Эта статья – про чисто технические аспекты обеспечения нормального функционирования (и его затруднения, соответственно) энергосистем в условиях боевого воздействия.
Первым, бросающимся в глаза даже неспециалистам, признаком возможных проблем с надёжностью работы энергосистемы (особенно в части её ремонтопригодности) является большое количество используемых номинальных напряжений. Понятное дело, что у энергосистемы 750/500/400/330/220/150/110 кВ куда больший ряд применяемого оборудования, чем у энергосистемы 750/330/220/110 кВ. Хорошо, если какие-либо номиналы сильно локализованы (для украинской энергосистемы, например, 400 кВ – это стыки с Европой, а 500 кВ – с Россией на Донбассе), но на той же Украине сети 220 кВ имеются на Донбассе (уже правда, совсем огрызочно), в районе Одесса – Николаев и особенно широко на западе Украины (Волынская, Закарпатская и Львовская, отчасти Ивано-Франковская и Ровенская области), а сети 150 кВ доминируют в Днепропетровской, Запорожской Кировоградской, Николаевской и Херсонской, представлены в Полтавской и Черкасской областях. Помимо проблем, связанных с большой номенклатурой оборудования, имеется ещё одна – стыки сетей различного номинала соединяются через автотрансформаторы, являющиеся отличной целью для удара.
Например, если посмотреть на возможный конфликт в Закавказье, то самое устойчивое положение у армянской энергосистемы, которая поголовно представлена только сетями 220/110 кВ, т.е. она максимально унифицирована. На втором месте – грузины с их обычной российской системой напряжений – 500/220/110 кВ. У них имеются кусочки сетей 330 (для связи с Азербайджаном) и 400 кВ (с Турцией), но они входят в состав энергомоста Азербайджан – Грузия – Турция, который, в случае чего, и так накроется первым. И самая весёлая ситуация у Азербайджана, у которого в добавок к сети 500/220/110 кВ имеется полноценная сеть 330 кВ, создающая кучу стыков 500/330 и 330/220 кВ. Интересно, что у азербайджанцев самая продвинутая система замены аварийного автотрансформатора 500/330 кВ – он фактически уже стоит на месте, время включения ограничивается подключением ошиновки и вторички (в пределах часа с проверкой).
Тут имеется ещё один очень важный момент. Так как стыки сетей таких номиналов – дело штучное, то и автотрансформаторы, связывающие их напрямую (а не через какое-либо другое напряжение, например, стык напряжений 330 и 220 кВ на ПС Ковель, Нововолынск и Радивилов осуществляется через напряжение 110 кВ, а на ПС Львов-Южная применены оба способа стыкования), частенько можно пересчитать по пальцам одной руки. Это неоднократно озвученный пример одинокой автотрансформаторной группы 400/330 кВ на Бурштынской ТЭС и целых пять автотрансформаторов 330/220 кВ (два на ПС Львов-Южная и по одному на ПС Грабов, Трихаты и Бурштынской ТЭС).
Для понимания – силовых автотрансформаторов 750/330 кВ на Украине несколько десятков даже сейчас, после их прореживания. Конечно, нужно учитывать то, что они однофазные (что в данных условиях является преимуществом), но даже автотрансформаторных групп 750 кВ больше, чем редких автотрансформаторов, приведённых выше.
Соответственно, чем более унифицирована система напряжений, применяемых в энергосистеме, тем более надёжна сама энергосистема (как в нормальных условиях, так и в военных).
Интересным моментом ударов по украинской энергосистеме стало практически полное отсутствие ударов по общеподстанционным пунктам управления, ОПУ (кроме попадания в ОПУ ПС 330 кВ Залютино 11.09.2022). Косвенным подтверждением этого является небольшое количество пострадавших в результате ударов украинских энергетиков. Тут необходимо очень большое отступление…
Общим местом нашей пропаганды стало утверждение, что украинская энергосистема не развивалась со времён Союза, а украинцы только тем и занимались, что её разворовывали. Отчасти это верно, ВЛ 750 кВ ЮУАЭС – Исакча подтвердит. Но только отчасти. Украинская энергосистема вполне себе развивалась и модернизировалась. Ниже приведено несколько особо явных примеров.
Так что подобная оценка украинской энергосистемы создаёт весьма превратное впечатление об её состоянии. А «недооценка противника и взгляд на него свысока ведут к проигрышу» (Сунь Цзы).
Вернёмся к ОПУ. Удар по ОПУ аналогичен оглушающему удару для человека, после которого он теряет сознание. Однако при этом он продолжает дышать, у него бьётся сердце, в общем, человек не может двигаться осознанно, и, если его в этом состоянии ударить, среагировать он не сможет. С подстанцией произойдёт примерно то же самое: она не сможет ни управляться (двигаться), то есть не будет работать коммутационное оборудование (выключатели), ни защитить себя (от коротких замыканий, т.к. не будет работать релейная защита). Однако тут проявляет себя энергосистема – подстанция в энергосистеме не одна, а каждая линия включается с двух концов. Соответственно, при возникновении короткого замыкания в зоне защиты атакованной подстанции необходимо как-то оповестить о нём другие подстанции, чтобы они отключили повреждённый участок. Как ни странно, сделать это достаточно легко, с помощью, например, индикаторов короткого замыкания (ИКЗ), который монтируется всего за несколько минут. Если ОПУ смежных подстанций достаточно компьютеризированы, то такой сигнал ИКЗ (они могут работать просто через мобильную связь) – это просто лишний сигнал для их систем РЗиА. Таким образом, можно худо-бедно обеспечить защиту подстанции от токов короткого замыкания без срабатывания устройств самой подстанции. С управлением сложнее, однако, при желании схему подстанции можно корректировать с помощью разъединителей, можно сказать, в ручном режиме.
Реконструкция вторичных цепей (измерение, сигнализация, управление, питание) слабо отражается на внешнем виде подстанций, потому что в основном касается ОПУ, измерительных трансформаторов, ну и перекладки кабелей. Поэтому её достаточно сложно обнаружить. Но предполагаю, что подобная реконструкция в украинской энергосистеме проводилась.
Так что, как ни странно, повреждения ОПУ, крайне неприятные в обычное время, в военное вряд ли принесут сиюминутный результат в виде длительного выхода атакованной подстанции из строя. А массированная атака на ОПУ, которая реально могла привести к развалу энергосистемы, очевидно не планировалась – именно из-за нежелательности данного исхода. Так что основной целью ударов по украинской энергосистеме стали силовые трансформаторы (можно выделить даже особо пострадавшую группу – силовые автотрансформаторы 330/110 кВ).
Защитить подобную тушку крайне тяжело, поэтому если что-то долетело, то с ним можно попрощаться. Однако это не отменяет мер по локализации удара, потому что трансформаторов на подстанции, как правило, несколько, поэтому желательно сделать так, чтобы осколки от взрыва одного из них не повредили соседей. Простейшим видом подобной защиты является противопожарная перегородка, применяемая в нормальных условиях для изоляции близкорасположенных трансформаторов, особенно однофазных. Но стандартной перегородки от более-менее серьёзного прилёта не хватает (о чём свидетельствует сгоревший средний автотрансформатор 400/330 кВ на Бурштынской ТЭС), поэтому желательно присутствия между трансформаторами более капитального сооружения. Например, закрытое распредустройство (ЗРУ). Удачная, с точки зрения противодействия ударам, компоновка подстанции имеется на ПС 330/220/110 Львов-Южная.
Очевидно, что под удар попадали и распредустройства (точно – Ладыжинская ТЭС и ПС Залютино). Тут можно отметить, что для стандартного устройства с гибкой ошиновкой подобные удары не особо фатальны, благо оборудования на замену должно хватать, а расходников (собственно ошиновки (проводов), изоляторов и арматуры) можно даже подогнать из Европы. Другое дело, если распредустройство не стандартное, например, с жёсткой ошиновкой или вообще комплектное с элегазовой изоляцией (КРУЭ).
Жёсткая ошиновка позволяет уменьшить токоизолирующие расстояния и, соответственно, уменьшить размеры распредустройства. Однако, с точки зрения защиты от удара, это совсем не преимущество, а ровно наоборот, так как сила удара уменьшается обратно пропорционально кубу расстояния. Плюс при жёсткой ошиновке не происходит демпфирование удара (у гибкой роль демпфера играют свободно отклоняющиеся гирлянды изоляторов), поэтому он передаётся по всей ошиновке – с возможным разрушением шинных опор. Ну и так как жёсткая ошиновка – это набор, в основном, металлических конструкцией, то после удара мы получим комплект порванного, погнутого, перекрученного металла, который надо будет либо целиком менять, либо наращивать, разгибать и раскручивать…
И совсем уж неприятно будет при попадании в КРУЭ (которых, правда, на Украине не больше трёх, не считая КРУЭ 500 кВ на ПС Кременная, которая всё равно не работает (и не подходит к КРУЭ 330 кВ)).
Напомню, что КРУЭ фактически представляет из себя систему труб (шинопроводов), совмещённых с соответствующим оборудованием, аналогичным по функциям обычному оборудованию ОРУ (выключателями, разъединителя и т.д.), внутри которых располагается ошиновка, соединяющая это самое оборудование.
Вместо воздуха используется элегаз (гексафторид серы, SF6), очень инертный газ с высоким пробивным напряжением – примерно в три раза выше, чем у сухого воздуха. Соответственно, любая дырка в этой конструкции приводит к утечке элегаза и последующему пробою на корпус. С учётом того, что речь у нас о напряжении 330 кВ, то последствия воздействия электрической дуги для металлоконструкций КРУЭ будут весьма плачевны. Плюс всё, что говорилось про жёсткую ошиновку, верно и в данном случае с одним уточнением – серьёзно повреждённые конструкции распредустройства на месте починить не получится, это чревато последующей аварией. Поэтому их можно только заменить. Конечно, комплект ЗИП к подобным устройствам прикладывается, но вряд ли он рассчитан на боевое воздействие.
В качестве вывода ещё раз повторю свою мысль от 11.10.2022 – наши удары по украинской энергосистеме планировали очень умные и опытные люди, поэтому в рамках заданных ограничений они сделали всё что можно.
Украинская энергосистема. Полгода ударов. Часть 1. Всё было зря?
Украинская энергосистема. Полгода ударов. Часть 2. Что будет?