供給予備力
発電設備・変電設備・負荷設備(電気エネルギーを消費する設備)を電線路で結んだ巨大な電気回路を電力系統という。電力系統の周波数を一定に維持するためには、時々刻々、需要電力と発電電力とがつり合っていなければならず、そのために、系統運用者(日本では一般送配電事業者)は、時々刻々の需要電力の変動に合わせて一部の発電設備(主に火力発電設備)の出力を常時、加減している(需給バランス調整)。
ところで、需要電力は、熱波や寒波の襲来により、予想外に増えることがあり得る。また、発電設備、送電設備などの故障により、一部の発電設備が運転できなくなることがあり得る。このような事態にあって、発電電力が需要電力に不足するとき、電力系統の周波数が一定範囲を外れて低下する。
火力発電所や原子力発電所のタービン発電機は、電力系統の周波数が定格周波数のときに定格回転速度で回転し、異常な振動を起こさないように設計されている。系統の周波数が定格より1.5 Hz以上低い状態が持続すると、共振により大きく振動し、タービン羽根を損傷する可能性がある。そこで、発電設備は、系統の周波数が所定値以下に低下した状態が所定時間(数秒)を超えて継続した場合に周波数低下リレー (UFR) が作動し、設備を保護するために、発電機を電力系統から自動的に切り離す(解列する)仕組みになっている。
ひとたび発電機のUFRが作動すると、その発電機が系統から脱落する結果、需要電力と発電電力とのギャップが拡大し、周波数低下に拍車がかかる。そして、周波数低下の持続が別の発電機のUFRを作動させるという悪循環が起こり、この悪循環を放置すれば最終的に電力系統全体の停電に至る。