Энергетический кризис в США: этого следовало ожидать

Энергетический кризис в США: этого следовало ожидать

Того, что произошло в четырех северо-восточных штатах Америки в четверг 14 августа, рано или поздно следовало ожидать. Напомним: многие города США и Канады остались без электроэнергии в результате мощнейшего сбоя в работе энергосистем. В результате произошедшей аварии без света остались свыше 50 млн человек. Несмотря на то, что американская энергия самая дешевая в мире (цена на электричество в США на 37% ниже, чем в Европе, и на 73% — чем в Японии), а на долю Америки приходится треть земного энергопотребления, энергосистема США остается самой уязвимой, устаревшей и ненадежной из всех систем жизнеобеспечения страны.

Как считают операторы американской энергетической системы, за последнее десятилетие спрос на электроэнергию увеличился на 30%, в то время как передающие мощности увеличились только на 15%. Система электропередач с трудом выдерживает непомерные ежедневные нагрузки. Несмотря на огромные финансовые ресурсы, Штаты на протяжении последних лет ничего не инвестируют в свою энергосеть. Тысячи электростанций, вырабатывающих электричество, подключены к единой сети высоковольтных линий электропередач (ЛЭП). Провода ЛЭП ведут к региональным центрам распределения, распределяющим нагрузку по местным сетям, которые и доставляют электричество в дома.
За бесперебойной работой сетей на всех участках следят автоматические системы безопасности энергосистемы. Их задача — в случае отказа одной из сетей или при перегрузке системы перекинуть нагрузку на работающие сети. Как считают некоторые независимые западные энергетики, именно система автоматического перераспределения нагрузок и привела к каскадному отключению электроэнергии, которое произошло 14 августа.

Когда происходит сильный скачок напряжения или, наоборот, его падение, система начинает перераспределять электроэнергию по другим сетям, чтобы компенсировать нагрузку на поврежденный участок. В данном случае нагрузка на сеть была так велика, что попытка компенсировать ее привела к тому, что включилась другая автоматическая система, которая заблокировала линии и выключила электростанции.
Специалисты отмечают, что, если бы автоматическая система безопасности не сработала, во тьму погрузились бы все Соединенные Штаты.

Причины столь крупномасштабной аварии до сих пор остаются неизвестными. В настоящее время существует четыре версии произошедшего. Первая — критический сбой произошел на Ниагарском энергетическом узле на границе между двумя странами вследствие попадания молнии или пожара. Следующей версией стали неполадки на АЭС в Пенсильвании. По американской версии, сбой произошел на канадской территории, к западу от Онтарио. В качестве одной из версий фигурирует компьютерный вирус.
Однако какая бы из этих версий ни получила подтверждение, авария на электростанции в Северной Америке выявила, насколько уязвима система энергоснабжения США. Массовое отключение электроэнергии в Северной Америке происходило и раньше. Так, в 1965 году из-за удара молнии в высоковольтную линию электропередач без света остались 30 млн жителей Нью-Йорка.

Комментарии
Нынешняя авария — крупнейшая в истории мировой энергетики. По оценке Всеволода Пекелиса, кандидата технических наук, заведующего научно-исследовательской лабораторией РУП “Белэнергосетьпроект”, первопричиной аварии было отключение линии, переток мощности которой составлял 500 МВт. Для масштабов Северной Америки это ничтожный переток. Он ни в коем случае не должен был приводить к системной аварии. В качестве сравнения: такая мощность (от 500 до 1000 МВт) поступает к нам по линии от Смоленской атомной электростанции на подстанцию “Белорусская”. Это очень небольшая величина мощности. Когда отключается одна из линий в кольцевой сети, направление потоков в других линиях кольца может измениться на противоположное. По имеющейся информации, на ряде атомных станций сработали защиты от обратных потоков мощности. Такие защиты, возможно, действительно установлены на генераторах атомных станций Северной Америки. Система защиты должна присутствовать на любом оборудовании и выполнять свою главную функцию, но не такой ценой. Увы, рядовое повреждение привело к трагическим последствиям в масштабах всей Америки.

Если учесть регулярность, с какой в Штатах случаются энергетические кризисы, можно предположить, что системы противоаварийной автоматики в США или вообще отсутствуют, или, как в данном случае, просто оказываются неработоспособными. В Советском Союзе противоаварийной автоматике уделялось очень большое внимание. Однако, надо признать, данная система проектировалась 20 лет назад. И сегодня она не соответствует ни нынешним условиям белорусской энергосистемы, ни современным техническим возможностям. Она номинально есть и какие-то функции будет выполнять, но то, что она требует срочной модернизации — совершенно очевидно. Смысл противоаварийной автоматики состоит в том, чтобы локализовать повреждения любого оборудования с наименьшим ущербом для потребителей.
Поэтому в энергосистемах есть резервное оборудование, схемы систем которого построены так, чтобы оно автоматически включалось, но ни в коем случае не привело к общесистемной аварии. Возможно, в новом энергетическом кризисе США сказалась специфика построения защит атомных электростанций. Отключение атомной станции создает дефицит мощности, который необходимо чем-то восполнить. В то же время его нельзя восполнить без перегрузки оставшихся линий. В результате происходит каскадное развитие аварии. Сперва отключается одна линия, потом АЭС и другие линии. Случившаяся авария не должна была произойти при правильном и надежном действии противоаварийной автоматики.

Комментарий Алексея Ширмы, генерального директора РУП “Оперативно-диспетчерское управление” концерна “Белэнерго”.
Давать оценку событиям, произошедшим в Америке, возможно только по сообщениям СМИ. Исходя из полученных данных, мы знаем следующее: было отключено 61,9 тыс. МВт (21 электростанция, 9 атомных электростанций). Для сравнения: в летний период Республика Беларусь потребляет около 4 тыс. МВт. Что послужило первопричиной энергетической катастрофы, разобраться пока достаточно сложно.
Нам известно, что структура построения системы противоаварийной безопасности Америки и Советского Союза несколько отличаются. Аварии, а они у них случаются с завидной регулярностью (1965, 1977, 1996, 2000 годы), позволяют говорить об этом. Главное отличие состоит в том, что американская энергосистема, в первую очередь, не обладает системной противоаварийной автоматикой и не имеет централизованного диспетчерского управления. Там есть много энергетических компаний, каждая из которых отвечает за конкретный участок. В случае возникновения какой-либо опасности такая компания должна ликвидировать начавшиеся нарушения в пределах своего участка. У нас же существует централизованное диспетчерское управление и есть достаточно мощная система противоаварийной автоматики. В первую очередь это автоматика частотной разгрузки.

Печально знаменитая авария 1960-х годов в Штатах выявила, что у них не предпринимается никаких упреждающих мероприятий, и события могут развиваться каскадом. Здесь, по всей вероятности, произошло то же самое. Отключилась какая-то электростанция (по каким-либо причинам), начала снижаться частота, нет автоматики, которая приводит в баланс потребление. Частота доходит до какого-то критического уровня, и по внутренним инструкциям — а такие инструкции есть — операторы, защищая свое оборудование, отключают его.
Это приводит к дальнейшему развитию аварии. Вероятность таких событий в Беларуси очень низка, так как нам досталась в наследство система противоаварийной автоматики Советского Союза, считающаяся одной из лучших.


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 32 за 2003 год в рубрике энергетика

©1995-2022 Строительство и недвижимость