Красота и страшная сила. Директор Центра физико-технических проблем энергетики Севера рассказал, почему из-за аварии в Питкуле Апатиты на несколько часов остались без электричества

Когда за окном собираются тучи и слышится отдаленный гром, мы ощущаем беспокойство. А вдруг гроза? Вдруг из-за удара молнии выйдет из строя линия электропередач или подстанция, и город останется без света? А если гроза застанет в лесу или в горах – что делать? Как обезопасить себя?

Июльские грозы заставили волноваться некоторых жителей Апатитов. Мы получили несколько сообщений с вопросами: насколько часты грозы в наших широтах, можно ли их предугадать, как практически грозы связаны с отключением электричества, как они влияют на линии электропередач и подстанции? Читатели спрашивали, можно ли каким-то образом предохранить населенные пункты от потери энергии, а распределительные пункты - от порчи во время гроз, ливней и шквалистого ветра.

На эти вопросы ответил кандидат технических наук, директор Центра физико-технических проблем энергетики Севера Василий Селиванов. Он отметил:

- Зависимость современного человека от электрической энергии настолько сильна, что зачастую даже кратковременные перерывы в электроснабжении приводят к катастрофическим последствиям. На фабриках и заводах останавливаются технологические процессы, прекращается движение электрифицированного транспорта, нарушаются связь и работа коммунальных сетей. Все это ведет к многомиллионным потерям и наносит ущерб природе. Но наибольшую опасность представляют нарушения в работе систем жизнеобеспечения, поскольку под угрозой оказываются человеческие жизни.

– Василий Николаевич, каковы основные причины аварий в электрических сетях?

– В первую очередь это человеческий фактор: вандализм и хищения, ошибки и невнимательность тех, кто отвечает за состояние электросетей, и безответственные действия тех, кто к электросетям отношения не имеет. Устаревшее или низкокачественное оборудование приходит в негодность во время грозы или гололеда, шквалистого ветра и геомагнитных возмущений. Оборвать линии электропередач может упавшее дерево, к обрыву или замыканию может привести устроенное птицами на проводах гнездо или животное, проникшее в электроустановку.

– Можно ли как-то обезопасить электрическую сеть от обрывов?

– Электросетевые предприятия ведут постоянную работу по профилактике и предотвращению аварий, но полностью их причины, к сожалению, устранить принципиально невозможно. Иногда приходится мириться с возможным ущербом от перерыва электроснабжения и расходами на его восстановление, так как затраты на «страховку от причин» могут быть значительно больше. Например, некоторые «охотники» любят пострелять по гирляндам изоляторов на высоковольтных воздушных линиях, вероятно, вымещая на них свои стрелковые неудачи. Поймать и наказать таких вандалов практически невозможно, ведь общая протяженность воздушных линий напряжением 35-330 кВ в Мурманской области превышает шесть тысяч километров, а проходят они в основном по труднодоступной местности. Пусть расстояние между опорами в среднем составляет 200 метров. Значит, оснастить какой-то защитой от горе-стрелков нужно тридцать тысяч опор ЛЭП. Вероятно, это можно сделать, но гигантские расходы, в итоге, придется возместить потребителям электроэнергии, то есть нам с вами! А ведь приведенный мною пример – это малая доля всех бед, которые могут случиться с ЛЭП.

– В последние годы Апатиты пережили два блэкаута. В январе 2018 года снег, налипший на провода связывающей Апатиты и Питкуль линии привел к отключению электроснабжения на несколько часов. А вечером 10 июля 2021 года на подстанции Питкуль произошел пожар. И опять мы несколько часов провели без живительной энергии. Почему поселок Питкуль играет такую важную роль в электроснабжении Апатитов?

– Из-за исторически сложившейся и не очень надежной схемы электрической сети, спроектированной ещё в 30-е годы прошлого века. Первоначально основным потребителем электроэнергии в Мурманской области была железная дорога. Уже в 1935 году электрифицировали участок от Кандалакши до Апатитов, а в 1939 году на электрическую тягу был переведен весь участок от Кандалакши до Мурманска. Кстати, на юг от Кандалакши электрички пошли значительно позже: в 1973 году до станции Лоухи, а до Беломорска - только в 1989-м! Вдоль железной дороги от Нивских до Туломских ГЭС для питания электропоездов построили цепочку линий электропередачи, соединившую между собой тяговые подстанции. В общих чертах эта схема сохранилась и сейчас, поэтому надежность электроснабжения Апатитов определяется состоянием воздушной линии и подстанции в Питкуле, где расположена одна из таких тяговых подстанций. Город может быть запитан по другой схеме, от Апатитской ТЭЦ, находящейся в ведении ТГК-1, но для этого на принадлежащей РЖД подстанции Питкуль необходимо отключить контролируемую «Колэнерго» линию электропередач. Этот процесс занимает те самые несколько часов, на которые город остается без электричества.

– Длительные отключения в последние годы бывают относительно редко. А вот перепады напряжения, когда «свет мигает», случаются гораздо чаще. С чем они связаны?

– Действительно, провалы напряжения – кратковременные, на долю секунды – происходят часто, особенно во время грозы. Они являются результатом работы автоматики, устраняющей короткие замыкания на ЛЭП. Когда молния попадает в воздушную линию, происходит перекрытие гирлянды изоляторов, на которой висит токопровод. Это краткое и не очень разрушительное явление, но по образовавшемуся проводящему каналу начинает протекать ток короткого замыкания, который может разрушить и изолятор, и сам провод. Чтобы устранить короткое замыкание, линию временно обесточивают, а затем вновь подают на нее напряжение. Такой процесс называется автоматическим повторным включением, АВП. Дуга гаснет, электроснабжение восстанавливается, но мы успеваем заметить моргание света, а иногда – отключение некоторых электроприборов. Когда-то внедрение АПВ, значительно сократив время восстановления электроснабжения, стало панацеей для электрических сетей, однако сегодня многие технологические процессы требуют очень высокого качества электроэнергии и не терпят даже кратковременных перерывов. Поэтому технологи и ученые постоянно работают над усилением молниезащиты и резервирования ЛЭП, внедрением источников бесперебойного питания. Для домашнего использования рекомендуется использовать аккумуляторные источники бесперебойного питания, которые не только ликвидируют провалы напряжения, но и позволяют некоторое время обеспечивать электроприборы энергией.

– На Кольском полуострове грозы происходят не так часто, как в южных регионах. Почему же именно молнии летом становятся у нас главной причиной отключения электричества?

– Дело в том, что на полуострове преобладают скальные грунты с высоким электрическим сопротивлением. Из-за этого хорошее заземление для электроустановок организовать либо вообще невозможно, либо чрезвычайно затратно. А именно заземление является самым важным элементом молниезащиты. Колоссальную энергию молнии необходимо отвести в самую большую емкость, которой мы обладаем – в землю. Если заземление плохое, энергия молнии уходит не в грунт, а в электроустановку, создав в ней губительные перенапряжения.

– А можем ли мы, простые горожане, как-то защитить себя и свою бытовую технику от молнии? Можно ли предсказать грозу не только по народным приметам?

– Молния – это природное явление колоссальной энергии, ещё не до конца изученное и далеко не побежденное. Различными техническими мероприятиями можно уменьшить ущерб, наносимый молнией, но защититься на сто процентов получится вряд ли. И, как показывают многолетние наблюдения и опыт эксплуатации электрических сетей, нарастающая в последние годы климатическая неустойчивость приводит к росту грозовой активности. Если у нас нет возможности полностью защититься от молнии, то спрогнозировать грозу и заблаговременно подготовиться к ней вполне в наших силах.

Во всем мире созданы множество систем грозопеленгации, которые позволяют наблюдать за перемещением грозовых фронтов. Большинство из них коммерческие и предоставляют данные только за деньги. Но есть и бесплатные, например, добровольное некоммерческое сообщество грозопеленгации Blitzortung. Разработку программного обеспечения и электронного оборудования, а также поддержку элементов системы осуществляет в инициативном порядке группа исследователей из Дюссельдорфского университета, а размещением и обслуживанием детекторов во всем мире занимается добровольное сообщество энтузиастов грозопеленгации. В настоящее время сеть состоит из почти двух тысяч детекторов, в основном размещенных в Европе и Северной Америке. Информация доступна всем желающим. На страничке https://www.blitzortung.org/ru/historical_maps.php?map=11 можно посмотреть анимированную карту гроз на территории Европы, отследить перемещение грозового фронта и подготовиться к приходу грозы.

В сети много интернет-ресурсов, рассказывающих о природе молнии, о ее воздействии и о способах защиты от нее. Советую почитать очень интересные и доходчивые статьи профессора Эдуарда Мееровича Базеляна, самого авторитетного в России исследователя физики молнии, например эту http://www.den-za-dnem.ru/page.php?article=288, написанную в соавторстве с академиком Фортовым.

Для защиты своих дорогих электроприборов от молнии во время грозы надежнее всего отключить их, вынуть вилки из розеток, отсоединить антенный кабель от телевизора, а проводной кабель интернет-провайдера – от компьютера или роутера (если у вас оптико-волоконные кабели, то этого делать не нужно).

Гроза представляет опасность не только для техники, но и для жизни и здоровья людей, поэтому во время грозы следует придерживаться правилам безопасности, например, рекомендованным МЧС России (https://www.mchs.gov.ru/deyatelnost/bezopasnost-grazhdan/deystviya-pri-groze_6):

• Перед поездкой на природу уточните прогноз погоды. Если предсказывается гроза, то перенесите поездку на другой день.
• Если Вы находитесь в сельской местности: закройте окна, двери, дымоходы и вентиляционные отверстия. Не растапливайте печь, поскольку высокотемпературные газы, выходящие из печной трубы, имеют низкое сопротивление. Не разговаривайте по стационарному телефону: молния иногда попадает в натянутые между столбами провода.
• Во время ударов молнии не подходите близко к электропроводке, молниеотводу, водостокам с крыш, антенне, не стойте рядом с окном, по возможности выключите телевизор, радио и другие электробытовые приборы.
• Если вы находитесь в лесу, то укройтесь на низкорослом участке леса. Не укрывайтесь вблизи высоких деревьев, особенно сосен, дубов и тополей.
• Не находитесь в водоеме или на его берегу. Отойдите от берега, спуститесь с возвышенного места в низину.
• В степи, поле или при отсутствии укрытия (здания) не ложитесь на землю, подставляя электрическому току все свое тело, а сядьте на корточки в ложбине, овраге или другом естественном углублении, обхватив ноги руками.
• Если грозовой фронт настиг вас во время занятий спортом, немедленно прекратите их. Металлические предметы (мотоцикл, велосипед, ледоруб и т.д.) положите в сторону, отойдите от них на 20-30 м.
• Если гроза застала вас в автомобиле, не покидайте его, при этом закройте окна и опустите антенну радиоприемника.