ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИЙ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Электроэнергетическая система включает с свой состав электрические станции для производства мощности и энергии, транзитные сеты высокого напряжения для их транспортировки, распределительные сети для распределения электричества и потребители электрической мощности и энергии.

Основным назначением такой системы является надежное и бесперебойное обеспечение потребителей электричеством надлежащего качества.

Характерной особенностью электроэнергетической системы является единый технологический процесс производства электрической мощности и энергии, их передача и распределение и потребления. Данный процесс является типичным для электроэнергетических систем всего мира.

При этом для любого мгновения времени (миллисекунды) в любой энергосистеме должно быть обеспечено энергобаланс между потреблением и производством.

Данное условие является очень важным с точки зрения надежности и бесперебойности обеспечения потребителей электричеством надлежащего качества и обеспечения безаварийной работы энергосистемы. При повышенном потреблении электроэнергии (летом высокая жара или в суровом холоде в зимнее время года) даже в развитых странах обеспечение энергобаланса между потреблением и производством является трудно выполнимой задачей, что приводит к крупным системным авариям с нарушением устойчивости работы энергосистемы и прекращением поставки электроэнергии в полном объеме и полным погашением целых регионов в длительное время.

Характерными причинами аварий в системах электроснабжения из-за дисбаланса производства и высокого потребления могут быть следующие:

● Понижение частоты электрического тока из-за возникшего недостатка мощности генерирующих источников вследствие потери генерирующей мощности или возрастания потребления в энергосистеме (нагрузки потребителей). Понижение частоты до 46–47 Гц (нормальная частота 50 Гц) сопровождается еще и глубоким понижением напряжения, в результате которого могут создаться условия для отказа в работе противоаварийной автоматики;

● Понижение уровня напряжения в основных узловых пунктах энергосистемы вследствие недогрузки генераторов и синхронных компенсаторов по реактивной мощности, перегрузки генераторов по активной мощности, неудовлетворительного распределения активных и реактивных мощностей генераторов и синхронных компенсаторов, чрезмерной присоединенной мощности потребителей электроэнергии, увеличения перетоков мощности;

● Асинхронный режим работы отдельных частей энергосистем из-за перегрузки межсистемных транзитных связей из-за интенсивного роста потребляемой мощности;

● Перегрузка межсистемных и внутрисистемных транзитных связей сверх максимально (аварийно) допустимых значений перетоков мощности (токов) по ВЛ и оборудованию.

В качестве примера приведем несколько примеров крупных системных аварий в энергосистемах.

Авария в энергосистеме Москвы 25 мая 2005 года, которая начиналась на ПС «Чагино», стала самым обширным в истории России, затронула около 7 млн человек. Нештатные ситуации в работе электросетей привели к нарушению устойчивости энергосистемы и последующему отключению линий электропередачи в столице, на юго-западе Московской агломерации, а также в Тульской, Калужской и Рязанской областях. От перегрузки, возникшей из-за утреннего роста энергопотребления, началось автоматическое каскадное отключение высоковольтных линий электропередачи юга Москвы и Московской области.

По данным РАО «ЕЭС России», без энергоснабжения осталось около 26% потребителей Москвы и области, 87% потребителей в Тульской и 22% - в Калужской областях, менее масштабные отключения произошли в энергосистемах Рязанской и Смоленской областей.

В Москве были обесточены пять административных округов, на территории которых находились 11 тыс. 706 строений, в том числе 8 тыс. 814 жилых домов, около 600 школ и более 1 тыс. детских садов.

Остановились 33 тыс. лифтов, в них были заблокированы порядка 3 тыс. человек. Без электричества остались 28 медицинских учреждений (в том числе три родильных дома, станция переливания крови, онкологический центр и морг), две станции аэрации, три регулирующих узла водоснабжения и 30 насосных станций «Мосводоканала».

Остановились поезда метро на Калужско-Рижской, Серпуховско-Тимирязевской, Люблинской, Замоскворецкой и Калининской линиях (43 состава, в которых находились около 20 тыс. человек, встали в тоннелях, откуда пассажиров в течение нескольких часов эвакуировали сотрудники МЧС); перебои в движении возникли на других линиях метро. На железных дорогах Курского, Павелецкого, Киевского, Рижского и Рязанского направлений остановились 37 пассажирских, 700 пригородных и 125 товарных поездов.

Наблюдались перебои в работе сотовой связи, банкоматов, был затруднен доступ в интернет; в середине дня биржи (РТС и ММВБ) приостановили торги. Произошел несанкционированный сброс сточных вод с очистных сооружений в Москва-реку. Серьезные проблемы испытывали множество предприятий Москвы и прилегающих областей. На птицефабриках Петелино и Тульская погибли более 1 млн кур; в доменных печах Ступинского металлургического комбината из-за обесточивания застыл расплавленный никель (стоимость ремонта печей позднее была оценена в 1 млн долларов).

По данным Центра стратегических исследований гражданской защиты МЧС, ЧП в общей сложности затронуло более 2 млн человек в Москве и порядка 5 млн человек в Московской, Тульской и Калужской областях. Правительство Москвы оценило ущерб в 1 млрд 708 млн 400 тыс. рублей, оценено простой с 25 по 30 мая в 3 млрд рублей. Московская область понесла ущерб в 504 млн рублей, администрация Тульской области определила сумму убытков в 436 млн 800 тыс. рублей. Убытки ОАО «РЖД» составили порядка 650 млн рублей.

13 июля 1977 — «Ночь страха» в Нью-Йорке. Вплоть до 2003 года эта авария считалась самым крупным ЧП в мировой электроэнергетике. 9 млн жителей оказались без электроснабжения. Трагедии сопутствовал необыкновенно жаркая погода. Спустя несколько часов после отключения электричества — особенно ночью — на кварталы города набросились банды из бедных кварталов. Полиции удалось арестовать около 3700 человек — но это была ничтожная доля насильников и грабителей.

Ущерб, нанесённый Нью-Йорку мародёрами и вандалами, оценивается в миллиард долларов (в пересчёте на цены 2000-х годов). Власти города потеряли 9 миллионов долларов: 5 миллионов в качестве налогов и ещё 4 миллиона пришлось заплатить полиции и пожарным за сверхурочную работу. Нью-йоркские биржи потеряли от отключения электричества более 20 миллионов долларов. Однако самые страшные убытки понесли простые граждане. Было разграблено более 2000 магазинов.

6 июля 1999 — в Нью-Йорке 200 тыс. жителей Манхэттена были лишены электричества на 19 часов. Причиной стал высокое потребление энергии в результате жаркой погоды и перегруз электрооборудования, в т.ч. линий электропередачи.

5 ноября 2006 — перебои в энергоснабжении оставили без электричества миллионы человек в нескольких странах Западной Европы. Сбой случился в Германии из-за резкого роста потребления, вызванного похолоданием. Чтобы не произошло полного отключения, автоматическая система слежения за состоянием сетей стала одного за другим отключать потребителей, и этот процесс коснулся не только Германии и Франции, но и Италии, Бельгии и Испании. Помимо бытовых потребителей, энергии лишились даже участки скоростных европейских железнодорожных магистралей.

10 ноября 2009 — нарушение электроснабжения затронуло более 50 миллионов человек, проживающих в Бразилии, также перебои в подаче электроэнергии возникли в Уругвае.

25 марта 2018 года произошла аварийная остановка части генерирующих мощностей Якутской ГРЭС-2, что оставило без электричества потребителей части г.Якутска и центральной Якутии.

3 июля 2018 года — авария в энергосистеме в Азербайджане, в результате которой было прекращено энергоснабжение 39 городов и районов Азербайджана.

Основными причинами возникновения таких аварийных отключений могут являться перегруз энергооборудования и необеспечения баланса мощности и электроэнергии при оперативном управлении энергосистемой, которые возникают в различных ситуациях.

Для предотвращения и недопущения возникновения таких системных аварий необходимо развивать энергосистему, повысить её энергоэффективность, улучшить условий обеспечения энергосистемы энергетическими ресурсами.

Конечно вышесказанное является перспективной задачей для энергосистемы, что выполняется в нашей Республике Узбекистан и определено соответствующими Постановлениями Президента уважаемого Ш.Мирзиёева.

Другой немаловажный вопрос — что должно быть сделано круглосуточно и ежедневно в он-лайн режиме диспетчерского управления электрическими режимами, включая энергосистему и самих потребителей с точки зрения предотвращения аварий в энергосистеме нашей страны. При этом необходимо непрерывно обеспечить баланс между потреблением и производством электроэнергии и не допускать перегруз энергооборудования.

Если в энергосистеме все ресурсы использованы, и не удается обеспечение энергобаланса, то по команде вышестоящего диспетчерского управления предприятиями территориальных сетей вынужденно отключается часть потребителей в соответствии с «веерным» графиком. Эти графики охватывают, как правило, низковольтные распределительные электрические сети — фидера 0,4 кВ, 6 – 10 кВ.

При неэффективности ввода указанных ограничений на потребление со стороны Региональных электрических сетей, т.е. в случае когда энергобаланс не выполняется, то в целях предотвращения системных аварий с погашением крупных регионов, требуется своевременно отключить высоковольтные линии с питающих центров Национальными электрическими сетями (как правило, линии электропередачи 35 кВ и 110 кВ), что обеспечивается средствами противоаварийной автоматики и диспетчерскими управлениями.

В результате избегается крупные системные аварии и отключение потребителей в крупных масштабах с значительными экономическими ущербами.

От энергосистемы требуется обеспечение перспективного комплексного развития энергосистемы, своевременное и качественное выполнение всех типов ремонтных работ на энергетическом оборудовании, выполнить все необходимые мероприятия к успешному проведению летного периода максимального потребления и осенне-зимнего периода. При ежедневном оперативном управлении необходимо максимально обеспечить всех потребителей электрической энергией высокого качества. При высоком потреблении и возникновении опасности перегруза оборудования и системных аварий немедленно отключить часть потребителей и не допускать нештатных ситуаций.

Во всем этом процессе наша общая задача, как потребителя, является обеспечение рационального потребления электроэнергии – не включать электроприборы, если в этом нет необходимости. А ведь сколько электроэнергии расходуется бесполезно – в ночное время до утра горит лампочка во дворе, то же самое в подъездах многоэтажных домов, оставляем включенными телевизоры, радиоприемники, компьютеры, осветительные приборы тогда, когда в этом абсолютно нет необходимости.

Сколько электроэнергии потребляется помимо системы учета и контроля потребления путем хищения, что приводит к расточительству и применению несовременных и неэнергоэффективных приборов электроэнергии и устаревших технологий. В результате неоправданно повышается потребление, наблюдается перегруз энергоблоков, линий электропередачи, трансформаторных подстанций и распределительных электрических сетей, что может создать предпосылку для возникновения системных аварий.

Верный путь их искоренить — думается, что мы (все потребители и энергосистема) должны объединять наше усилие и действие чтобы показать всем то, что в реальности происходит, какие «хронические болезни» нас тащить назад и переходить к совершенно новой ситуации без негативных факторов.

От нас — от потребителей требуется бережное и сознательное отношение к вопросам энергопотребления и энергосбережения, что очень положительно повлияет на чистоту экологии, собственное здоровье, развитие нашего общества и родной страны.

Эсо Садуллаев, кандидат технических наук