng nhỏ thuộc tiểu bang Michigan và tiểu bang New Jersey do các khu vực này được cung cấp điện từ mạch vòng tại nhà máy thủy điện Sir Adam Beck tại thác Niagara.

Các hệ thống điện dự phòng cũng không hoạt động nên cuộc sống của người dân trong khu vực bị mất điện bị ảnh hưởng rất lớn. Mạng viễn thông nhìn chung vẫn còn hoạt động được do có máy phát điện chuyên dụng của nhà mạng nhưng sau đó cũng gần như ngừng hoạt động do bị nghẽn mạng vì các cuộc gọi của thuê bao tăng đột biến. Hệ thống cấp nước cũng ngừng hoạt động do không có điện để bơm nước. Đài phát thanh – truyền hình tạm thời vẫn còn hoạt động do được cấp nguồn từ máy phát chuyên dụng mặc dù một phần lớn các đài phát thanh truyền hình đã tạm dừng hoạt động do thời gian mất điện lưới kéo dài. Các dịch vụ giao thông như xe điện tại các thành phố lớn ngừng hoạt động nên mọi người phải đi bộ. Mọi các chuyến bay đến và đi khu vực bị mất điện cũng bị hủy. Thị trường tài chính, chứng khoán cũng ngừng hoạt động. Một số lượng lớn các nhà máy đã phải đóng cửa trong thời gian mất điện, các nhà máy nằm ngoài khu vực bị mất điện bị yêu cầu giảm công suất trong khi chờ lưới điện hoạt động ổn định trở lại. Vụ mất điện gây ảnh hưởng to lớn đến cuộc sống của người dân cũng như các hoạt động kinh tế - xã hội.

Thời gian mất điện là vào tháng nóng tại Hoa Kỳ (nhiệt độ là 31^oC tại hầu hết các khu vực bị mất điện) nên nhiệt độ cao cũng là một nguyên nhân gây mất điện trên diện rộng. Nhiệt độ càng cao thì người dân càng sử dụng điện nhiều để chạy máy lạnh và quạt, dẫn đến tăng đột biến về sản lượng điện tiêu thụ, gây ra hiện tượng dây điện bị võng xuống do nhiệt độ dây dẫn tăng cao, từ đó các ngọn cây cao trên hành lang tuyến có thể chạm vào dây điện, gây phóng điện và ngắn mạch trên lưới.

Các thành phố chính bị ảnh hưởng của vụ mất điện

Thành phố

Số lượng dân cư

Thành phố New York City và các vùng phụ cận

14,3 triệu

Khu vực thành phố Toronto và các vùng phụ cận

8,3 triệu

Khu Newark, tiểu bang New Jersey và các vùng phụ cận

6,98 triệu

Tiểu bang Detroit và các vùng phụ cận

5,4 triệu

Thành phố Cleveland và các vùng phụ cận

2,9 triệu

Thành phố Ottawa

780 ngàn

Thành phố Buffalo, tiểu bang New York và vùng phụ cận

1,1 triệu

Thành phố Rochester, tiểu bang New York

1,05 triệu

Thành phố Baltimore và vùng phụ cận

710 ngàn

Thành phố London, tiểu bang Ontario, Canad và vùng phụ cận

475 ngàn

Khu vực Cambridge-Kitchener-Waterloo, tiểu bang Ontario, Canada và vùng phụ cận

415 ngàn

Thành phố Toledo, tiểu bang Ohio

310,000

Thành phố Windsor, tiểu bang Ontario, Canada

208,000

Tổng cộng

55 triệu

Nỗ lực điều tra nguyên nhân

Một cơ quan điều tra liên hợp đã được Chính phủ Hoa Kỳ và Canada thành lập để tiến hành điều tra nguyên nhân của vụ mất điện và báo cáo kết quả trực tiếp lên Chính phủ của 2 quốc gia. Cơ quan điều tra này do Bộ trưởng Bộ Nguồn lực tự nhiên của Canada, ông Herb Dhaliwal và Bộ trưởng Năng lượng Hoa Kỳ, ông Spencer Abraham cùng phối hợp điều hành.

Vào tháng 2/2004, cơ quan điều tra liên hợp Hoa Kỳ - Canada đã có báo cáo kết quả điều tra cuối cùng, theo đó đưa ra bốn nguyên nhân chính dẫn đến sự cố trên lưới điện gây mất điện trên diện rộng vào tháng 8/2003. Đầu tiên là công ty Điện lực FirstEnergy (FE) đã “không đánh giá một cách đầy đủ về tình trạng thiếu ổn định của lưới điện do công ty đang vận hành, đặc biệt là không đánh giá đúng mức về biến động của điện áp và sự thiếu ổn định của lưới điện khu vực Cleveland-Akron (tiểu bang Ohio), đồng thời công ty FE cũng không tổ chức vận hành lưới điện của họ với những quy định và quy trình về quản lý điện áp một cách hợp lý”. Nguyên nhân thứ hai là công ty FE “đã không nhận thức một cách đầy đủ về tình trạng xuống cấp trên lưới điện của họ”. Nguyên nhân thứ ba là Công ty FE “đã không thực hiện các biện pháp cần thiết để quản lý tình trạng các một số loại cây phát triển tự do trên hành lang tuyến, ảnh hưởng nghiêm trọng đến các tuyến truyền tải do công ty quản lý”. Nguyên nhân cuối cùng là “thất bại của các bộ phận quản lý độ tin cậy của các lưới điện được kết nối với nhau để có thể cung cấp những biện pháp chẩn đoán và hỗ trợ một cách hiệu quả”. 

Báo cáo giải trình một nhà máy phát điện ở Eastlake, Ohio (ngoại ô Cleverland) đã ngừng hoạt động trong khi nhu cầu sử dụng điện đang tăng cao, gây ra tình trạng điện áp tăng cao trên tuyến truyền tải cao thế, tuyến truyền tải này sau đó cũng đã ngừng hoạt động sau khi có tiếp xúc với một số cây mọc quá cao trên hành lang tuyến. Sau đó tác động của sự cố này đã tuần tự gây ra tình trạng ngừng hoạt động của trên 100 nhà máy phát điện. Tình trạng này sau đó lại làm tăng tải trên các tuyến truyền dẫn khác, gây quá tải và nhảy rơle chống quá tải. Tiếp theo đó một số máy phát sẽ đột nhiên bị mất công suất phát, dẫn đến tình trạng lệch pha của toàn bộ lưới điện. Tất cả các sự cố này gây ngừng hoạt động của lưới điện trên diện rộng.

Nguyên nhân từ hệ thống máy tính

Một phần mềm có chứa mã độc được phát hiện đang hoạt động tại hệ thống quản lý năng lượng XA/21 chạy trên hệ điều hành Unix của hãng General Electric. Sau khi được kích hoạt  mã độc này đã khóa hệ thống cảnh báo của phòng vận hành lưới điện tại Công ty FirstEnergy và đưa hệ thống này về tình trạng “ off ” trong hơn một tiếng đồng hồ. Các nhân viên vận hành hệ thống không nhận biết được tình trạng này, dẫn đến một hệ quả cực kỳ nguy hiểm là toàn bộ cảnh báo bằng âm thanh và hình ảnh về những thay đổi quan trọng về tình trạng trên lưới điện đều bị tắt. Sau khi hệ thống cảnh báo ngừng hoạt động, một loạt các sự cố liên tiếp xảy ra mà không được xử lý, đồng thời máy chủ của hệ thống quản lý – vận hành lưới điện của Công ty FirstEnergy cũng bị tê liệt trong vòng 30 phút. Sau đó toàn bộ các chế độ quản lý hệ thống (kể cả hệ thống cảnh báo đã bị khóa) được tự động chuyển qua một máy chủ dự phòng, nhưng sau đó chính máy chủ dự phòng này cũng ngừng hoạt động vào lúc 14h54 ngày 14/8/2003. Máy chủ ngừng hoạt động đã làm chậm tốc độ hiển thị thông tin trên màn hình hệ thống điều khiển từ 1-3 giây thành 59 giây. Không có các tín hiệu cảnh báo nên các nhân viên vận hành của FirstEnergy cũng bị lỡ một cuộc gọi từ Cơ quan quản lý điện năng Hoa Kỳ thông báo về tình trạng máy cắt trên tuyến truyền tải 345 kV do hai quốc gia cùng sử dụng ở vùng đông bắc tiểu bang Ohio.