«ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ» БУНТ

Уже в ближайшие годы Москва будет испытывать дефицит электроэнергии около двух миллионов киловатт

 

Андрей Ваганов. Независимая газета # 114 (3510) 8 июня 2005 г

 

Доктор технических наук, профессор Московского энергетического института (Технического университета), главный конструктор Системы автоматизированного проектирования черной металлургии (САПР-Чермет), автор фундаментального учебника «Электроснабжение промышленных предприятий» Борис Кудрин уверен: «Нет такой науки сейчас, которая могла бы грамотно описать и предсказать развитие процессов, происходящих, например, в мегаполисе». Случившиеся в конце мая подряд две аварии в сетях электроснабжения Москвы и Сочи в очередной раз подтвердили этот факт. 25 мая полностью было прервано электроснабжение всего юга Москвы, части центральных районов, а также значительной части Подмосковья, Калужской, Тульской и даже Рязанской областей. Пусковым механизмом послужил взрыв и пожар трансформаторов на подстанции «Чагино», расположенной на юге Москвы. 28 мая в результате пожара, вызванного коротким замыканием, было выведено из строя оборудование на 117 трансформаторных подстанциях городских электрических сетей. На следующий день в Сочи ситуация повторилась: обесточено 25 трансформаторных подстанций. Каковы причины этого «трансформаторного бунта» и можно ли с ним в принципе справиться – об этом мы беседуем с профессором Кудриным.

 

Сегодняшние энергосистемы фактически превратились в самостоятельно живущие сообщества технических изделий (техноценозы). Нам еще только предстоит осознать этот этап эволюции техногенного мира. Фото из альбома «Российские атомные станции-2002»

– Борис Иванович, каков все-таки механизм развития таких масштабных аварий в электросетях? Как выход из строя одной, даже крупной трансформаторной подстанции, может стать пусковым механизмам так называемых веерных отключений?

 

– Чтобы ответить на этот вопрос, надо немного вспомнить историю развития системы электроснабжения в нашей стране.

Наша единая энергосистема традиционно рассматривала высокоцентрализованное устройство электроэнергетики как образец. Идея централизации берет свое начало еще с плана ГОЭЛРО. Уже тогда цель была – дойти до каждого станка и электрической розетки. Заводам, например, запрещали строить собственные электрогенерирующие мощности. В электроэнергетике был полный монополизм, жесткая централизация управления.

В основу развития электроэнергетики было положено строительство крупных, гигантских даже электростанций. И сейчас, когда говорят о развитии электроэнергетики, прежде всего имеют в виду строительство больших объектов. То есть наша электроэнергетика развивается на основе двух постулатов: строим крупные электростанции, от них – линии электропередачи высокого напряжения; второе – жесткое управление всем этим хозяйством.

 

– И что по этому поводу говорит наука? Я, например, знаю, что вы в последние годы тем и занимаетесь, что создаете основы новой науки, технетики – науки о поведении техноценозов – сообществ технических устройств.

 

– Техническая реальность превращает и электрические системы в техноценозы. Одно из фундаментальных свойств техноценозов – их самоорганизация и необратимость. Только сегодня мы стали осознавать техноценозы как самостоятельно живущие образования. Мало того, сейчас большая часть технического порождается уже не человеком, а самой технической реальностью. Отсюда все возрастающее количество техногенных аварий, которые происходят вероятностно, будто бы сами по себе. Кстати, по этим сбоям можно определить, близко ли та или иная система подошла к состоянию техноценоза.

Мы создали большую национальную энергосистему – свыше пяти тысяч узлов надо просчитать, чтобы создать оптовый рынок. Вообще говоря, эта энергосистема не совсем единая из-за слабых связей с отдельными регионами. И это – благо для нас, потому что, когда у нас, не дай, Бог, «погаснет» тот или иной завод, город, регион, это не сможет всю Россию «погасить». Наша энергосистема еще не дошла до состояния некого единого целого, связанного жесткими связями по генераторам, трансформаторам, линиям электропередачи. Но вот последняя авария в Москве и окрестных областях показала, что мы уже близко подошли к такому жестко-связанному состоянию энергосистемы.

Теория же техноценозов говорит о том, что начиная с определенной степени сложности энергосистемы для устойчивой ее работы должны выполняться два фундаментальных условия. Первое – материальная база должна опираться на разнообразие мощностей и типов генераторов получения электрической энергии. Другими словами, каждый регион должен кроме больших электростанций (которые по-прежнему необходимы – включая и АЭС, и т.д.) добавить к ним множество маленьких электростанций, количество которых должно измеряться буквально миллионами. Так, как в Калифорнии после грандиозного энергетического кризиса в конце 90-х годов был принят закон: к 2017 г. – 20% энергии должно быть из альтернативных источников. В стратегическом плане и для всех США принята такая же политика. У нас даже такой задачи не ставится.

Крупное энергогенерирующее производство, как это ни странно, не может обеспечить все потребности. Больницы, крупные магазины, объекты оборонки – конечно им нужно заботься о том, чтобы была и мелкая электроэнергетика. А мы еще в 1930 году уничтожили миллион мелких ветряков – около 5 миллионов киловатт генерирующей мощности. А в 60-х годах, при Хрущеве, уничтожили еще более 6 тысяч средних электростанций – каждая в несколько мегаватт мощности.

То есть между типами генерирующих станций должно соблюдаться вполне определенное соотношение крупные/средние/мелкие.

И второе – надо документально утвердить принцип ценологической децентрализации, который давал бы возможность локализовать аварию путем отключения нагрузок диспетчерам нижнего уровня.

 

– То есть, другими словами, пожертвовать частью ради спасения целого?

 

– Сейчас наша система энергоснабжения построена таким образом, что она хочет спасти всех. Вот, предположим, что я диспетчер на той же самой подстанции «Чагино». Как я буду рассуждать в случае первых признаков грядущей аварии?

Произошла авария – но я не буду отключать кого-то, а буду стараться сделать так, чтобы все у всех было хорошо. А принцип ценологической децентрализации говорит о том, что в случае аварии не надо пытаться спасать всех, а надо локализовать эту аварию, чтобы не было цепной реакции. Если бы диспетчера не стремились спасти всех, а «погасили», к примеру, пару районов в Москве, – затем все восстановить было и легче, и быстрее, и с меньшими потерями. Они этого боялись: взять на себя ответственность – погасить район…

 

– А была такая техническая возможность «вырубить», скажем, всего один район в Москве?

 

– Конечно. Но вся идеология направлена на другое: диспетчер стремится сохранить всех потребителей. Начинаются перегрузки. Тогда нижние чины на подстанции – дежурные – должны понимать, что надо кого-то отключать, никак не получается по-другому. Во время войны, например, как только возникала перегрузка – «вырубали» электроснабжение населения. А сейчас этого никто не сделал. Раз не сделал – началась перегрузка. Релейная защита при перегрузке через несколько секунд все отключает. А автоматика к тому, что осталось из генерирующих мощностей, подключает новых потребителей. Опять происходит перегрузка – опять отключение… Так вот и развивается веерное отключение.

 

– А что вы можете сказать про эту подстанцию – «Чагино»?

 

– Подстанция действительно старая. Конечно, там надо было давно менять трансформаторы. Безусловно, судя по имеющимся данным, персонал оказался не на высоте. У них ведь за несколько дней до аварии были неприятности. Надо было сразу принимать решение о переводе трансформаторов с номинальной на 70-процентную нагрузку хотя бы. Но те люди, которые должны были принять это решение, в условиях нашей жесткой системы не рискнули это сделать.

Допустим, что какой-то дежурный принял бы решение в начале развития аварии отключить сразу один квартал и тем самым локализовал бы аварию. Но представляете, сколько ему наутро пришлось бы писать объяснительных.

 

– На вашей памяти – были такие крупные аварии в Москве?

 

– Была после войны. После этого в Москве был создан многократный запас по мощности. Сейчас этот запас исчерпан. Через год-два, через три – точно, дефицит будет около 2 миллионов киловатт. И этот процесс необратимый. Сейчас в городе мобильников больше, чем жителей. Каждый день этот мобильник заряжается, там мощности – мизер, но умножьте на 10 миллионов! Во многих семьях уже не один, а два-три телевизора, компьютеры, теплые полы и так далее, и так далее. Рост электропотребления – это прямая функция улучшения качества жизни.

 

– Ваш прогноз: в дальнейшем возможны такие аварии?

 

– Пока возможны. Тем более когда к технике добавляется человеческий фактор, связанный с разгильдяйством.

 

Из досье «НГ-науки»:

Краткая история аварий энергоснабжения в мире.

Крупнейшая в истории США и Канады авария системы энергообеспечения произошла 15 августа 2003 г. на североатлантическом побережье – без электричества осталось около 50 млн. человек (Нью-Йорк, Детройт, Кливленд, а также канадские города Торонто и Оттава). В Нью-Йорке возникло 60 крупных пожаров, около 800 человек застряли в лифтах.

Подобные ЧП в Нью-Йорке происходили и ранее: в 1996, 1977 и 1965 годы. Причем в 1977 г. отключение света сопровождалось массовыми беспорядками. Нью-йоркская полиция арестовала более 3,6 тыс. человек, которые вламывались в магазины и квартиры, грабили прохожих и занимались вандализмом. Тогда в городе возникло более 1 тыс. пожаров.

28 сентября 2003 г. большая часть Италии осталась без электричества (50 млн. жителей). Официальная версия – выход из строя трансальпийской линии электропередачи.

По данным исследовательской организации Blackout History Project, за последние полвека в США произошло более 70 крупных отключений электроэнергии. Примерно в 70% случаев их причиной становились технические сбои – аварии на электростанциях, подстанциях, в электросетях и пр. (средний возраст оборудования, используемого при транспортировке электроэнергии в США, составляет 50– 60 лет). В оставшихся случаях причиной становились стихийные бедствия – торнадо, ураганы, наводнения и пр.