Как показывает пример подстанции (ПС) 330 кВ Залютино, под удар (нацеленный или нет – в результате промаха, ошибки или разлёта осколков) может попасть любая часть подстанции. Но в ролике Укрэнерго практически не показали повреждения открытого распредустройства (ОРУ) 330 кВ. Давайте разбираться, чем чреват его выход из строя, в первую очередь, для энергосистемы. Для примера возьмём более современную, чем ПС Залютино, уже мелькавшую в статьях, ПС 330/110/10 кВ Северная (реконструирована в 2011 году).
Стандартная подстанция 330/110/10 кВ состоит из следующих элементов:
1) Распределительного устройства 330 кВ, как правило, в виде открытого (ОРУ);
2) Силовых автотрансформаторов 330/110/10 кВ. Обычно двух, реже трёх, четырёх, и совсем редко – одного или пяти;
3) Распределительного устройства 110 кВ, тоже, как правило, ОРУ;
4) Общеподстанционного пункта управления, либо отдельностоящего, либо совмещённого (с административным корпусом или ЗРУ);
5) Прочих зданий и сооружений: распредустройства 10 кВ (как правило, закрытого, ЗРУ), компрессорной, проходной и т.п.
Основными целями для атаки, очевидно, могут являться первые четыре пункта. Но, с точки зрения функционирования энергосистемы, наиболее важно именно ОРУ. Почему? Я уже неоднократно описывал основной функционал электрических подстанций. Собственно, основных функций ПС две:
1) то, что отличает подстанцию от распределительного пункта (РП) – это преобразование электроэнергии, в большинстве случаев – трансформация с одного напряжения в другое или несколько других;
2) распределение электроэнергии по сети одного напряжения, в том числе транзит.
Соответственно, с точки зрения данных функций, наиболее важным элементом подстанции является именно ОРУ 330 кВ, потому что без него невозможна работа в сети 330 кВ, да и выполнение остальных функций подстанции находится под вопросом (но не является невыполнимым, кроме, опять же, весьма важной с точки зрения энергосистемы, трансформации 330/110 кВ).
Теперь посмотрим из чего же состоит открытое распредустройство. Элементами ОРУ являются:
1) Выключатель – главный элемент, обеспечивающий коммутацию и взаимную защиту подходящих к подстанции линий электропередачи (в случае украинской сети 330 кВ – это воздушных линий (ВЛ)) и автотрансформаторов подстанции. Самый габаритный (из оборудования) и сложно заменимый элемент ОРУ;
2) Измерительная аппаратура (трансформаторы тока и напряжения) обеспечивает передачу данных о текущих параметрах силы тока и напряжения на устройства релейной защиты;
3) Разъединители – обеспечивают видимые разрывы в схеме электрических соединений, как правило, на время длительных отключений элементов сети, в том числе, для их ремонта. Самое многочисленное оборудование на ОРУ;
4) Ошиновка: собственно ошиновка, гибкая (провода) или жёсткая (шины), порталы, шинные опоры (иногда в этом качестве выступают обычные опоры) – отвечает за соединение элементов между собой. Ошиновка является самым легко ремонтируемым элементом ОРУ;
5) Защитное оборудование – как правило, ограничители перенапряжений, ОПН;
6) Прочее оборудование: практически наверняка на ОРУ находится какое-либо оборудование связи (ВЧ-заградители и конденсаторы связи в случае высокочастотной связи, или банальные муфты, в случае связи оптоволоконной), также не исключается наличие шунтирующих реакторов (в сети 330 кВ в них, конечно, не такая потребность, как в сети 750 кВ, но тем не менее).
Взаимозаменяемость этих элементов весьма различная – если для ремонта ошиновки материалов достаточно на любой подстанции (в том числе банальным самоедством – повреждённую линейную арматуру можно заменить неповреждённой, с разрушенной ошиновки), то можно ли оперативно заменить выбывший трансформатор тока или ВЧ-заградитель – это вопрос. Большим плюсом является то, то значительная часть оборудования 330 кВ – однофазная, таким образом из двух попавших под удар комплектов оборудования с большой вероятностью можно набрать один неповреждённый.
Количество выключателей на ОРУ зависит от схемы соединений, заложенной при проектировании подстанции или её реконструкции. Самих схем достаточно много, выбор той или иной схемы зависит от количества присоединений (как линий, так и автотрансформаторов) и степени ответственности подстанции:
1) Блок (пример - ПС Яворов);
2) Треугольник (как правило, это временная схема, применяемая на первой очереди строительства);
3) Четырёхугольник – 4 присоединения (ПС Шепетовка);
4) Шестиугольник – 6 присоединений (не высокий уровень ответственности);
5) Трансформаторы-шины с присоединением линий через 2 выключателя;
6) Трансформаторы-шины с полуторным присоединением линий;
7) Полуторная схема (высокий уровень ответственности, ПС Северная).
Собственно, живучесть конкретно ОРУ 330 кВ обуславливается возможностью вырождения схемы электрических соединений без полной утраты функциональности. Что имеется в виду? Возьмём нашу ПС 330/110 кВ Северная: три ВЛ 330 кВ – две с ПС 750 кВ Киевская, одна на ТЭЦ-6; три автотрансформатора – итого шесть присоединений, схема ОРУ 330 кВ – полуторная, всего девять выключателей. Она может вырождаться следующим образом:
1) Ограничение нормального режима работы – выбивание одного автотрансформатора. Минус один-два выключателя;
2) Ограничение выдачи мощности на 110 кВ – ещё минус один автотрансформатор и выключатель;
3) Ограничение подачи мощности со стороны ПС Киевская – минус одна ВЛ 330 кВ. Следует отметить, что обе основных функции подстанции – передача мощности на ТЭЦ-6 и выдача мощности в сеть 110 кВ выполняются, хотя и с ограничениями. И это счастье обеспечивается всего тремя (!) выключателями, соединёнными треугольником;
4) Разрыв киевского энергокольца – минус ВЛ на ТЭЦ-6. С учётом того, что ТЭЦ – это генерация, плюс киевский энергоузел неплохо перевязан по сети 110 (и 35) кВ, вполне себе терпимый режим. В прыжке – один выключатель.
Таким образом, работоспособность ОРУ под ударами в той или иной степени может обеспечиваться весьма долго, самой серьёзной проблемой при этом, скорей всего, будет наличие квалифицированного ремонтного персонала. То есть, распредустройство является весьма сложноубиваемым (скорей всего — вторым по неубиваемости после совсем уж деревянных линий) элементом сети.
И при этом – достаточно легко отключаемым. Большое количество элементов (особенно ошиновки), находящихся под напряжением, представляют из себя отличную цель для осколков, вызывающих короткие замыкания и – срабатывание релейной защиты с последующим отключением большого количества выключателей. Фактически при этом работа ОРУ парализуется до момента включения (которому должен предшествовать минимум осмотр, а скорей всего более или менее серьёзный ремонт). Соответственно, удар по распредустройству с большой вероятностью вызывает его отключение. И такие удары наносятся. В прошлом месяце у Подоляки была ссылка на типа хитрые украинские меры по дезинформации нашего командования о поражении автотрансформатора (скорей всего, 330/220) на Бурштынской ТЭС. Утверждалось, что при промахе по нему украинцы подожгли сложенные рядом автопокрышки. Вот только был ли промах? Дело в том, что удар в ОРУ, в район секционника (который вполне можно принять за промах - будет большой бум без столба дыма), с большой вероятностью приводит к его полному обесточиванию – и потере связи с европейской энергосистемой по сетям 400 и 220 кВ (ОРУ 400 кВ подключено через 220 кВ, если конечно, украинцы где-то не раздобыли и не установили редчайший автотрансформатор 400/330 кВ).
То есть с одного удара можно обесточить грандиозное (примерно 350х100 м по осям порталов) ОРУ 220 кВ Бурштынской ТЭС. Что уж говорить о куда более скромных ОРУ ПС Северная (190х170 м, при сопоставимости площадей, на Северной ОРУ практически квадратной формы - очень удобной для удара в центр) или, например, ПС Шепетовка (120х100 м). Если оно, конечно, под напряжением.
Итак, какие выводы можно сделать?
1) Удар по ОРУ, при правильном определении наиболее уязвимой точки (как правило, это выключатель наиболее близкий к геометрическому центру), с большой вероятностью приводит к его полному обесточиванию – не важно по какой причине, либо от неправильного срабатывания релейной защиты, либо, наоборот, от её правильного срабатывания от вызванных ударом коротких замыканий;
2) Но этот удар, опять же как правило, для ОРУ не смертелен, по причине возможной работы по упрощённым схемам или возможной, достаточно оперативной, замены выбывшего оборудования (скорее всего, в реальности и то, и другое совмещают). Донорами подобного оборудования могут быть как подстанции, уже попавшие под удар (утратившие часть функционала с образованием избыточного для новой схемы оборудования), так и потерявшие часть линий электропередачи из-за отсоединения от ЕЭС России (ОРУ ЧАЭС, Славутич, Чернигов, Шостка, Сумы Северные, Лосево, Змиевская ТЭС).
Интересно, что удар по силовому автотрансформатору действует ровно наоборот – теоретически он не должен приводить к отключению ОРУ 330 кВ (оно отключается только при неправильном срабатывании релейки – или от правильного, при большом радиусе разлёта осколков прилетевшего средства поражения, что маловероятно), зато для самого автотрансформатора этот удар обычно фатален.
Таким образом, именно единовременные удары по высоковольтным распредустройствам могут спровоцировать системную аварию в украинской энергосистеме, тогда как удары по автотрансформаторам приводят скорее к её структурному выхолащиванию. Главное при этом понимать приоритетные функции тех или иных подстанций...
p.s. Если предположить, что за три месяца ударов релейная защита на украинских подстанциях работала нормально, то это обозначает, что практически каждое отключение подстанции - это удар по ОРУ. Добавим к этому даже только подтверждённые случаи выбывания автотрансформаторов (а судя по анализам повреждений у того же Рыбаря - их всё равно большинство). Возникает вопрос - а что же вообще сбивает украинская ПВО? Ну и в таком случае состояние украинской энергосистемы можно реально оценить как критическое, благо с оборудованием 330 кВ в Европе тоже, прямо скажем, не фонтан...