Статті
Повністю захистити ЛЕП неможливо. Як Україні збудувати енергосистему, яка легко відновлюється
Осінь у Києві почалася з відключень електроенергії. Росіяни б’ють по опорах високовольтних ліній електропередачі дронами з новою бойовою частиною, яка не просто вибухає, а перерізає метал. Одночасно завдають ударів по електропідстанціях.
Чи впораються українські інженери із цим викликом і якою має бути наша енергосистема в майбутньому, розповідає інженер Іван Григорук, почесний енергетик, віцепрезидент Energy Club.
Ефект доміно
— Ворог направляє дрони зі спеціальним кумулятивно-ріжучим навантаженням на металеві опори ліній електропередачі. Це нова загроза?
Так. Вони створені саме для того, щоб уражати металеві, залізобетонні та монолітні конструкції. Крім того, росіяни модернізували оптичні засоби пошуку цілей. Тепер дрони точніше влучають в об’єкти критичної інфраструктури.
Падіння опори — одна з найскладніших аварій в енергосистемі. Опора, падаючи, тягне за собою сусідні прольоти, обриває дроти й троси, ламає ізолятори. Часто це запускає ефект доміно: під вагою дротів ламаються або гнуться сусідні опори.
Падіння опори — одна з найскладніших аварій в енергосистемі
Щоб замінити ізолятор чи дріт, аварійній бригаді достатньо базових інструментів і автовишки. Щоб відновити опору, потрібні спеціальна будівельна техніка і сама опора.
Такі пошкодження можуть знеструмлювати цілі райони. Якщо пошкоджено кілька опор на магістральних лініях напругою 220–750 кВ, це може на певний час зупинити роботу великих електростанцій.
— Скільки часу й ресурсів іде на відновлення?
Замінити одну опору на магістральній лінії — це майже повноцінне будівництво. Потрібні час і додаткові заходи, щоб роботи були безпечними, а енергосистема працювала надійно.
А ще важка техніка: крани великої вантажопідйомності, бурильні машини, екскаватори, бетономішалки, тягачі. Не забуваємо й про великі обсяги бетону для нового фундаменту. І людський капітал: спеціалізовані монтажні бригади — до кількох десятків людей.
Ще складніше, якщо аварія сталася в лісі, на болоті чи нерівному рельєфі
— А скільки триває сам ремонт?
На розподільних лініях середньої напруги нову опору встановлюють за 1–3 дні, якщо є доступ до місця аварії. А от на високовольтних і магістральних лініях роботи тривають від одного до кількох тижнів. Лише на те, щоб застиг бетон у фундаменті, потрібен час. В екстрених випадках використовують швидкотверднучі суміші або ставлять тимчасові обхідні опори — це займає 3–7 днів.
Ще складніше, якщо аварія сталася в лісі, на болоті чи нерівному рельєфі, куди важко швидко доправити техніку.
— Опори стоять у полі, їх не прикриєш, як підстанцію, хоча по них теж прилітає. Чи можна взагалі захистити тисячі кілометрів ліній?
Повністю захистити тисячі кілометрів ЛЕП від ударів ракет і дронів, особливо реактивних, фізично неможливо. Але зробити енергосистему стійкою і швидко її відновлювати цілком реально. Саме це українські енергетики роблять уже п’ятий рік. Часто під обстрілами.
Вузьке місце енергетичної системи
— Що зараз працює найкраще?
Резерв потужності енергії й обхідні лінії. Якщо пошкоджено одну лінію, струм переспрямовують іншим маршрутом. Для цього мережі закільцьовують.
Важливий, звісно, стратегічний запас обладнання: комплектуючі, трансформаторна олива, тисячі кілометрів дротів і кабелів. А також багато універсальних аварійних опор, зокрема модульних, які швидко монтуються.
Ще антидронові сітки. На критичних енерговузлах, біля підстанцій чи на ключових опорах ставлять локальний пасивний захист. Такі сітки зупиняють дрони або невеликі ракети «Бандероль».
Якщо говорити про пріоритет, то все ж таки підстанції, а не лінії. Опору замінити значно швидше й дешевше, ніж велетенський силовий трансформатор. Тому бетонні блоки, габіони та інші захисні споруди зводять насамперед навколо підстанцій.
Знищення потужного трансформатора може надовго залишити без світла цілі регіони
— У моніторингових телеграм-каналах часто пишуть: «Дрон летить на Наливайківку». Не секрет, що росіяни цілять у трансформаторну підстанцію «Київська» на 750 кіловольт, що передає електроенергію із західного напрямку до київського енерговузла й центру країни. Трансформатори високовольтних ліній — наше вузьке місце?
Так, високовольтні трансформатори — вузьке місце нашої енергосистеми. Пошкоджену лінію можна відновити за кілька днів чи тижнів. А знищення одного потужного автотрансформатора на магістральній підстанції може надовго залишити без світла цілі регіони.
Трансформатори класу 330 кВ і 750 кВ — це не «металеві коробки», а унікальне високотехнологічне обладнання, штучне виробництво. Такі велетні не випускаються серійно. Кожен проєктують і виготовляють під конкретну підстанцію та її завдання.
А це означає довгі терміни. У звичайний час виготовлення одного великого трансформатора займає 6–9 місяців. Зараз через світовий дефіцит і черги — від року до майже двох.
Не забуваємо й про складну логістику. Разом із оливою такий трансформатор важить 200–400 тонн. Для перевезення потрібні спеціальні залізничні платформи-транспортери, ретельно сплановані маршрути через дороги і мости, які витримають таку вагу, спеціальний супровід.
І величезна ціна. Для розуміння порядку цифр: один потужний магістральний трансформатор коштує від 5 мільйонів доларів. Тому створити великі запаси на складах фінансово складно.
— Якщо трансформатори намагаються вибити і це дорого, чи може Україна випускати їх сама?
Ми одна з небагатьох країн світу, яка в мирний час змогла б сама покривати свої потреби в такому обладнанні. Звісно, у нас війна й інші умови. Але вже зараз потребу в побутових і розподільних трансформаторах (0,4–35 кВ) майже повністю закривають українські виробники.
Наші заводи виготовляли трансформатори будь-якого класу. Це дає традицію і фундамент. Через війну та постійні обстріли всі працюють в особливому режимі та з обмеженнями.
Можу сказати, що сьогодні заводи зосереджені переважно на модернізації, ремонті та відновленні пошкоджених трансформаторів. Це критично важливо, щоб відносно швидко повертати обладнання в роботу.
ШІ виявляє пошкодження
— В експертних колах багато говорять про цифровізацію електричних мереж. Що з цього можливо в наших реаліях, а до чого маємо прагнути?
Цифровізація — це і є головний спосіб зробити енергосистему гнучкою, стійкою до воєнних ризиків і терактів, а також технічно готовою до повної інтеграції з Євросоюзом. Масштабні руйнування дають шанс не просто відбудувати «як було», а створити енергосистему нового покоління.
Що можна запровадити вже зараз? Сьогодні цифровізація має виконувати два завдання: дати шанс вижити й допомогти мережам швидко відновлюватися.
— А що це означає?
Наприклад, системи диспетчерського керування й телеметрія (SCADA, ADMS) показують стан мережі в реальному часі. Диспетчер може вчасно зреагувати на загрозу, за лічені секунди дистанційно відключити пошкоджену ділянку й оперативно перемкнути на резервну схему заживлення споживачів, не ризикуючи життям ремонтників.
Або цифрові двійники (Digital Twins) — віртуальні моделі мереж. З ними можна моделювати різні ймовірні режими роботи енергосистеми й швидко знаходити найкращий спосіб подолати загрозу.
Розумні лічильники (Smart Metering) у великих споживачів і на трансформаторних підстанціях допомагають балансувати попит і уникати аварійних перевантажень в електричних мережах.
Дрони і штучний інтелект для пошуку пошкоджень: безпілотники з тепловізорами оглядають лінії після обстрілів, а ШІ аналізує відео й фото, виявляє навіть мікропошкодження та обриви. Це економить час ремонтних бригад.
— Забігаючи наперед, якою принципово має бути мережа після війни?
Україна має збудувати розумну мережу (Smart Grid) із високим рівнем автоматизації та обов’язковою функцією самовідновлення (self-healing). Вона кардинально відрізнятиметься від радянської централізованої вертикальної системи.
Така мережа має кілька ключових елементів.
Перший: мікромережі — локальні мережі, здатні за потреби працювати автономно.
Системи накопичення енергії — промислові акумулятори — потрібні вже сьогодні
Другий: системи накопичення енергії (BESS) — промислові акумулятори. Вони потрібні вже сьогодні, щоб утримувати частоту в енергосистемі, яку постійно пошкоджують. Акумулятори заряджатимуться надлишковою енергією вдень і віддаватимуть її в мережу в пікові години: вранці та ввечері.
Третій: центри обробки й зберігання даних.
Четвертий: кібербезпека військового рівня — захист цифрового контуру мережі від хакерів, вбудований у загальнонаціональну систему кібероборони.
Мільйони електростанцій і акумулятори
— Куди рухається енергетика Європи та світу? І що з цього варто переймати Україні?
Європа і світ переживають наймасштабнішу енергетичну революцію за останнє століття: відмовляються від викопного палива й електрифікують економіку. ЄС закриває вугільні станції, оподатковує вуглецевий слід і прямує до кліматичної нейтральності до 2050 року. Замість кількох гігантських електростанцій з’являються мільйони малих, сонячних і вітрових. Акумулятори стрімко дешевшають і стають обов’язковою частиною мережі, бо врівноважують мінливу зелену генерацію.
Споживачі теж стають гравцями ринку: центри обробки даних, наприклад, працюють активніше, коли енергія найдешевша. Атомна енергетика переживає ренесанс завдяки потенціалу малих модульних реакторів. А для країн із розвиненим агросектором великий шанс — біометан.
Бездумно копіювати Європу під час війни означає йти до катастрофи
Але бездумно копіювати Європу під час війни для України означає йти до катастрофи. Ми не можемо закрити теплову генерацію на вугіллі, як того вимагає Національний план скорочення викидів, доки не маємо сталої альтернативи. Маневрені вугільні теплоелектростанції потрібні нам щонайменше до 2035 року. Зелений водень для нас поки що дорога й далека перспектива. А високі зелені тарифи ми вже скопіювали, не зобов’язавши інвесторів у відновлювані джерела будувати накопичувачі. Наслідки відомі: розбалансована енергосистема і фінансова криза. Тож нова зелена генерація в Україні має розвиватися лише разом із накопичувачами і без субсидій.
Не робіть широких кроків
— І наостанок про безпеку. Як поводитися біля поваленої опори чи обірваного дроту?
Обірваний дріт, що лежить на землі чи звисає з дерева, може бути під високою напругою. Вона смертельна навіть без прямого дотику — через так звану крокову напругу.
Не підходьте до обірваного дроту чи поваленої опори ближче ніж на вісім метрів.
Якщо ви вже ближче, не біжіть і не робіть широких кроків. Струм розтікається землею. Широкий крок створює різницю потенціалів між ногами — і вас уразить струмом.
— Як безпечно відійти, якщо помітили обрив надто пізно?
Відходьте «гусячим кроком». Тримайте стопи щільно разом, не відривайте їх від землі й повільно рухайтеся, приставляючи п’яту однієї ноги до носка іншої.
Негайно повідомте про обрив диспетчеру вашого обленерго або за номером 101 чи 112. Якщо можете, стежте за місцем обриву здалеку й попереджайте перехожих, щоб туди ніхто не наближався, особливо діти.
Довідка
Іван Григорук — віцепрезидент Energy Club, що об’єднує понад 100 провідних компаній галузі, експертів, інвесторів та представників державних органів.
Працював в енергетичних компаніях, які реалізовували проєкти в ЄС, США, ОАЕ та Центральній Азії. В Україні працює за напрямами проєктування, реконструкції та будівництва підстанцій і ліній електропередачі напругою від 35 кВ до 750 кВ. Бере активну участь у розробці законодавчих і нормативних документів для енергетичної галузі України.
Підпишіться, щоб отримувати найкращі статті на e-mail (раз на два тижні)
Підписатися