Можно сказать, что к годовщине. Получилось многовато, поэтому разделил на две части.
Вступление. Статья не истина в последней инстанции, это скорее попытка понять логику происходящего. Я тоже переболел «тотальным блэкаутом», «договорняками» и т.д. Но сейчас у меня, в общем, никаких серьёзных вопросов к нашему МО не осталось, логика действий в общем ясна. Чего и всем желаю.
В предыдущих частях мы разобрались (надеюсь) зачем нужны веерные отключения, как работает нормальная энергосистема и как примерно придётся работать украинской. Теперь же поговорим про главную мечту чрезмерно патриотической общественности – блэкаут на Украине, что это вообще такое и чего всё-таки можно ожидать.
Сначала – небольшой облом. Тотальный блэкаут ака полное отсутствие электроэнергии на всей территории Украины возможен только в случае глобального конфликта ака Третья Мировая. До этого свет будет обеспечиваться, как минимум (в порядке возрастания вероятности проблем с этими источниками):
1) Распределительными устройствами 35-110-150 кВ АЭС (110 кВ на РАЭС, 35 и 150 кВ – на ЮУАЭС). В отличие от более высоковольтных сетей, с резервами электрооборудования тут всё должно быть неплохо. Подробнее про АЭС дальше;
2) Многочисленной мелкой генерацией (мелкие ТЭЦ и ГЭС, СЭС, ВЭС, ДЭС, ГПЭС, МТЭС, может и забыл чего ещё). Её, конечно, можно потихоньку изжить, но тут возникают вопросы необходимости и затрат;
3) Западноукраинской сетью 220 кВ. Она неплохо развита (особенно в Закарпатье и Львовской области), имеет несколько выходов за бугор (1 – в Польшу и 2 – в Венгрию) и, главное, самый уязвимый её элемент – автотрансформатор 220/110 кВ – широко распространён в Европе, более транспортабелен и теоретически лучше защищаем, чем его коллеги 330 и 750 кВ;
4) Молдавской энергосистемой, в частности молдавским (см. ниже) и приднепровским (Молдавская ГРЭС – Подольская – Рыбница) транзитом. Молдавские электросети 10-110 кВ сильно интегрированы с украинскими, настолько, что украинская Бессарабия связана с Молдовой куда прочнее, чем с остальной Украиной.
Это к тому, что тезисы о том, что если мы типа устроим тотальный блэкаут и тогда сдохнут всякие производства дронов и перевозки на электрифицированной тяге – не верны. Не сдохнут – переберутся в районы, где будет электроэнергия. Если уже в основном не перебрались.
Итак, блэкаут, или авария в энергосистеме - нарушение нормального режима всей или значительной части энергетической системы, связанное с повреждением оборудования, временным недопустимым ухудшением качества электрической энергии или перерывом в электроснабжении потребителей.
Как видим, определение очень широкое, разве что территориально как-то ограниченное. Поэтому, очевидно, неплохо бы ввести какую-то дифференциацию блэкаутов хотя бы по двум показателям: территориальный охват и продолжительность.
С территориальным охватом всё достаточно просто – за основу можно принять структуру управляющего органа украинской (нас же Украина интересует? Хотя российская структура, в общем, аналогична) энергосистемы - НЭК «Укрэнерго». Она состоит из 4 территориальных управлений обслуживания сети (ТУОС, по-украински – ТУОМ), которые, в свою очередь, на 15 региональных центров обслуживания сети (РЦОМ, т.е. каждый 1-2 области). Соответственно, чем выше подразделение по внутренней иерархии затрагивает блэкаут – тем выше его уровень: 3-й уровень – блэкаут в пределах РЦОМ (одна-две области), 2-й – ТУОМ (регион), 1-й уровень – всей энергосистемы.
Исходя из этого, знаменитый московский блэкаут 2005 года– 2-го уровня, а питерский 2010 – 3-го. Украинские же блэкауты периода СВО – всякие разные, для системы напряжений 750/330/110 кВ выпадение любой ПС 330 кВ приводит к серьёзным отключениям.
С продолжительностью сложнее. Придётся пробежаться по категориям электропотребителей, их четыре:
1) Особая (обычно её относят к первой, но с оговоркой). Электроснабжение данной категории осуществляется от двух независимых источников с автоматическим вводом резерва (АВР, т.е. при отключении одного источника электроэнергии автоматически подключается другой) и собственного источника электроэнергии. Теоретически, время отключения вообще отсутствует, фактически – от состояния этого самого источника, систем его подключения и компетентности персонала;
2) Первая – собственный источник исключается, остаются два внешних независимых, с АВР. Тут уже и теоретически возможны проблемы – если оба источника гаснут, то потребитель остаётся без электроэнергии;
3) Вторая – исключается АВР. Соответственно, включение резервирующей линии производится вручную и выделяется на это один час (достаточно условный, естественно);
4) Третья – без резервирования. Именно эта категория имеет чётко оговоренное время возможных отключений – 24 часа за раз или 72 часа в год. У остальных категорий время возможного отключения оговаривается отдельно, при этом оно не может превышать времени отключения для третьей категории.
Любопытно, что категория конечных потребителей растёт от их количества. Условная квартира имеет 3-ю категорию, до домового распределительного щита (РЩ) или трансформаторной подстанции (ТП) она не имеет резервирования. РЩ или ТП могут иметь 2-ю или даже 1-ю категории, в зависимости от оборудования. Электрическая подстанция (ПС), от которой питаются ТП – точно 1-я. Хотя и не без исключений – в российской энергосистеме попадаются ПС, имеющие снабжение по одной ЛЭП, т.е. все её потребители по умолчанию 3-я категория (или особая).
Соответственно, по продолжительности блэкауты можно разделить на непродолжительные (до 24 часов), когда в силу большого территориального охвата без электроснабжения оказываются потребители первой и второй категорий, но ещё не превышаются временные нормы по отключениям третей категории, и продолжительные – когда эти нормы превышаются.
Получается, что наш оселок – московский блэкаут 2005 года – является непродолжительным блэкаутом 2-го уровня.
Но тут мы сталкиваемся ещё с одним критерием оценки блэкаута – продолжительностью послеаварийного режима.
У энергосистемы, применительно к авариям, существуют три режима: нормальный (или доаварийный), аварийный – энергосистема функционирует с какими-либо отключенными элементами (ЭС, ЛЭП, ПС), соответственно, при этом часть потребителей отключена или ограничена по энергопотреблению, и послеаварийный – когда электроснабжение потребителей, в общем, восстановлено (но некоторые элементы системы всё равно отключены).
Для блэкаутов мирного времени, происходящих в энергосистеме с нормальной резервируемостью как распределительной сети, так и генерируемой мощности, с точки зрения конечных потребителей нормальный и послеаварийный режим, в общем, одинаков. Ни московский блэкаут 2005 года, когда сгорели с концами две автотрансформаторные группы 500/220 кВ (т.е. ПС 500/220/110 кВ Чагино практически развалилась на РП 500 кВ и ПС 220/110 кВ), ни авария на Саяно-Шушенской ГЭС, когда единомоментно из энергосистемы вывалилось 4,5 ГВт (это примерно две украинские АЭС), не привели к продолжительным отключениям/ограничениям (см. выше) потребителей.
А вот для блэкаутов военного времени, связанных с серьёзными повреждениями распределительной сети и/или основной генерации, характерны как раз весьма продолжительные (в кампанию 2022-2023 годов – 4 месяца) ограничения энергопотребления в виде веерных/аварийных отключений.
Таким образом, тотальный блэкаут на Украине можно определить как системную аварию, охватывающую максимально возможную территорию, и приводящей к максимально продолжительным отключениям/ограничениям энергопотребления.
Теперь перейдём к «упущенным возможностям» (с точки зрения патриотической общественности) или «несостоявшимся планам тирана» (с точки зрения украинской пропаганды).
Для начала несколько чисел. На контролируемой Киевом территории Украины находились/находятся (на октябрь 2022 года):
1) Автотрансформаторные группы 750/330 кВ ПС 750 кВ – 13, примерно 52 автотрансформатора (с учётом резерва (который точно работоспособен) и заменённых (которые возможно работоспособны));
2) Шунтирующие реакторы 750 кВ (тоже только ПС) – 20 групп (60 шт.);
3) Автотрансформаторы 220-400 кВ (на ЭС (кроме АЭС) и ПС) – около 350 шт.;
По массовости можно оценить так (в порядке убывания) – 330/110, 330/150, 220/110, 400/220, 330/220, 400/330. При этом автотрансформаторы 220/110 и 400/220 кВ вполне распространены в Европе (могут быть достаточно легко заменены), автотрансформаторы 330/110 кВ распространены слабо (ограниченная замена), автотрансформаторы 330/150 – вообще отсутствуют. Классы 400/330 и 330/220 кВ – штучные экземпляры и, скорее всего, уже выбиты безвозвратно (хотя на Бурштынской ТЭС видны поползновения на бункеры для них).
4) Энергоблоки ТЭС/ТЭЦ – 72 (с учётом нерабочих и/или демонтированных на начало СВО);
Почему учитываю нерабочие – надеюсь понятно, переход в состояние «рабочий» достаточно непродолжителен. С демонтированными сложнее – но общая логика такая же: остаётся место под установку, остаются сети – т.е. через более продолжительное время, но может быть установлен другой агрегат.
5) Гидроагрегаты ГЭС – 87 (аналогично, 44 из них капсульные).
Сети 110-150 кВ и ниже (включая генерацию) всерьёз учитывать не стоит – без перечисленных групп их работа будет иметь сильно очаговый характер (тем ниже напряжение, тем меньше возможный радиус электроснабжения подобных очагов). К тому же ничего не мешает прилетать на огонёк куда более массовым, но опасным для таких напряжений, средствам поражения.
Смотрим украинские данные по прилётам. В кампанию 2022-2023 годов Укрэнерго насчитало 255 попаданий по объектам украинской энергосистемы. На текущий момент – уже больше 1000. Исходя из этого, составим следующую таблицу:
Пять описанных групп в таблице дополнены тремя надгруппами (и добавлено «итого», для суммарной оценки), привожу их описание и возможные результаты воздействия:
1) Силовое оборудование 750 кВ. Его выбивание чревато параличом сети 750 кВ, что серьёзно затрудняет работу АЭС, ухудшает связность энергосистемы, особенно по направлению Центр (ПС Винница-750) – Юг (ЮУАЭС) – Восток (ПС Днепровская и Запорожье-750), и ограничивает трансграничные перетоки (ВЛ 750 кВ Западноукраинская – Саболчбака примерно треть по возможной пропускной способности всех трансграничных ВЛ);
2) Автотрансформаторы 220-750 кВ. При их уничтожении электроснабжение потребителей возможно только по сетям 110-150 кВ, т.е. фактически сведётся к районам вокруг ЭС, имеющих соответствующие ОРУ (например, ХАЭС такого распредустройства не имеет, соответственно, даже у её города-спутника Нетёшина будут проблемы с электроэнергией).
Энергоснабжение потребителей идёт только с ОРУ 150 кВ электростанций и ниже. В таком случае ВЛ 220-750 кВ используются только для перетоков между ЭС (ПС при этом работают как распределительные пункты (РП)) и неиспользующиеся линии придётся отключить, чтобы не забивать энергосистему избыточной реактивной мощностью.
Фактически это куда более жёсткий вариант отключений кампании 2022-2023 годов – потребители на большом расстоянии от генерации на 35-150 кВ рискуют сидеть без света практически круглосуточно. А где-то, наоборот, практически ничего не изменится, разве что добровольно-принудительные отключения не введут.
3) Генераторы основной генерации (ТЭС/ГЭС/ТЭЦ). В этом случае речь идёт об уничтожении большей части (около 55%) установленной мощности (причём практически поголовно – балансирующей и маневровой).
Тут потребители снабжаются как обычно, ОРУ ЭС работают как РП. Вроде как бы и ничего, но в системе жуткий дефицит мощности (т.е. снова веерные/аварийные отключения). И тоже, скорее всего, часть линий будет отключена по той же причине – чтобы из-за недогрузки не забивать энергосистему реактивкой.
А это более жёсткий вариант кампании-2024, сейчас, напомню, в работе большая часть мощных ТЭЦ и ГЭС, да и ТЭС отнюдь не полностью прибиты.
Фактически любой из этих вариантов значительно хуже реально происходившего, причём достаточно быстро достижим. Но в реальности всё несколько сложнее.
Продолжение следует (надеюсь - завтра)…