Як влаштовано енергосистему України і чому російські ракети залишили країну без світла

Давайте поговоримо про енергетику. Про те, “як воно працює”, чого хочуть орки і що вони роблять.

Як працює енергосистема в принципі

Перше, що ви повинні знати, система генерує рівно стільки, скільки споживає вся країна. ні ватом більше, ні ватом менше.

У цьому й складність: якщо загальне навантаження по країні 15 000 МВт, значить стільки ж вся генерація і має проводити зараз.

На малюнку 1 – сезонність споживання за 2018-2019-2020 роки.

Як бачимо, є рівень, нижче за який споживання не опускається. Назвемо його базовою.

Базове споживання можуть закривати лише атомні електростанції. Їхня головна перевага – вони генерують багато і дешево. Це найдешевша електроенергія в Україні.

Їхній головний недолік – не можна швидко змінювати обсяг генерації (рис. 2 – показує графік споживання за 1 день; АЕС мають постійне навантаження). АЕС взагалі люблять, щоб «якщо виставили проектну потужність та забули про неї».

Тому АЕС ідеально підходить для задоволення “базового” споживання країни.

Виникає питання: як зробити, щоб графік генерації рухався за графіком споживання? (диспетчер, керуючий мережею, знає це заздалегідь досить точно, яке саме буде споживання на основі історичних даних та прогнозу погоди)

Для цього є так звана «маневрова генерація». Те, що може як збільшувати, так і зменшувати кількість електроенергії, що генерується.

Цю змінну генерацію забезпечують – ТЕС (теплові електростанції). Основне паливо для них – вугілля та газ.

Є ще ТЕЦ – Теплоелектроцентраль. Вона генерує як електрику (як і ТЕС), і гарячу воду. ТЕЦи «активуються» взимку, коли розпочинається опалювальний сезон.

Є ще зелена енергетика та гідроелектростанції, але для нашої розмови, щоб спростити, говоритимемо лише про АЕС та ТЕС (база + маневрова генерація).

Далі – енергомережі. Вводимо ще одного гравця – Укренерго. Ця компанія в Україні управляє всіма мережами (наказує всім обленерго та генерації, що робити). Завдання головного диспетчера країни – відповідати за цей «баланс» виробництва, передачі та споживання електроенергії. По всій країні. 24 години на добу, 365 днів на рік.

Отже, щойно генерація ” виробила ” електроенергію, її треба ” передати ” споживачеві. Це робиться через мережу. Дивіться рисунок 3 – ось вони.

Мережі бувають різних класів напруги. Умовно кажучи, що вищий клас напруг, то більше електроенергії може передати така магістраль із меншими втратами. Хорошою аналогією буде “широкий автобан” для електрики.

Тобто, якщо є десь область великої генерації і область великого споживання, їх вигідно з’єднати 750 кВ по лінії.

Крім цього (для передачі енергії по всій Україні), ми використовуємо ще мережі 330 кВ + ще кілька ділянок по 220 кВ (далі на локальному рівні потужність падає ще нижче, але ми тут про локальну мову не говоритимемо).

Тобто, це така «магістраль» для електрики. Що напруга – то більше можна передати.

Що робить Росію, щоб залишити Україну без електрики

Особливість енергосистеми в тому, що “генерувати треба стільки, скільки вживаєш”. Тому є дві точки, поразка яких загрожує вибити всю систему:

1. Трансформаторні станції атомних електростанцій (приклад на фото 4). Особливо ті ж 750-ті, тому що їх практично неможливо відремонтувати (бо трансформатори на 750кВ виробляють тільки РФ, країни Середньої Азії та Запорізький Трансформаторний Завод).

Знищуючи такі трансформатори, ворог забирає можливість атомної електростанції віддати значну частину генерації. Після цього АЕС перетворюється на аварійну зупинку. Це дуже небажано для АЕС. Вона не розрахована на регулярні аварійні зупинки. Кожна аварійна зупинка дуже знижує ресурс АЕС.

2. Ключові транспортні вузли. Образно висловлюючись – це найбільші «перехрестя» енергомережі (приклад – на фото 5).

Як видно, мережа є «павутиною», де все пов’язано. При ураженні кількох вузлових підстанцій одночасно система перейде в жорсткий перекіс областей (де або генерується занадто багато електроенергії, або споживається значно більше, ніж виробляється), що викликає автоматичне відключення генеруючих потужностей або навантаження.

У критичні моменти всією мережею управляє складна автоматика, яка може відстежити зміни у напрузі дуже швидко. Щоб не трапилася аварія та обладнання не було пошкоджено під час стрибка або швидкого обвалу напруги, вона просто все відключить.

Таким чином, знищивши кілька вузлових передаючих підстанцій, можна спровокувати каскадний блекаут, коли на якийсь час “вирубається все”.

Саме з цією метою РФ і б’є по цим двом типами цілей! Довго, методично та масово. З 10 жовтня по 13 листопада було щонайменше 6 хвиль, дві з них масові (а саме, 10 та 31 жовтня було випущено близько 100 та 50 ракет відповідно).

Що нам з цим робити: як захиститися від обстрілу

В історії обстрілів енергетичної інфраструктури є 3 ключові показники:

1. Кількість ракет, що потрапили в ціль. Наша мета – не допустити попадань якомога більшої кількості ракет. Це завдання ППО.
2. Захист трансформаторів, якщо ракета потрапляє десь поруч. Потрібно забезпечити додатковий фізичний захист від уламків (адже те, що по трансформаторах стрілятимуть ракетами, у початковому їх дизайні не було передбачено). Наші енергетики влаштовують для трансформаторів різний захист від уламків. Як мінімум у кількох випадках така тактика вже дала результати. Тобто навіть коли ракета пролітає і падає умовно за 100 метрів від трансформатора, вдається відбутися порівняно невеликим ремонтом (тобто його можна зробити швидко).
3. Сам ремонт. Ракета потрапила в ціль, відбій тривоги: вражені цілі критичної інфраструктури буквально оплетають ремонтні бригади (справжні герої), які намагаються відремонтувати пошкодження якнайшвидше.

Нам дуже таланить, що Росія не може здійснити одноразовий запуск 160-200 ракет. Навіть якщо врахувати, що ми можемо збити «переважна більшість» ракет, то 15-20, що долетіли, могли б завдати істотної шкоди нашій енергетичній системі і викликати блекаут всієї системи, яку довелося б «піднімати» кілька днів (що, на жаль, сталося на минулій тижні – ред.).

Нам також щастить, що Росія не може проводити масових обстрілів два дні поспіль. Ефект був би той самий. За день ми не встигаємо відремонтувати те, що вони зруйнували. Якщо б наступного дня прилетіло ще 50-60 ракет, велика ймовірність, що мережа впала б.

Загалом завдання перед керівництвом країни полягає в тому, щоб розробити таку систему оборони та ремонту інфраструктури, щоби ми стабільно могли «ремонтувати швидше, ніж вони руйнують».

Чи вийде у нас виробити таку систему? Принаймні після обстрілу 10 числа Президент провів нараду з послами G7. За результатами зустрічі було оголошено значні додаткові постачання ППО. Також країни Євросоюзу погодилися надати різне електрообладнання (включаючи трансформатори), які дозволяють нам ремонтувати підстанції навіть у разі прямого влучення (тут треба додати, що навіть якщо привезуть саме те, що треба, будь-який ремонт у разі прямого влучання займе місяці. Тому навіть при ефективної та достатньої допомоги наших партнерів ситуація залишається дуже складною)

Також зараз енергетики постійно огортають наші підстанції різного роду захистом (мішки з піском тощо)

Чому просять економити електрику?

Оскільки б’ють по підстанціям, то вражається передусім здатність передавати електрику.

А це означає, що пропускна спроможність системи обмежується. Саме тому бачимо такі потужні відключення. Тому що якщо ми споживаємо умовно 15к МВт, то мережа після пошкоджень може пропустити лише 10к МВт. Отже, когось доводиться постійно вимикати.

Чому краще прати речі “на ніч”?

Після 23 години споживання починає падати, і мережі простіше розподіляти споживання.

Рада: коли вам дали світло, не включайте все відразу!

Різкий стрибок споживання може перегріти трансформатор, і електроніка знову відключить. Крім того, від різких стрибків напруги можуть перегоріти ваші пристрої.

Чи зможуть рашисти обвалити мережу?

На жаль, ризик такого сценарію є (на жаль, ми пережили це цього тижня – ред.). Тому що їм може банально фортунути (або ні: на один об’єкт був приліт кількох ракет, але об’єкт отримав незначні пошкодження – тоді нам пощастило).

Наша система показує неймовірну гнучкість і витривалість. Співробітники «Укренерго» працюють безупинно, щоб ремонтувати мережу. Давайте їм допомагати, намагайтеся заощаджувати електрику. Намагайтеся прати після 11-ї вечора. Якщо вам дали світло – будь ласка, НЕ ВКЛЮЧАЙТЕ все одразу.

Читайте також: Чому в Одесі немає світла?

Джерело: Марк Савчук/Facebook