Автор: Владимир Герасименко.
Всем привет. Нас с детства учат, что наша страна сама великая и всё у нас самое великое – и хорошее, и, особенно плохое. Если войны, то с миллионами трупов, если коррупция, так сразу миллиардами тащат, Chernobyl и прочая прочая. И, наверное, и аварии в энергосистеме у нас самые великие, тем более, что у всех на слуху Чагино. А действительно, а что там в Чагино-то? А в Чагино у нас наитипичнейшая авария, развившаяся в каскадную из-за целого комплекса совпавших друг с другом отказов. Её единственной особенностью стало то, что ударила она там, где её никто не ждал – по столице.
Так исторически сложилось, что в России именно Москва и её окрестности имели самую мощную электрическую сеть. Причина тут и в большой концентрации промышленности, и в географическом положении – через Московский регион протянулись магистральные сети с востока на запад, несущие дармовые мегаватты Волги и позже сибирских рек, и с Севера на Юг, откуда идёт подпитка мегаваттами с АЭС. Важность московского узла нагрузки заставила советских энергетиков серьёзно подойти к вопросу бесперебойности и устойчивости его энергоснабжения. Основой его стало кольцо ЛЭП 500 кВ, опоясывающих город. 6 подстанций этого кольца (сейчас их 8) обеспечивают приём и перераспределение по сети потоков мощности. При этом каждая из подстанций связана через трансформаторы с сетями ЛЭП 220 и 110 кВ, которые образуют похожие кольцевые структуры вокруг Москвы, резервируя сеть 500 кВ.
И долгое время считалось, что такую мощную сеть сложно положить, если только не произойдёт какое-то совсем уж большое число отказов. Оказалось, что можно, если положить большой длинный и необрезанный на обслуживание оборудования - 23 мая 2005 года погасла сразу вся подстанция 500/220/110 кВ Чагино. Начиналось всё ещё за два дня до аварии, когда давно подлежащий замене трансформатор тока не выдержал нагрузок и взорвался, повредив собой два соседних, вызвал пожар и привёл к отключению одного из силовых трансформаторов. [Трансформатор тока – это бублик из намотанного медного кабеля, который надевается на провод и за счёт наводимых в нём от токов в проводе токов, позволяет замерять их значение; бублик этот имеет масляную изоляцию и запаян в непроводящий ток фаянсовый кожух.] На следующий день другой трансформатор тока взорвался, выведя из работы половину сборных шин [токопроводы к которым подключаются линии ЛЭП] подстанции, при этом осколки фаянсового корпуса трансформатора тока повредили трансформаторы тока второго силового трансформатора подстанции и вывели его из строя. Таким образом, единомоментно подстанция лишилась связи с сетью 500 кВ, разорвав московское энергокольцо.
Всю ночь на 25 число работники подстанции пытались восстановить её работу. Но попытка утром осуществить снова подключение к сети привела сразу к нескольким КЗ. Причина их крылась в несовершенстве воздушных выключателей, применяемых на подстанции, которые в ходе операций по возвращению питания начали самопроизвольно включать линии не готовые к этому и по правилам безопасности работ, заземлённые с двух сторон. В ходе этой серии КЗ релейная защита отключила теперь и шины 220 и 110 кВ, таким образом погасив всю подстанцию. Из-за этого на соседних подстанциях действиями автоматики были отключены часть потребителей, для того, чтобы поддержать уровень напряжения в сети. Тут важное замечание – для энергетиков в аварийной ситуации важно не сохранение питания потребителей, а сохранение устойчивости энергосистемы и электростанций, так как восстановление работы электростанции может занимать от 8 часов до нескольких суток. Поэтому принцип "в любой непонятной ситуации отключай нагрузку" работает в большинстве аварийных ситуаций и если у вас дома пропал свет, то возможно в этот момент автоматика и диспетчеры ведут борьбу за живучесть энергосистемы.
Дальнейший ход аварии, те кто читали посты про аварии в США (ссылка, ещё ссылка), должны уже легко представить – из-за выпадения части линий из схемы, мощность, которая текла по ним, перераспределилась по другим линиям и они начали перегружаться. Так как Чагино разорвало не только кольцо 500 кВ, но и частично 220 и 110 кВ, то потоки мощности пошли по совершенно непредвиденным маршрутам. Попытки операторов как-то сгладить процесс, отключая нагрузку, ни к чему не привели и с 9:23 начались отключения перегруженных линий. Чем больше линий отключалось, тем больше снижалось напряжение и тем сильнее перегружались остальные линии. Ha-ha Classic.jpg Почти 3 часа процесс лавинообразно развивался, утягивая за собой всё больше подстанций и станций. Диспетчеры пытались остановить развитие аварии, отключая всё больше нагрузки, но лишь к 12:30 катастрофу удалось остановить. К этому моменту были отключены 321 подстанция, 9 электростанций, без электричества остались порядка 6,5 миллионов человек, большая часть которых проживала в Московской и Тульской областях. Автор этих строк хорошо помнит недоумение, когда он вышел за хлебушком, пока отключили свет в доме, а выяснилось, что света нет во всём городе и даже инфы неоткуда получить, что случилось.
Тем не менее, авария затронула лишь южную часть Москвы и области, в то время, как действия диспетчеров и автоматики позволили отделить благополучные районы и спасти их. В чём же, спросите вы разница с авариями в США? Вначале давайте о схожем. Как и блэкаут в Нью-Йорке в 1977 эта авария сопровождалась в начале маловероятным сочетанием отказов оборудования, вызванным в первую очередь его устареванием и ненадлежащим обслуживанием. Кроме того, были и существенные ошибки персонала подстанции Чагино, но винить их целиком в аварии сложно, так как их действия укладывались в существующие нормативы. Что отличает, так это скорость её разворачивания. Что в 1977, что в 2003 в США с момента отключения первых линий процесс развития аварии от «мистер Старк, мне что-то нехорошо» до блэкаута занимал минуты. В Москве из-за борьбы за живучесть он растянулся на 3 часа. Связано это было не в последнюю очередь именно с наличием противоаварийной автоматики, действовавшей на отключение нагрузки ещё до того, как диспетчер сообразит, что уже пора.
Тем не менее, даже наличие таких автоматик не смогло полностью предотвратить аварию. Почему? Типичное не только русское – раз у нас таких аварий быть не может, то и можно не сильно заморачиваться. Противоаварийное управление в московском энергокольце базировалось на устаревших автоматиках, либо не предусматривающих отключение нагрузки при перегрузке линии, либо неверно настроенных. То же касалось и автоматик отключения потребителей на станциях, которых либо вообще не было, либо они были выведены из работы. То же самое касалось и автоматики выделения электростанции на сбалансированный район – данная автоматика должна была при значительном снижении напряжения отключать линии так, чтобы станция отделилась от энергосистемы с нагрузкой, которую могла бы питать. Такой автоматики просто напросто не было и все выделения станций осуществлялись через звонок диспетчеру, которому не все успели дозвониться.
Какие же выводы были сделаны из аварии? Во-первых впервые с советских времён была начата масштабная программа модернизации оборудования. Именно Чагино в Центральном регионе стало тем поджопником, что заставил выделять сотни нефти на замену устаревшего оборудования. Во-вторых это решение о частичном усилении сети и строительстве новых подстанций. Звучит по-американски, да. Но было и в-третьих. Это пересмотр Системным оператором Единой энергосистемы (СО ЕЭС) и введение нового стандарта противоаварийного управления, ужесточившего требования к модернизируемым и новым объектам. Данный стандарт (можете ознакомиться в закрепе, если кому интересно) обязал использовать многие подходы, указанные выше. Так обязательна стала установка автоматики ограничения перегрузки оборудования (по тексту есть АОПО и АРПМ, но ИРЛ это одна и та же сущность), при этом с обязательным действием сначала на разгрузку путём отключения потребителей и лишь затем на отключение защищаемого элемента. Также обязательным стало применение устройств автоматического отключения нагрузки на электростанциях. И в общем, все эти меры актуальны до сих пор.
Я не ставил целью данной заметки принизить американцев или показать, какие мы молодцы. Нет, я всего лишь хочу показать, насколько оказался различен сам подход к решению проблемы. После Чагино в России начали и усиление сети, и увеличение её автоматизации, при этом с ужесточением требований к ней. То есть вместо бросания в обе крайности выбрали некий срединный путь и больше таких каскадов не происходило (в Питере, например, авария толком и не развилась и энергоснабжение по большей части было восстановлено в течении 30 минут и, что его не было, можно было даже не заметить за бокалом пива). Причём, если уже описанные аварии в США скорее нетипичны – в первом случае три подряд удара молнии доконают любую сеть, во втором американцы уронили сеть буквально на ровном месте - то вот Чагино это типичная каскадка, где серия отказов накладывается друг на друга и приводит к катастрофе. Пощёчина, нанесённая Чагино, запомнилась отечественным энергетикам надолго, и ещё долгое время будет напоминать о себе. А от себя напомню – мешки с мясом есть самый ненадёжный элемент любой системы, вот если бы роботы обслуживали Чагино, то никакой аварии не было бы. Слава роботам!
Стандарт по ПА в редакции 2008 года: https://www.so-ups.ru/fileadmin/files/laws/standards/Emergen...
Оригинал: https://vk.com/wall-162479647_220301
Автор: Владимир Герасименко (@Woolfen).
Живой список постов, разбитый по эпохам
А ещё вы можете поддержать нас рублём, за что мы будем вам благодарны.
Яндекс Деньги: 410016237363870
Сбер: 4274 3200 5285 2137
Тут можно почитать подробнее
При переводе делайте пометку "С Пикабу от ...", чтобы мы понимали, на что перевод. Спасибо!