Як запобігти блек-ауту?

Сьогодні електроенергетична безпека у світі стала важливою складовою багаторівневої енергетичної безпеки, яка, у свою чергу, є підсистемою глобальної, національної безпеки будь-якої держави. Її трактують як захищеність громадян та економік держав від загроз дефіциту електроенергії, перебою поставок електроенергії споживачеві, які виникають внаслідок дії негативних природних, техногенних, управлінських факторів.

Найбільш масштабною електроенергетичною аварією у світі визнано аварію, яка стала у Північній Америці (США і Канада) в серпні 2003 року — блек-аут (black-out). Цю аварію було детально проаналізовано від першого відключення на вугільній станції й до моменту зупинки 263 електростанцій, сумарна потужність яких перевищує загальну потужність електрогенерувальних об’єктів України. Лише за три хвилини аварії було відключено 21 електростанція, із них — 10 АЕС. Відомо, що збитків було завдано на шість мільярдів доларів, а на відновлення і дослідження було витрачено понад 60 мільярдів доларів. Було зроблено все, щоб подібна аварія не повторилася.

Специфіка функціонування електроенергетики — в тому, що її обсяги виробництва (генерації), транспортування і споживання електроенергії мають бути збалансованими. У збалансованому режимі (нормальному, усталеному) номінальна частота в електромережі України відповідає 50 Гц. Якщо ж споживання електроенергії та втрати на транспортування в межах енергосистеми в якийсь момент часу будуть меншими за обсяги генерації, — то частота напруги в мережі перевищить 50 Гц. Якщо ж навпаки, споживання електроенергії та втрати на транспортування в межах енергосистеми перевищуватимуть обсяги генерації, — то частота напруги впаде нижче 50 Гц. У такому технологічному процесі все основне обладнання на електричних станціях розраховане на тривалу роботу з частотою 50 Гц. І лише в аварійних ситуаціях допускається тимчасове глибоке зниження чи підвищення частоти. Не вдаючись до детальних пояснень процесу зміни частоти зазначимо, що частота напруги в мережі є надзвичайно важливим показником, адже майже всі масштабні аварії, що трапилися у світі за останні десятиліття, супроводжувалися глибоким зниженням частоти в системотворчій мережі.

Універсальних методів балансування енергосистем у момент аварії не існує, а тому кожна країна світу вирішує цю проблему по-різному, залежно від ступеня лібералізації ринків електроенергії та дерегуляції електроенергетики в державі.

Технологічно складний інженерний комплекс, яким є електроенергетичний сектор України, не є досконалим, оскільки в процесі його розбудови далеко не всі проблемні питання розв’язані ефективно. Зокрема, існує досить серйозна проблема, яка багато років чекає на своє вирішення. Вона полягає в тому, що робота засобів частотної автоматики енергосистеми не узгоджена з функціонуванням пристроїв частотної автоматикою атомних електростанцій (АЕС). Це може спричинити втрату зовнішнього джерела електропостачання власних потреб АЕС, що може призвести до серйозних наслідків для безпеки атомних блоків...

У липні 2001 року ОЕС України була на крок до такої масштабної частотної аварії, внаслідок якої було знеструмлено південь України. Аварія супроводжувалась високою швидкістю зниження частоти напруги в мережі та відмовою протиаварійних пристроїв відключення споживачів. Відтоді Державна інспекція з експлуатації електричних станцій і мереж неодноразово, наполегливо зверталася до керівництва Національної енергетичної компанії «Укренерго» (НЕК «Укренерго») щодо необхідності детальнішого дослідження причини аварії, зробити висновки й виконати заходи щодо усунення причин виникнення передаварійної ситуації. Але НЕК «Укренерго» так і не вирішило цієї проблеми.

Не дочекавшись від НЕК «Укренерго» висновків про незадовільний стан засобів протиаварійної автоматики енергосистем «Державний науково-технічний центр ядерної та радіаційної безпеки (ДНТЦ ЯРД)» провів власне розслідування. Його фахівці ще у вересні 2001 року прийшли до висновку, що ймовірність зниження частоти нижче від рівня, який передбачено для основного обладнання АЕС в ОЕС України, — досить велика. Така ситуація може призвести до переведення АЕС на автономну роботу, що спровокує погашення енергосистеми і призведе до втрати зовнішнього електропостачання власних потреб АЕС. Такий режим є небезпечним з точки зору вимог ядерної та радіаційної безпеки реактора.

Центр також з’ясував, що методика вибору уставок протиаварійної автоматики тестувалась ще на початку 1970-х років, коли на території України не було АЕС. Два перших енергоблоки з реакторами ВВЕР-440, як відомо, були уведені в експлуатацію в 1980 — 1981 роках на Рівненській АЕС. У липні 2001 року в Україні працювало 13 блоків АЕС (сьогодні функціонують 15 блоків), яким на момент аварії конче необхідно гарантоване електропостачання.

На основі проведеного аналізу, не дочекавшись, що з боку НЕК «Укренерго» буде проведено реформування частотної автоматики, Державне підприємство «Національна атомна енергогенеруюча компанія «Енергоатом» на початку 2003 року вимушено, зі зниженням рівня безпеки АЕС впровадила автоматичні пристрої обмеження часу роботи обладнання на АЕС. Водночас генеральний конструктор реакторів встановлення автоматичних пристроїв вважає нераціональним і оцінив це як порушення типового технологічного регламенту безпечної роботи енергоблоків АЕС.

У вирішенні цієї проблеми мають бути зацікавлені Міністерства енергетики та вугільної промисловості України, НЕК «Укренерго», «Енергоатом». Для того щоб ефективно дослідити й вирішити цю проблему, необхідно створити робочу групу, до складу якої включити спеціалістів з управління режимами енергосистем, технологій роботи енергоблоків АЕС та спеціалістів із розроблення програмно-математичного забезпечення подібних робіт. І насамперед, слід розпочати з удосконалення засобів частотної автоматики ОЕС України з метою забезпечення їхньої відповідності вимогам, що висуваються до сучасних енергосистем. В Україні є всі технічні можливості виконати цю роботу оперативно.