Как предотвратить блек-аут?

Сегодня электроэнергетическая безопасность в мире стала важной составляющей многоуровневой энергетической безопасности, которая, в свою очередь, является подсистемой глобальной национальной безопасности любого государства. Ее трактуют как защищенность граждан и экономик государств от угроз дефицита электроэнергии, перебоя поставок электроэнергии потребителю, возникающих вследствие воздействия негативных природных, техногенных, управленческих факторов.

Наиболее масштабной электроэнергетической аварией в мире считается авария, произошедшая на территории США и Канады в августе 2003 года, — блек-аут (blackout). Эта авария была детально проанализирована от первого отключения на угольной станции и до момента остановки 263 электростанций, суммарная мощность которых превышает общую мощность электрогенерирующих объектов Украины. Только за три минуты аварии была отключена 21 электростанция, из них — 10 АЭС. Известно, что убытков было нанесено на 6 миллиардов долларов, а на возобновление и исследование было потрачено более 60 миллиардов долларов. Было сделано все, чтобы подобная авария не повторилась.

Специфика функционирования электроэнергетики — в том, что ее объемы производства (генерации), транспортировки и потребления электроэнергии должны быть сбалансированы. В сбалансированном режиме (нормальном, устоявшемся) номинальная частота в электросети Украины соответствует 50 Гц. Если же потребление электроэнергии и потери на транспортировку в пределах энергосистемы в какой-то момент будут меньше объемов генерации, то частота напряжения в сети поднимется выше 50 Гц. Если же наоборот, потребление электроэнергии и потери на транспортировку в пределах энергосистемы будут превышать объемы генерации, — то частота напряжения упадет ниже 50 Гц. В таком технологическом процессе все основное оборудование на электрических станциях рассчитано на длительную работу с частотой 50 Гц. И только в аварийных ситуациях допускается временное глубокое снижение или повышение частоты. Не вдаваясь в детальные объяснения процесса изменения частоты, отметим, что частота напряжения в сети является чрезвычайно важным показателем, ведь почти все масштабные аварии, произошедшие в мире за последние десятилетия, сопровождались глубоким снижением частоты в системообразующей сети.

Универсальных методов балансирования энергосистем в момент аварии не существует, а потому каждая страна мира решает эту проблему по-разному, в зависимости от степени либерализации рынков электроэнергии и дерегуляции электроэнергетики в государстве.

Технологически сложный инженерный комплекс, которым является электроэнергетический сектор Украины, несовершенен, поскольку в процессе его развития далеко не все проблемные вопросы решены эффективно. В частности, существует довольно серьезная проблема, которая много лет ждет своего решения. Она заключается в том, что работа средств частотной автоматики энергосистемы не согласована с функционированием устройств частотной автоматики атомных электростанций (АЭС). Это может привести к потере внешнего источника электроснабжения собственных потребностей АЭС, что может привести к серьезным последствиям для безопасности атомных блоков...

В июле 2001 года ОЭС Украины была на шаг от такой масштабной частотной аварии, в результате которой был обесточен Юг Украины. Авария сопровождалась высокой скоростью снижения частоты напряжения в сети и отказом противоаварийных устройств отключения потребителей. С того времени Государственная инспекция по эксплуатации электрических станций и сетей неоднократно, настойчиво обращалась к руководству Национальной энергетической компании «Укрэнерго» (НЭК «Укрэнерго») относительно необходимости более детально исследовать причины аварии, сделать выводы и принять меры по устранению причин возникновения предаварийной ситуации. Но НЭК «Укрэнерго» так и не решила эту проблему.

Не дождавшись от НЭК «Укрэнерго» выводов о неудовлетворительном состоянии средств противоаварийной автоматики энергосистем, «Государственный научно-технический центр ядерной и радиационной безопасности (ГНТЦ ЯРД)» провел собственное расследование. Его специалисты еще в сентябре 2001 года сделали вывод, что вероятность снижения частоты ниже уровня, предусмотренного для основного оборудования АЭС в ОЭС Украины, — достаточно большая. Такая ситуация может привести к переводу АЭС на автономную работу, что спровоцирует погашение энергосистемы и приведет к потере внешнего электроснабжения собственных потребностей АЭС. Такой режим опасен с точки зрения требований ядерной и радиационной безопасности реактора.

Центр также выяснил, что методика выбора установок противоаварийной автоматики тестировалась еще в начале 70-х годов прошлого столетия, когда на территории Украины не было АЭС. Два первых энергоблока с реакторами ВВЕР-440, как известно, были введены в эксплуатацию в 1980-1981 году на Ровенской АЭС. В июле 2001 года в Украине работало 13 блоков АЭС (сегодня функционирует 15 блоков), которым на момент аварии очень необходимо гарантированное электроснабжение.

На основе проведенного анализа, не дождавшись, что со стороны НЭК «Укрэнерго» будет проведено реформирование частотной автоматики, Государственное предприятие «Национальная атомная энергогенерирующая компания «Энергоатом» в начале 2003 года вынужденно, со снижением уровня безопасности АЭС, внедрила автоматические устройства ограничения времени работы оборудования на АЭС. В то же время генеральный конструктор реакторов установление автоматических устройств считает нерациональным и оценил это как нарушение типичного технологического регламента безопасной работы энергоблоков АЭС.

В решении этой проблемы должны быть заинтересованы Министерство энергетики и угольной промышленности Украины, НЭК «Укрэнерго», «Энергоатом». Для того чтобы эффективно исследовать и решить эту проблему, необходимо создать рабочую группу, в состав которой включить специалистов по управлению режимами энергосистем, технологий работы энергоблоков АЭС и специалистов по разрабатыванию программно-математического обеспечения подобных работ. И в первую очередь следует начать с усовершенствования средств частотной автоматики ОЭС Украины с целью обеспечения их соответствия требованиям, выдвигаемым к современным энергосистемам. В Украине есть все технические возможности выполнить эту работу оперативно.