Як насправді вимикають споживачів від електрики і що не так з електромережею. Пояснення енергетика

Ставлення українців до відключень електроенергії дивує. Коли путінські ракети прилітають в житлові будинки – всіх це бісить і обурює, але ніхто не сумнівається, що винні росіяни.

А коли ці ж ракети прилітають по підстанціях і в оселях українців пропадає світло – винуватять в цьому здебільшого енергетиків.

Звичайно, з психологічної точки зору це зрозуміло – так легше сприймати дійсність. Легше вірити в те, що в чомусь, що псує тобі життя, винен той, хто поруч – а не той, хто далеко і недосяжний. А це – лише тимчасовий психологічний захист, не конструктивний в подальшій перспективі.

Тож розберемось, хто ж винен в тому, що відбувається. .

Що треба знати про електромережу

Аби зрозуміти, як влаштована електромережа, треба знати наступне.

1. Щоб отримати електроенергію в себе вдома, необхідно створити замкнуте електричне коло. Це означає, що в такому колі має бути джерело електроенергії, провідники, які її передають, і корисне навантаження – прилад, який вмикається в розетку.

2. Поки електроенергія доходить до ввімкненого приладу певна кількість тепла виділиться через провідники, які підводять електроенергію до дому. Мовою спеціалістів це називається “технологічними втратами”.

3. В Україні переважно використовується мережа змінного струму. Тобто, такий струм не має плюса і мінуса, як в батарейці. Плюс і мінус в ньому чергуються з частотою 50 раз в секунду (50 Гц).

Електричне коло складається з двох провідників – “фазного”, на якому відбувається це чергування зарядів, і “нульового”, який замикає коло і на якому заряду немає, бо на підстанції він приєднаний до землі.

В українських реаліях, для ліній змінного струму, найбільші об’єми електроенергії передаються лініями 750 кВт і 330 кВт. В той час як в розетці – 220 Вт, тобто більш як в тисячу разів менше.

4. Перевагою мережі змінного струму є те, що завдяки трансформаторам легко змінювати співвідношення струму і напруги в ту сторону, в яку потрібно.

Так, генеруючі компанії намагаються виробляти напругу максимально можливого значення. А зі сторони споживача, навпаки – йде ряд понижуючих трансформаторів – від 750 кВт і 330 кВт спершу до 110 кВт, а потім до 35 кВт і 10 кВт, або зразу зі 110 кВт до 10 кВт.

Мережа 10 кВт в Україні є основною мережею, якою живляться рядові споживачі, тому що після неї йдуть лише невеликі трансформаторні пункти, які понижують напругу до 0,4 кВт – це вже те, що безпосередньо споживають громадяни, тих самих 220 Вт, тільки в “трифазному вимірі”. І саме ці лінії напругою 10 кВт, переважно, й відключають, коли в тому виникає потреба.

5. За фізичними законами: чим більше навантаження маємо в мережі змінного струму, тим більше падає його напруга і частота. Тому, щоб побутові прилади витримували й не ламалися, необхідно підтримувати сталість напруги, тобто баланс генеруючих і споживчих потужностей.

Скільки виробляємо – стільки й маємо споживати. І навпаки – скільки споживаємо, стільки й маємо виробити.

Цей баланс між виробленням електроенергії і її споживанням, зазвичай, підтримується введенням додаткових генеруючих потужностей, або, навпаки – відключенням зайвих, щоб не було перенапруги. А коли це неможливо – відключенням чи підключенням споживачів.

Як влаштована електромережа України

З часів СРСР нам дісталася добре розгалужена мережа високовольтних ліній і підстанцій, які багато в чому можуть дублювати одна одну, а також надлишок генеруючих потужностей – через те, що вся радянська промисловість була достатньо енергоємною.

Крім того, за роки незалежності України запущено ряд додаткових блоків на атомних електростанціях (АЕС): Запорізькій, Хмельницькій і Рівненській. Тому, якщо все справне і добре працює, дефіцит електроенергії в країні відсутній і її можна з легкістю експортувати. Наприклад, в країни Євросоюзу.

Власне, саме на це й була розрахована радянська електромережа – високовольтні лінії за кордон йдуть від Хмельницької і Рівненської АЕС в сторону Польщі та Угорщини, від Південноукраїнської АЕС – в сторону Молдови та Румунії, від “Бурштинської” і “Добротвірської” теплоелектростанцій (ТЕС) – в сторону Польщі та Словаччини.

Все це – відкриті дані, і вони добре відомі росіянам. Зрештою всі ці лінії будувалися ще в радянські часи, а Генплан і союзне Міністерство енергетики тоді знаходилися у Москві. Тому вони знають куди бити.

Попри розгалужену мережу високовольтних ліній і надлишок генерації, розрахованої на експорт, ця мережа мала і ряд суттєвих недоліків.

Перший – проблеми з регулюванням потужності. Потужності споживання в будь-якій електромережі не є стабільними – хтось щось вмикає в розетку, а хтось вимикає. Так само і на виробництві – якісь станки запускають в роботу, а якісь – вимикають. Така зміна навантаження викликає стрибки напруги в електромережі.

Є три подібних піки споживання. Денний, там де розміщені великі промислові підприємства – припадає на робочий день. І два інших – ранковий і вечірній. Вони пов’язані зі збільшенням споживання населенням.

В СРСР проблема пікових навантажень вирішувалася просто – за рахунок розмірів держави піки в різних регіонах наставали не одночасно, тому створювалися перетоки електроенергії з одного регіону – де в цей час навантаження менше, в інший – де воно більше.

З від’єднанням від мережі колишнього СРСР, це стало неможливим, тому подібні піки в Україні стали гаситися додатковим включенням в роботу або виведенням з неї генеруючих потужностей. А оскільки АЕС не здатні швидко змінювати потужність, що виробляють, з цією метою використовувалися або ТЕС, або гідроелектростанції (ГЕС), або спеціально збудовані для цих цілей гідроакумулюючі станції (ГАЕС).

Останні це ті ж самі ГЕС, які завдяки об’єму водосховища мають можливість додатково накопичувати воду в ті періоди, коли не споживають її для виробництва електроенергії.

Другий недолік – не в міру укрупнені генеруючі потужності. Оскільки СРСР взагалі страждав гігантоманією, то всі малі ГЕС, які, наприклад, на заході України дісталися нам в спадщину ще від Польщі, поступово знищили. Ставка робилася на великі АЕС і ГЕС, бо це здешевлювало вартість електроенергії.

Зараз найнижчою є собівартість електроенергії, виробленої на ГЕС, потім – на АЕС, а далі – все інше. “Зелена” енергетика на жаль, сьогодні поки що є найдорожчою. В перспективі, правда, в конкурентну боротьбу можуть втрутитися електростанції на біогазі, але їх поки що занадто мало.

Тому маємо ситуацію, що хоча в країні є надлишок генеруючих потужностей, але кількісно їх не так вже багато, через що вони й стають легкою здобиччю для російських ракет. І через це є цілі області, які є енергодефіцитними – потребують додаткового “вливання” електроенергії з-за своїх меж.

Третє – високовольтні мережі не закільцьовані належним чином. За роки незалежності планувалася побудова кількох додаткових ліній 330 кВт і 750 кВт, які б мали трохи виправити проблему. Частину з них збудували.

Розпочате в часи другого прем’єрства Юлії Тимошенко будівництво лінії 750 кВт з Рівненської АЕС в сторону Києва, яка частково мала компенсувати відключення Чорнобильської АЕС, завершили в грудні 2015 року.

Роком пізніше добудовано відгалуження лінії “Хмельницька АЕС – Чорнобильська АЕС” до все тієї ж підстанції “Київська”. В листопаді 2020 року введено в дію лінію 750 кВт “Запорізька АЕС – Каховська”.

Будівництво повітряної лінії 330 кВт “Новоодеська – Арциз” застопорилося через екологічні проблеми (перетиналась з природоохоронними зонами), а деякі інші проєкти наразі так і залишилися в стані розробки.

Тому не можна сказати, щоб зовсім нічого не робилося, хоча може й не такими темпами, як треба було б. Але хто може сказати чесно, що готувався до війни давно і так швидко, як слід?

Що маємо зараз?

Зараз маємо мережу, яка має запас генеруючих потужностей і яка достатньо добре могла б працювати навіть після тимчасової втрати Запорізької АЕС. Просто тому, що разом з нею тимчасово втратилась і значна кількість споживачів.

І ця мережа добре закільцьована, як для мирних часів, але, як виявилося, недостатньо під час війни. Особливо, коли росіяни добре знають будову української мережі, і знають куди саме бити.

А б’ють вони саме по генеруючих і регулюючих потужностях – виводять з ладу високовольтні мережі і підстанції, завдають ударів по ТЕС або по їхніх електричних підстанціях. Це вже призвело до того, що ми втратили можливість ефективно регулювати потужності в електромережі.

І якщо раніше диспетчер, щоб відновити баланс генеруючих і споживаючих потужностей давав команду на ТЕС або ГАЕС наростити чи скоротити виробництво електроенергії, то тепер робити це він може лише відключенням чи підключенням споживачів. Звідси й непрогнозовані вимкнення/ввімкнення електроенергії.

Скажімо, диспетчер “Укренерго” доводить диспетчеру обленерго інформацію про те, що той може додатково включити в роботу 100 МВт потужності.

Той вмикає лінію в роботу, але замість споживчої потужності в 100 МВт отримує 150 МВт! Наприклад, тому, що там всі щось повмикали, бо довго не було світла. Або тому, що в нього на лінії включився в роботу якийсь великий споживач електроенергії, наприклад, завод.

Що тоді робить диспетчер? Шукає іншого споживача, який споживає 50 МВт потужності – і вимикає вже його, щоб в результаті мати все тих же 100 МВт потужності.

Далі, як це відбувається на практиці? Рядовий споживач, можливо, думає, що сидить мер міста, голова цивільно-військової адміністрації чи інший чиновник з картою в руках і вручну ділять, кого відключити, а кого ні. Або, що підприємець хабаря приніс, і тому його не відключають. Ні!

Відключають завжди диспетчера, а не чиновники. І на прийняття рішення в них іноді є пара хвилин. І роблять це цілими лініями – технічної можливості відключити якийсь один будинок, а інший залишити включеним, бо там племінник мера живе, в них немає.

Тому якщо якийсь будинок світиться поруч з відключеним – то це значить лише те, що він заживлений від іншої лінії – тієї, яку не відключали.

Як обирають лінії, які відключати, окрім того, скільки саме потужності вони споживають? Звичайно, в першу чергу намагаються не відмикати лінії, на яких розташовані об’єкти критичної інфраструктури: котельні, лікарні, станції швидкої допомоги, пожежні частини, насосні станції (каналізацію теж треба відкачувати).

Переважно в цей список потрапляє ще й водоканал, але теж не завжди, з тої причини, що споживає багато потужності і якщо в диспетчера немає іншого виходу, як терміново її знизити, то водоканал теж може “потрапити під роздачу” – один насос має потужність 150-200 кВт – це як один житловий будинок. А насосів там не один і не два.

Інший критерій для відключення – це швидкість і доступність. Більшість підстанцій обладнані телеуправлінням, тобто ними управляють за допомогою радіосигналу або оптоволоконної лінії. Але не всі.

Знову ж – ніхто не готувався до війни. В першу чергу телеуправління заводили на ті підстанції, де це було потрібно в мирний час. Тому, відповідно, відключають в першу чергу ті лінії, де це телеуправління є і де лінія ще не дуже стара.

Щоб не було так, що дистанційно її відключили, а щоб включити – доведеться машину з бригадою за 20 кілометрів відправляти. Тобто, тут більше “пощастило” тим, хто живе на старіших лініях, на які телеуправління завести не встигли.

Якщо, звичайно, така лінія сама по собі не згорить від старості, або якщо її не відключать разом з іншими лініями – шляхом відключення тієї високовольтної лінії, до якої вона приєднана.

Що можна було і треба зробити?

По-перше, добудувати вже заплановані високовольтні лінії. Напевно тепер вже з урахуванням нового досвіду війни.

По-друге, за можливості розосередити генерацію. Будувати нові генеруючі станції слід в першу чергу в тих областях, де їх недостатньо, або немає зовсім.

Київський регіон, до речі, теж входить до цього списку – після відключення Чорнобильської АЕС в грудні 2000 року Київ і область стали енергодефіцитними.

По-третє, не боятися експорту електроенергії в ЄС. В нас надлишок генеруючих потужностей, і якщо матимемо можливість продавати електроенергію, то її треба використовувати!

Це дасть необхідні кошти для відновлення мережі “Укренерго” і “Енергоатому”. І, крім того, приєднання до мережі Євросоюзу дасть змогу хоча б частково регулювати споживання електроенергії, як це робили в часи СРСР, за рахунок перетоків електроенергії між різними регіонами.

По-четверте, слід розвивати вітрову генерацію. На відміну від сонячної, вона генерує електроенергію цілодобово і незалежно від пори року. Також варто сприяти розвитку і побудові електростанцій на біометані. Знову ж – в першу чергу в тих регіонах, які не мають власних генеруючих потужностей.

І останнє – слід максимально підтримувати побудову енергонезалежних будинків чи навіть цілих комплексів і районів – за рахунок тієї ж сонячної генерації, невеликих ГЕС, вітрових станцій тощо.

Що не можна чи не варто робити?

Закопувати трансформатори в землю, як це пропонують деякі користувачі соціальних мереж. Це не допоможе і не має сенсу.

Трансформатор треба охолоджувати та обслуговувати. Саме тому він і стоїть на відкритому повітрі, щоб до нього був доступ з усіх боків.

Можна, звичайно, збудувати спеціальне бетонне приміщення нижче землі з примусовою вентиляцією. Але через це сильно подорожчає електроенергія, а результату буде мало, бо якщо ракета 5-ти поверховий будинок з бетонними перекриттями наскрізь, до фундаменту, прошиває, то один поверх в землю тим більше проб’є.

Створювати хибні цілі-підстанції ­теж не має сенсу. І навіть не тому, що “підставну” підстанцію можна виявити дроном чи з допомогою російських агентів. Проблема в тому, що будь-яку підстанцію легко вирахувати по лініях електропередач, які до неї підходять. Для того навіть супутника не треба – достатньо відкрити Google maps.

З політичної точки зору, щоб люди не нарікали є сенс забороняти експорт. А з технічної немає.

Скажімо, якщо Рівненська АЕС і без того завантажена паливом і має окрему лінію в Польщу – то те, що вона туди буде поставляти електроенергію, ніяк не відіб’ється на українських споживачах. Правда, і панацеєю теж не стане – бо цю лінію, яка йде полями, так само легко пошкодити, як і все інше.

Певною мірою можна робити стратегічний запас трансформаторів, як про це тепер кажуть критики. Але не на всі випадки. Річ у тім, що трансформатори дуже різні – і по потужності, і по напругах. І тому наперед передбачити, який саме з них буде пошкоджений, просто неможливо.

В нормальних умовах вони служать по 30-50 років. Тільки масло треба вчасно міняти. А навіть якщо й виходять з ладу, то вони, переважно, досить легко ремонтуються, якщо тільки сам метал не поплавився, як-от внаслідок ракетного удару.

Кожне обленерго має цех по ремонту трансформаторів і, якщо сердечник трансформатора і корпус цілі, – то поміняти масло і обмотку не становить проблеми. Але якщо трансформатор повністю знищений, то тоді, звичайно, потрібно новий.

В цьому контексті перехід в управління держави “Запоріжтрансформатора” правильний, хоч і, можливо, дещо запізнілий крок.

І останнє – не варто нарікати на енергетиків. Рядові працівники цієї професії ­- такі ж українці, як і всі.

А якщо врахувати, що електромонтер обленерго отримує 8-10 тис грн зарплати, то працюють там переважно люди або зовсім молоді, без досвіду, або передпенсійного і пенсійного віку. В Києві за таку зарплату ніхто навіть прибиральником піти не захоче, не те що на стовпа вилазити.

До того ж, енергетична галузь зазнала таких же втрат працівників, як і інші галузі економіки – хтось виїхав за кордон, хтось опинився під окупацією, хтось пішов служити в ряди ЗСУ. А навантаження зросло, тому ті, що залишилися, роблять все, що можуть.

Тож не нарікайте на енергетиків – не їхня вина в тому, що відбувається, не вони ракети запускають.

Звичайно, можна було щось трохи більше модернізувати, десь можна було більше закільцювати, але все це вимагало значних капіталовкладень. А більше платити й так за найдешевшу електроенергію в Європі ніхто з нас не був готовий. Тому й маємо зараз те, що маємо.

Ігор Лубківський, провідний інженер енергопостачальної компанії, м. Тернопіль