Найти в Дзене
Сам себе энергетик

Защита энергообъектов от ударного воздействия

Статью я начал писать ещё в ноябре, но до недавнего времени не очень был уверен, что одно из ударных средств (FPV-дроны) вообще используется против энергообъектов. Теперь уверен, что используется. Плюс, уже можно точно сказать, что украинская программа по защите электроподстанций не совсем работает: то ли не выполнили, то ли что-то пошло не так…

Атаки энергообъектов – отнюдь не наше изобретение, их мордовали все воюющие стороны, естественно, в силу своих возможностей.

Например, удар английской авиации по водохранилищам Рура в ходе операции «Порка» в мае 1943 года привёл к полному разрушению и подвернувшихся под руку гидроэлектростанций.

К тому же электроэнергетика - это всего лишь часть экономической системы государства, а навредить вражеской экономике старались с незапамятных времён. Другое дело, что до недавнего времени воздействовать на объекты, удалённые от линии фронта, могли лишь какие-нибудь диверсанты, но с появлением сначала авиации, а потом и дальнобойных ракет, дело, что называется, пошло.

Как правило, воздействуют на энергообъекты вполне себе обычными вооружениями. К специализированным средствам поражения можно отнести навскидку, разве что английские «прыгающие бомбы» и американские «графитовые бомбы».

Стоит отметить, что, несмотря на исключительную важность электроэнергетики для экономики, энергообъекты, как правило, слабо защищены от ударного воздействия. Причина этого проста – обеспечение приемлемой защищённости, например, крупной электростанции экономически не выгодно, строительство (и эксплуатация) подобного объекта нанесёт удар по экономике, сравнимый с самим ударом. Угроза же со стороны (как и террористическая опасность) считалась не очень большой, хотя бы в силу невозможности доставки к объекту большого количества взрывчатки.

Можно, конечно, вспомнить Крымский мост, но всё-таки объект общего пользования (даже с контролем) и режимный объект – вещи несопоставимые по уровню охраны (естественно, при условии её нормальной организации).

Поэтому частенько можно наблюдать практически незащищённые энергообъекты прямо в городской застройке.

Силовые трансформаторы 330 кВ на Трипольской ТЭС, кадр из гугло-панорам. Слева внизу – крыша едущего мимо легкового автомобиля. Если что - это самая крупная электрогенерация в районе Киева (1,8 ГВт).
Силовые трансформаторы 330 кВ на Трипольской ТЭС, кадр из гугло-панорам. Слева внизу – крыша едущего мимо легкового автомобиля. Если что - это самая крупная электрогенерация в районе Киева (1,8 ГВт).

Стоит упомянуть постоянно мелькающую тему про то, что советские энергообъекты строились с расчётом на ядерную войну. Здесь имеет место обычная подмена понятий – почему-то подобное заявление начинают относить к отдельным энергообъектам, а не к энергосистеме вообще. По факту же, это вполне себе обычная функция энергосистемы – обеспечивать общую работоспособность даже при отключении одного из элементов, пусть даже очень важного. Никто не отменял обычные аварии (иногда даже очень катастрофические), связанные с природными явлениями (Фукусима), техногенными катастрофами или пресловутым человеческим фактором (Чернобыль). А так готовность энергообъекта к военным действиям часто ограничивается просто наличием бомбоубежища для дежурного персонала…

Однако битва за украинскую энергосистему наглядно продемонстрировала, что в век всеобщей электрификации и цифровизации, наличие или отсутствие электричества – это весьма важный фактор функционирования государственной машины.

Соответственно, украинцы ещё в ходе массированных ударов по энергосистеме начали разрабатывать планы по пилению денег её защите.

Изначальная версия плана по защите энергообъектов (19 ПС: 5 – 750 кВ, 1 – 400 кВ, 13 – 330 кВ). Как видим по срокам – минимум декабря 2022 года
Изначальная версия плана по защите энергообъектов (19 ПС: 5 – 750 кВ, 1 – 400 кВ, 13 – 330 кВ). Как видим по срокам – минимум декабря 2022 года
Более поздний и более полный план с разделением зон ответственности (взято отсюда - https://hvylya.net/analytics/282974-beton-na-krovi (нужен ВПН), автор больше по деньгам, хотя и технические вопросы задаёт грамотные)
Более поздний и более полный план с разделением зон ответственности (взято отсюда - https://hvylya.net/analytics/282974-beton-na-krovi (нужен ВПН), автор больше по деньгам, хотя и технические вопросы задаёт грамотные)

Небольшой комментарий к плану. У нормального энергетика сразу возникает вопрос – а где на этом хитром плане электростанции? Ежу ж понятно, что при отсутствии электрогенерации распределять банально будет нечего, а мощных генераторных трансформаторов на Украине примерно в три раза меньше (по крайней мере было), чем автотрансформаторов 750 и 330 кВ. Защита приграничных ПС выглядит бесполезной (есть возможность жахнуть по ней из банального армейского РСЗО, скорее всего именно от него постоянно страдает Кураховская ТЭС)), как и ПС 400 кВ Мукачево (она больше к европейской энергосистеме относится, чем к украинской, соответственно, это уже фактически война с Европой, где найдутся цели и поважнее). С другой стороны, совсем уж идиотизмом не страдают – не планируется защита ОРУ ЧАЭС (бесполезно, до границы с Белорусью меньше 15 километров) и ПС 750 кВ Североукраинская (в значительной степени утратила свой функционал, превратившись фактически в РП 330 кВ). Любопытно, что в одесском энергоузле выделена не ПС 330 кВ Усатово, которая фактически в самой Одессе и расположена, а ПС Аджалик-330.Это объясняется границей с Молдовой и Приднестровьем, гарантирующей электроснабжение южной, западной и северной части Одесской области (и частично – самой Одессе).

Предполагается 3 степени защиты:

1) Габионы. Это всякие насыпные конструкции, простейшей из которых является банальный мешок с песком;

Их полезность, ПМСМ, под вопросом, но зато дёшево и быстро.

2) Монолитные ж/б конструкции.

При правильном (!) применении – вещь всё-таки полезная, но очень недешёвая.

Собственно, тут и расположился основной пилёж: на 22-х особо важных ПС (красных), на которых работы вело Агентство восстановления предполагается установить 89 железобетонных конструкций для защиты автотрансформаторов– «будок Найема». На 7 из них (значок побольше, логика их выбора не совсем ясна) – планируется ещё и ОРУ защитить монструозными конструкциями – «черепахами Найема». На 63 подстанциях, восстанавливаемых самим Укрэнерго, будут устанавливаться 144 конструкции для защиты автотрансформаторов – «будки Кудрицкого».

3) Самая надёжная в нормальных условиях – ПВО.

Здесь нужно понимать целый комплекс мер: от всяких Пэтриотов, обеспечивающих прикрытие больших зон (соответственно, в крупных энергоузлах – нескольких энергообъектов),

Посмотрим, насколько это эффективно на примере крупного энергообъекта (мощной теплоэлектростанции или крупной электроподстанции 330 или 750 кВ).

На энергообъекте можно выделить три категории защищаемых объектов:

1) Здания. Тут следует выделить основные: главные корпуса электростанций, высоковольтные закрытые распредустройства (ЗРУ) и общеподстанционные пункты управления (ОПУ) подстанций, и второстепенные: всякие насосные, аккумуляторные и т.д.

Как правило, это достаточно большие капитальные сооружения с кирпичными/железобетонными стенами (хотя, естественно, не исключаются и сэндвич-панели) на серьёзном ленточном фундаменте из железобетонных блоков (опять же не исключаются и другие виды фундамента, например, свайный).

2) Открытые распредустройства (ОРУ). Выключатели, разъединители, измерительные трансформаторы и т.п., плюс ошиновка.

ОРУ 330 кВ ПС 750 кВ Киевская. Казалось бы много чего на незначительном расстоянии. А на самом деле – куча дохлых (т.е. сложно поражаемых) элементов, частично поднятых на серьёзную высоту, на площадке примерно 200х175 метров. И это при жёсткой ошиновке, совсем не характерной для украинских подстанций
ОРУ 330 кВ ПС 750 кВ Киевская. Казалось бы много чего на незначительном расстоянии. А на самом деле – куча дохлых (т.е. сложно поражаемых) элементов, частично поднятых на серьёзную высоту, на площадке примерно 200х175 метров. И это при жёсткой ошиновке, совсем не характерной для украинских подстанций

С одной стороны, поражаемых элементов вроде бы навалом. С другой – далеко не все из них критически важны (даже выключатели) плюс в качестве защиты у них выступают солидные расстояния между элементами.

3) Силовые высоковольтные трансформаторы и автотрансформаторы.

Компактный, горючий, достаточно сложный, очень важный (но всё-таки стальной) аппарат.

Группа автотрансформаторов 750/330 кВ на ПС 750 кВ Киевская. Видно, что автотрансформатор – это не совсем просто металлический ящик, также можно оценить разделение противопожарными перегородками и уходящую вверх ошиновку, препятствующую защите сверху
Группа автотрансформаторов 750/330 кВ на ПС 750 кВ Киевская. Видно, что автотрансформатор – это не совсем просто металлический ящик, также можно оценить разделение противопожарными перегородками и уходящую вверх ошиновку, препятствующую защите сверху

Теперь посмотрим на поражающие средства, их можно разделить на четыре основных класса:

1) Дроны со сбросом;

2) FPV-дроны;

3) «Мопеды» и прочие дальнобойные дроны-камикадзе;

4) Различные ракеты.

Естественно, энергообъект, находящийся недалеко от линии фронта, может подвергаться воздействию и других, более распространённых, боеприпасов.

Рассмотрим возможную защиту объектов от разных поражающих средств.

Здания

Наличие крыши обеспечивает неплохую защиту от дронов со сбросом (естественно, сбросы бывают разные, как и крыши). Также со зданиями будут испытывать проблемы FPV-дроны – очевидно, что серьёзные повреждения от них могут быть только при попадании в дверные или оконные проёмы (есть, конечно, проходные изоляторы у ЗРУ или системы кондиционирования у ОПУ, но это как-то мелко), которое достаточно просто купируется дисциплинированностью персонала (двери) и стальными решётками (окна). С «мопедами» посложнее – всё-таки такое количество взрывчатки вполне в состоянии проломить капитальную стену или плиту перекрытия (пример – здание на ОРУ 330 кВ Ладыжинской ТЭС). А уж серьёзная ракета проламывает и капитальные стены главных корпусов электростанций (Криворожская и Бурштынская ТЭС). Соответственно, для защиты от подобных средств нужно наращивать толщину имеющихся стен/перекрытий – кирпичами, железобетоном или даже стальными пластинами. Однако это достаточно проблематично – подобное наращивание приводит к росту нагрузки на фундамент, соответственно, и он тоже нуждается в значительном усилении, что затруднительно (а иногда и вряд ли возможно за адекватные деньги).

Никто не отменяет, правда, старые добрые мешки с песком, но их нужно навалить много, плюс наиболее уязвимое направление от «мопедов» и ракет – это крыша, на которой раскладывание этих мешков приводит опять же к росту нагрузки на фундамент. По этой же причине будет неэффективно и строительство каких-либо дополнительных защитных стенок.

ОРУ

Для ОРУ все средства поражения представляют опасность, но, опять же, сильно разную. Дроны со сбросом и FPV-дроны, ввиду своей маломощности могут повредить, скорее всего, только один элемент (если по уму – то это выключатель), соответственно, такой удар будет аналогичен банальной аварии на одном элементе, что в теории должно без особых проблем отрабатываться автоматикой подстанции – т.е. их применение по распредустройству в общем бессмысленно.

Прилёт «мопеда» или ракеты – более опасен (особенно, если знать схему и попасть куда надо), за счёт большей мощности заряда и разлетающихся осколков. Защищать от них можно двумя способами: либо защищаем наиболее ценные элементы (выключатели), либо строим здоровенный бункер для защиты ОРУ целиком (что реализуется украинцами).

А ещё можно накидать по ОРУ тех же стенок из мешков с песком. Не сказать, чтобы они совсем ничего не защищают – какая-то часть осколков, естественно, будет ими улавливаться. Но с учётом того, что большая часть высоковольтного оборудования располагается достаточно высоко (см. фото выше), полноценную защиту мешками не обеспечить.

Выключатель, при желании (и возможности по размерам), можно вообще убрать в отдельную (на один или несколько) ж/б коробку с проходными изоляторами – в отличии от силовых трансформаторов греется он слабо. Без коробки же можно ограничиться железобетонными перегородками по типу противопожарных – конкретный выключатель они вряд ли спасут, зато помогут локализовать последствия, защитив соседние выключатели.

Для понимания, как может выглядеть «коробка» для трансформатора или выключателя (по факту это закрытый переходной пункт 110 кВ). Сразу видно два уязвимых места - это проходные изоляторы (на стене слева) и ворота для оборудования (на стене справа). В случае трансформатора эти ворота будут поболее плюс, скорее всего добавятся вентиляционные решётки.
Для понимания, как может выглядеть «коробка» для трансформатора или выключателя (по факту это закрытый переходной пункт 110 кВ). Сразу видно два уязвимых места - это проходные изоляторы (на стене слева) и ворота для оборудования (на стене справа). В случае трансформатора эти ворота будут поболее плюс, скорее всего добавятся вентиляционные решётки.

Защита же всего ОРУ представляется достаточно бессмысленным и очень дорогим делом (подозреваю, что именно это тут и сыграло свою роль – с больших объёмов воровать проще):

1) Всегда найдётся ракета помощнее – не представляю, какова должна быть толщина железобетона для защиты от «Кинжала»;

2) У этой конструкции по любому будут слабые места – ввода. Даже если организовать ввод через проходные изоляторы, убрав таким образом открытые проёмы, то слабым местом станут сами изоляторы, отнюдь не являющиеся образцами стойкости;

Можно, конечно, замутить кабельные ввода, что даже по меркам даже описываемой защиты выглядит извращением. Но и тут есть уязвимый элемент – кабельная муфта.

Вот так выглядит самый простой переходной пункт 330 кВ: кабельные муфты установлены на стойках, в качестве защиты от перенапряжений применяются ОПН на опоре
Вот так выглядит самый простой переходной пункт 330 кВ: кабельные муфты установлены на стойках, в качестве защиты от перенапряжений применяются ОПН на опоре

3) Сие сооружение потребует дополнительных эксплуатационных издержек – покраски, очистки от грязи пыли, снега, защиту от животных. Если же под него залезут ещё и силовые автотрансформаторы – то ещё и охлаждения.

Загнать ОРУ под эти «черепахи» можно применением по ним кассетных боеприпасов, против этого оружия какие-либо либо полумеры бесполезны – слишком много поражающих элементов. Но до этого пока не докатились.

Трансформаторы

Если уж браться защищать электростанцию/электроподстанцию, то генераторные трансформаторы/автотрансформаторы – первые кандидаты на защиту, что и подтверждается украинскими планами. Силовой трансформатор куда меньше ОРУ (да и зданий тоже), казалось бы, и защитить его проще. Однако есть нюансы, рассмотрим защиту трансформатора от различных средств поражения более внимательно:

1) Дрон со сбросом. Трансформатор для него весьма удобная цель, потому что, как правило, вводные изоляторы располагаются сверху, там же находится и ошиновка, весьма ограничивающая возможность механической защиты. Соответственно, граната (обычная или РПГ) сбрасывается так, чтобы повредить изоляторы, радиаторы охлаждения или маслобак, или пробить корпус самого трансформатора.

Вид на силовой трансформатор с дрона со сбросом. Видна обмотка вводов и бесполезные в данном случае для защиты трансформаторы «габионы», мешки с песком
Вид на силовой трансформатор с дрона со сбросом. Видна обмотка вводов и бесполезные в данном случае для защиты трансформаторы «габионы», мешки с песком

Хватает и способов защиты: сетка, натянутая выше ошиновки (при возможности), стальной лист на уровне креплений вводных изоляторов (в том числе накрывающий радиаторы), защита самих изоляторов.

Как ни странно, защиту изоляторов можно выполнять не только намоткой каких-либо непроводящих материалов, но и деревянными или даже стальными «стаканами» - вопрос правильного расчёта и прямости рук. Дело в том, что солидная длина вводов защищает не от пробоя по воздуху, а от перекрытия по поверхности изолятора, именно поэтому сам изолятор имеет ребристую поверхность – таким образом увеличивают путь утечки.

Железобетонная же конструкция для дрона со сбросом практически не пробиваема.

2) FPV-дрон. С точки зрения возможности нанесения удара – самый опасный противник, потому что даже в случае ж/б коробки найдётся либо путь вдоль ошиновки, либо проходной изолятор, либо кабельную муфту. Впрочем, в двух последних вариантах сам трансформатор остаётся невредим (но нерабочим).

Вид на силовой трансформатор со стороны атакующего его FPV-дрона (ещё одно уязвимое место – ящик управления, если даже не смертельно, то достаточно надолго)
Вид на силовой трансформатор со стороны атакующего его FPV-дрона (ещё одно уязвимое место – ящик управления, если даже не смертельно, то достаточно надолго)

Вопрос, правда, в точности попадания и достаточности заряда для нанесения серьёзных повреждений.

3) «Мопед». С одной стороны, мощность заряда позволяет ему не обращать внимание на всякую шелупонь, помогающую против дрона со сбросом (кроме, разве что сетки, но и то вряд ли). С другой, никакая пробивная способность делает его неэффективным против железобетона. Однако у «украинских будок» по любому будут уязвимые места: ввода (либо открытое место под гибкую ошиновку, либо проходные изоляторы, либо кабельные муфты), вентиляционные отверстия (силовой трансформатор очень неплохо греется, поэтому без них никак) либо системы охлаждения (в качестве бреда – можно охлаждать и кондиционированием, только при этом появится другое уязвимое место – сами кондиционеры), ну и банальные входы никто не отменял – к трансформаторам должен быть доступ, да и замена самих их должна быть предусмотрена.

4) Ракета. Тут всё просто – уязвимые места для «мопедов» будут ещё уязвимее для ракет. Плюс тут далеко не факт, что поможет и железобетон – пробитые главные корпуса украинских ТЭС подтвердят.

История уже знает достаточно примеров неудачной борьбы железобетона против средств поражения. Собственно, любое укрепление заканчивалось тогда, когда к нему прибывало соответствующее средство поражения. Напомню печальную судьбу немецких бункеров подводных лодок во вторую Мировую. Когда выяснилось, что обычными бомбами они не пробиваются, англичане применили против них тогдашнюю вундервафлю – бомбы «Толлбой», успешно пробивших несколько метров железобетона.

Итак, какой вывод можно сделать?

1) Всякие локальные меры защиты, типа тех же мешков с песком, имеют ограниченную и избирательную (т.е. против каких-то средств поражения работают, против каких-то – нет) эффективность. Пожалуй, наиболее эффективное применение – в прифронтовой зоне, где вероятность прилёта лёгкого дрона куда больше, чем «Калибра» или «Кинжала». Но там может прилететь и банальный снаряд РСЗО, которому все эти фигнюшки по барабану. В тыловых же районах роль их заграждений сводится к возможной локализации удара (и то сомнительной).

2) Железобетонные монолитные конструкции, конечно, защитят своих подзащитных от лёгких дронов (которые им, в общем-то, не грозят в виду большой удалённости от линии фронта), но всё равно не смогут гарантировать работоспособность энергообъекта – уязвимые места всё равно останутся. Степень же защиты от «мопедов» и, особенно, ракет – вопрос открытый.

3) Ключ от украинской энергосистемы – это всё-таки не распределительная сеть, а достаточно ограниченное количество крупных электростанций, в первую очередь, трёх АЭС. Даже если оставить атомные электростанции в покое, то остаётся немало теплоэлектростанций, которые в прошлом году получали по разным местам, включая главные корпуса и генераторные трансформаторы. Крайне сомнительно, чтобы украинцы как-то особо преуспели в деле их пассивной защиты: как описано выше – абсолютной защиты просто не существует. А там количество реально важных элементов – не пара сотен, как в случае с подстанциями, а несколько десятков.

Заключение. Последние прилёты по подстанциям Укрэнерго показали, что принимаемые меры оказались недейственными – отключения всё равно последовали. Соответственно, самый опасный для украинской энергосистемы сценарий, с одновременным ударом по подстанциям, примыкающим к АЭС, с последующим сбросом нагрузки и их аварийным остановом – никуда не делся. Зато у кого-то наверняка прибавилось денежек…