Стихия на проводах

Сегодня, 25 ноября в госхолдинге «РусГидро» сообщили, что специалисты подконтрольного АО «Дальневосточная распределительная сетевая компания» (ДРСК) полностью восстановили подачу электроэнергии во все районы Владивостока, а также в Приморском крае в целом – по сетям, входящим в зону ответственности компании (она обслуживает свыше 58 тыс. км линий электропередачи напряжением 0,4-110 кВ в пяти регионах ОЭС Востока). «Во Владивостоке обеспечена подача электроэнергии на все объекты, энергоснабжение города в целом восстановлено, идет проверка работы, отрабатываются точечные заявки по подключениям», - заявили в Минэнерго РФ. 

Таким образом, всего несколько дней понадобилось энергетикам, чтобы вернуть людям свет, которого они лишились из-за разгулявшейся природной стихии, т.н. «ледяного дождя», обрушившегося на юг Приморья в ночь с 18 на 19 ноября. Благодаря федеральным телеканалам вся Россия в режиме онлайн наблюдала за тем, как выживают жители ее восточного форпоста, пострадавшие от «неблагоприятных погодных условий»: ветра, доходившего до 30 метров в секунду, в сочетании с «ледяным дождем» и мокрым снегом. Эта аномальная погода спровоцировала аварии на объектах энергоснабжения, связи и транспорта, из-за чего в крае был введен режим ЧС регионального характера.

Так, дороги и тротуары во Владивостоке и соседнем с ним Артеме превратились в один большой каток, что в условиях специфической городской топологии (больших перепадов высот) сделало их непроходимыми. С крыш на припаркованные во дворах автомобили падали не просто «сосули», а глыбы льда и даже железобетонные плиты. Под тяжестью наледей ломались и деревья, и различные рукотворные конструкции. А движение по знаменитому мосту на остров Русский вообще пришлось закрыть, и между ним и материком снова запустили паромы, о которых жители за последние годы успели уже позабыть как о страшном сне. Сегодня к очистке вантовых конструкций моста приступили промышленные альпинисты: вручную они сбивают до 90 тонн льда в день, работая при сильной ветровой нагрузке на высоте до 300 метров.

«Такого давно не было – таких погодных условий и их последствий», - не скрывал шока губернатор Приморья Олег Кожемяко. Пресс-секретарь президента России Дмитрий Песков подчеркнул, что стихия нанесла колоссальный ущерб всей городской инфраструктуре, восстановить которую в одночасье не получится. Премьер-министр РФ Михаил Мишустин направил во Владивосток нового главу Минвостокразвития Алексея Чекункова, чтобы он на месте руководил «спасательной операцией». Но важнее, что одновременно с чиновником на двух Ил-76 в столицу Приморья прилетели передвижные генераторы из Росрезерва, необходимые для обеспечения электричеством больниц и школ (из тех, что были в крае, к тому времени задействовали уже все). Ведь наиболее сильный удар стихия, конечно, нанесла по энергетической инфраструктуре.

Отсутствие электроснабжения максимально затронуло около 180 тыс. жителей Приморского края, мощность отключенных потребителей доходила до 201,5 МВт (из них в зоне ответственности ДРСК – около 155,1 тыс. человек и 199,9 МВт соответственно). На пике кризиса оказались отключены три ВЛ 220 кВ (принадлежат ФСК), 12 линий 110 кВ (и 12 подстанций такого же напряжения), семь ВЛ 35 кВ (и 12 ПС 35 кВ), а также почти сотня ВЛ и 1431 трансформаторных подстанций напряжением 6-10 кВ. К счастью, лишь малую часть из них стихия реально повредили и тем более разрушила – в основном, автоматика выключала все по предусмотренной аварийной схеме.  

При этом обрывы проводов и разрушение опор ЛЭП привели еще к тому, что примерно с двух часов ночи 19 ноября в Первомайском и Советском районах Владивостока, а также в Артеме, где расположен международный аэропорт «Кневичи», было прекращено и теплоснабжение! 106 котельных пришлось «выключить», и без тепла на пике оставались более 48 тыс. жителей (губернатор Кожемяко уже пообещал, что всем «замерзавшим» сделают перерасчет платы за отопление), а без водоснабжения - 71 тыс. человек. Власти и МЧС развернули для таких жителей полевые кухни, звали погреться в пункты временного размещения, запитанные от электрогенераторов, бесплатно раздавали бутилированную воду, газовые плиты (более 4 тыс. штук) и баллоны (более 50 тыс.).

««Ледяной дождь» в Приморском крае был беспрецедентным по своей силе и количеству затронутых энергообъектов. Толщина образовавшегося льда на проводах и линиях электропередачи достигала местами 60 мм – во много раз больше расчетной! Восстановительные работы сильно осложнял гололед на дорогах, а также множество поваленных деревьев», - рассказал «Кислород.ЛАЙФ» генеральный директор ДРСК Юрий Андреенко.

Тем не менее, аварийно-восстановительная операция на объектах энергоснабжения шла в круглосуточном режиме, общая численность бригад превысила 3 тыс. человек. Им в помощь дали более 1 тыс. единиц техники, в том числе и переброшенной из соседних регионов и даже с Сахалина. Тем не менее, во многих местах кабели приходилось растягивать буквально вручную. К уборке поваленных стихией деревьев, которые зачастую и рвали провода ЛЭП, дополнительно привлекались силы МЧС. Каждый день сетевики восстанавливали район за районом, подключая к энергии все больше и больше жителей. И вот сегодня, в среду, ДРСК восстановила электроснабжение потребителей района Чуркин – это порядка 60 тыс. жителей Владивостока.

Для того, чтобы обеспечить энергоснабжение Первомайского района города, специалистам «РусГидро» нужно было поставить под напряжение линию 110 кВ Патрокл – Голдобин, после чего можно было подключить важные для снабжения столицы края подстанции 110 кВ Голдобин, Улисс, Чуркин и ПС 35 кВ Рыбный. Две металлические опоры на этой ЛЭП упали «из-за роста гололеда на проводах и сверхнормативной нагрузки». Чтобы эта линия снова заработала, энергетики демонтировали упавшие и установили три новые опоры 110 кВ, смонтировали почти километр провода, заменили траверсы и изоляторы. «Для такого объема работ и погодных условий это рекордно короткие сроки», - подчеркнули в ДРСК. Добавив, что ремонтные работы сильно осложнялись обрушением опор на территорию Морского кладбища.

На вечер 25 ноября, по данным Минэнерго РФ, число потребителей Приморского края, остающихся без электричества – снизилось до 5,8 тыс. жителей, в пяти населенных пунктах. Все они питаются от распредсетей 0,4/6/10 кВ Артемовской электросетевой компании и филиала «Приморский» АО «Оборонэнерго». ДРСК уже направило освободившиеся ремонтные бригады в помощь этим ТСО: расчищать линии от обледенелых веток и упавших деревьев и устранять обрывы проводов. Без света остается и часть острова Русский – там за энергоснабжение отвечает филиал «Оборонэнерго». На восстановление уйдет еще несколько дней, заявили сегодня в компании: объем повреждений очень большой, в помощь местным и прибывшим бригадам летят спецы из Забайкалья и Санкт-Петербурга. 

Таким образом, именно за счет оперативной работы аварийно-восстановительных бригад ДРСК, которым помогали сотрудники и других компаний «РусГидро», и удалось достаточно быстро ликвидировать последствия стихийного бедствия в Приморье, купировав развитие совсем уж негативных сценариев. «Всего за время восстановительных работ на электрических сетях, пострадавших от последствий вызванного циклоном «ледяного дождя», была восстановлена подача электроэнергии в дома жителей более чем 155 тыс. жителей Приморского края. Поставлены под напряжение 25 линий электропередачи и 32 подстанции 35-110 кВ», - заявили сегодня в «РусГидро». Действительно, можно выдохнуть.

«Ледяной дождь» – явление для Сибири редкое 

Но сильные изморозевые отложения на опорах ЛЭП и самих проводах, способные привести к нарушению электроснабжения потребителей, наблюдаются и здесь, сообщили «Кислород.ЛАЙФ» в компании «Россети Сибирь». Прогрев проводов для борьбы с гололедом подходит только для Европейской части России. В Сибири же для этого устанавливают специальные устройства – ограничители гололедообразования и колебаний проводов, которые спасают оборудование от отключений в неблагоприятную погоду.

Подробнее по ссылке.

Что такое «ледяной дождь»?

Это не поэтический, а научный термин, обозначающий «смешанные» атмосферные осадки из категории обложных (к ним же относятся и «простой» дождь, и дождь со снегом, и сам снег), выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего - от нуля до минус 10, иногда до минус 15 градусов по Цельсию). Если объяснять на пальцах, речь об этаких мелких ледяных шариках, до трех миллиметров в диаметре, которые образуются при резком замерзании капель дождя. И потом эти «капсулы» с водой, падая на любые твердые предметы (провода ЛЭП, автодороги, ветки деревьев и т.д), разбиваются, а вытекшее содержимое сразу же замерзает. И получается одна сплошная наледь. 

Необходимое условие выпадения «ледяного дождя» – наличие температурной инверсии. По словам директора Примгидромета Бориса Кубая, «это азы из школьной физики: теплый воздух менее плотный, он легче холодного и стремится вверх, холодный же воздух более плотный и более тяжелый и стремится вниз. Встреча холодного и теплого воздуха выглядит не как вертикальные «стенка на стенку», а как острый треугольник: тяжелый холодный воздух подтекает под теплый и еще больше выталкивает его вверх (это один из вариантов конвекции). Чем интенсивнее холодный воздух подтекает под теплый, тем более интенсивным будет подъем теплого вверх. При подъеме воздуха вверх происходит его охлаждение, конденсация, коагуляция (слияние и укрупнение капель), чем интенсивнее подъем, тем интенсивнее процесс конденсации и коагуляции и, соответственно, интенсивнее процесс облако и осадкообразования. Проще говоря, чем больше вертикальная скорость подъема теплого и влажного воздуха, тем большее количество воды будет в облаках за единицу времени, а значит и большее количество осадков выпадет на землю». 

В обычной ситуации температура воздуха с высотой понижается примерно на 1 градус по Цельсию на каждые 100 метров. Но в Приморье в этом ноябре все пошло по «плохому» сценарию: «За счет физических особенностей теплого и холодного воздуха, значительной скорости «подтекания» последнего, выделения скрытого тепла при конденсации водяного пара стратификация (распределение температуры с высотой) оказалась аномальной: вверху было плюс 2, а у земли от минус 2 до минус 4 градусов. Дождь, долетая до земли, превращался в лед. А поскольку дождь был продолжительным, толщина льда на проводах и деревьях оказалась аномально большой (2 и более сантиметра)». Подобный гололед, вспомнил Кубай, он лично в последний раз наблюдал в Одессе аж в 1974 году, но ни на Сахалине, ни в Приморье, где он работал последние четыре десятилетия, с такими аномалиями заслуженному метеорологу встречаться еще не приходилось. По некоторым данным, в Приморском крае «ледяного дождя» такого масштаба не происходило минимум последние тридцать лет.

То, что под ударом оказались именно краевая столица и связанный с ней Артем, а не, например, Находка, в Примгидромете объясняют направлением траекторий перемещения южного циклона и северного антициклона, удалением Владивостока и Находки от центра циклона, а также направлениями главных осей тепла и холода. «Если бы, скажем, центр теплого циклона прошел прямо через Владивосток или вблизи него, как в случае с Находкой, тогда бы ось тепла заняла более северное положение и дождь бы так и остался дождем. Но приблизиться циклону к Владивостоку не позволил антициклон, располагавшийся над северным Китаем и своей циркуляцией нагнетавший холод на западную часть Приморского края, где за сутки выпало 2,5-3 месячные нормы осадков. Владивосток и Артем оказались на самом острие вышеописанного треугольника. Циклон же, пройдя меридиан Владивостока, стал опережать антициклон все больше и больше, вынося в сторону Находки и юго-восточной части края все более теплую воздушную массу, повышая температуру воздуха у поверхности земли до положительных значений. В результате там наблюдался просто дождь, а с уходом циклона за остров Хоккайдо, прошел снег», - объяснил Борис Кубай. 

«Ледяной дождь» традиционно бьет именно по инфраструктуре – причем любой. По данным Ситуационного центра Минэнерго РФ, с 23.40 по местному времени 18 ноября до 17.00 20 ноября на юге Приморья «происходили отключения в электрических сетях 35-220 кВ и массовые аварийные отключения в распределительных сетях 6-10 кВ». Досталось не только сетям и опорам ДРСК, но и трем магистральным линиям 220 кВ МЭС Востока (филиал ПАО «ФСК ЕЭС»), а также оборудованию более мелких ТСО (кроме упоминавшегося филиала «Оборонэнерго», это еще и МУП «Владивостокские городские сети»). Ночью 20 ноября Приморское РДУ «Системного оператора» ввело в своей операционной зоне «режим с высокими рисками нарушения электроснабжения», «в связи с массовыми повреждениями ЛЭП 6-220 кВ и оборудования, возникшими в результате наступления неблагоприятных погодных условий (дождь, переходящий в снег, ветер до 22 м/с, налипание снега на провода).

К вечеру 24 ноября отключенными в энергосистеме края оставались три ВЛ 220 кВ, девять ВЛ 110 кВ, а также несколько десятков линий более низкого напряжения. В дополнение к ним не работали три ПС 110 кВ и 426 трансформаторных подстанций 6-10 кВ. Из-за этого без электроснабжения оставались бытовые потребители в 23 населенных пунктах, в том числе около 58 тыс. - во Владивостоке. Но, как уже было сказано выше, сегодня ДРСК поставили под нагрузку основные ЛЭП, ситуация выправилась – и сейчас возвращение к нормальному коммунальному быту стало делом техники.

Обычные дела

На самом деле, резкое и быстрое обледенение проводов и опор ЛЭП, особенно в регионах с влажным климатом – одна из самых опасных бед, с которой десятки лет пытаются справится сетевые энергокомпании во всем мире. Гололед имеет еще и другое название – ожеледь (или ожеледица). И «ледяной дождь» – это лишь одна из причин таких обледенений, хоть и одна из самых экстремальных. Но и при небольшом морозе, в условиях мягкой зимы, на проводах, тросах и конструкциях опор всегда оседают капельки тумана, мороси, дождя или мокрого снега. Толщина гололеда может достигать 60-70 мм, и эта плотная ледяная «шуба» набирает десятки и сотни тонн веса. В статье профессора МИРЭА Вильяма Каганова приводились следующие расчеты: «Провод марки АС-185/43 диаметром 19,6 мм километровой длины имеет массу 846 кг; при толщине гололеда 20 мм она увеличивается в 3,7 раза, при толщине 40 мм – в 9 раз, при толщине 60 мм – в 17 раз. При этом общая масса линии электропередачи из восьми проводов километровой длины возрастает соответственно до 25, 60 и 115 тонн». 

Опять вспоминаем физику: под тяжестью снега и льда, из-за значительного увеличения массы проводов, да еще в сочетании с воздействующими на них динамическими и статическими нагрузкам (особенно при сильных ветрах), и происходят обрывы, либо недопустимо близкое сближение проводов и их сильное раскачивание (так называемая «пляска»), разрушение опор, ухудшение защитных свойств изоляторов. И куча других неприятностей. Такие аварии всегда приносят значительный экономический ущерб, а на восстановление оборванных проводов уходит много времени и денег: по оценкам экспертов, в 10 и более раз, в сравнении с авариями, вызванными другими причинами. 

По открытой статистике, в энергосистемах во всем мире по причине гололеда происходит от 6 до 8 крупных аварий в год. По материалам фирмы «ОРГРЭС», с 1971 по 2001 год подобные аварии часто происходили и в России. В декабре 2001 года в Сочи ожеледь повредила 2,5 тыс. км ЛЭП напряжением до 220 кВ, что обернулось прекращением электроснабжения огромного района (при подготовке к Олимпиаде-2014 эти риски постарались участь). Из-за «ледяного дождя», прошедшего в декабре 2010 года над Центральной Россией и Поволжьем, только в Московской области без электричества в 24 районах осталось 455 населенных пунктов или около 200 тыс. человек. Одновременно тогда отключилось 217 высоковольтных линий, 134 питающих центра 220 кВ, а также более 10 тыс. трансформаторных подстанций, без света оказалось порядка 150 социально значимых объектов, в том числе 14 больниц. Некоторые поселки ждали тогда подключения больше недели! 

Самой же известной катастрофой, вызванной именно «ледяным дождем», до сих пор считается гололед в Северной Америке 1998 года, крупнейший природный катаклизм в той части земного шара за несколько последних столетий. В январе 1998-го три следующие друг за другом теплые воздушные массы, перенасыщенные влагой, двинулись от Мексиканского залива к территории, простирающейся от южного американского штата Алабама до канадской прибрежной провинции Новая Шотландия. На юге выпали сильные дожди, вызвавшие наводнение. Эти огромные массы влаги столкнулись с неподвижным холодным зимним воздухом, пришедшим с Лабрадорского полуострова, и на большую территорию, охватывающую юго-восток провинции Онтарио, юго-запад провинции Квебек и северо-восток США, обрушился «ледяной шторм». 

Стоит отметить, что вообще-то для тех мест такая погодная аномалия – привычное явление, в районе Монреаля подобные дожди выпадают по 12-17 раз в году. Но обычно они длятся всего несколько часов и оставляют по несколько миллиметров льда. Под эти условия, причем с большим запасом, там и строили ЛЭП и другие конструкции. Однако в 1998-м все сложилось совсем уж аномально: бедствие продолжалось… пять суток (!), и за это время выпало до 80 мм «ледяного дождя». Понятно, почему более 1 тыс. стальных опор и более 35 тыс. деревянных столбов такой нагрузки не выдержали. Но ото льда тогда погибли и почти все деревья, а улицы стали полностью непроходимыми. 

Описание последствий стихии, которые легко найти в открытых источниках, ужасают – из-за разрушений ЛЭП более 4 млн жителей в Канаде и США от нескольких дней до нескольких месяцев (!) оставались без света. А так как катастрофа случилась в середине суровой зимы именно там, где до 80% жителей для отопления используют тоже электричество, были жертвы отравления угарном газом и от генераторов, которыми люди отчаянно пытались согреться. От гипотермии погибло не менее 25 человек. В крупных городах, в том числе в Монреале и Оттаве, остановилась всякая экономическая деятельность. Разорились фермеры – их животные погибли или под рухнувшими ото льда крышами, или от отсутствия питья и пищи. Замерзли все деревья во фруктовых садах, закрылось крупнейшее в мире производство кленового сахара в Квебеке. Совокупные оценки ущерба по всем регионам колебались между 4 и 6 млрд долларов. 

Для восстановления инфраструктуры правительству Канады пришлось привлекать 15 тыс. военных, что стало крупнейшим оперативным развертывание канадских вооруженных сил со времен войны в Корее. По данным из Википедии, они «помогали провинциальным и муниципальным рабочим очищать дороги, спасать людей и животных, застрявших в руинах, эвакуировать больных, укрывать и кормить около 100 тыс. человек, замерзших в своих домах, и обеспечивать фермеров генераторами и топливом, необходимым для поддержания их деятельности». Военные инженеры и специалисты круглосуточно работали и с энергетическими и телефонными бригадами при восстановлении и замене разрушенных сооружений связи и столбов ЛЭП. Это стало крупнейшим участием внутренних войск в устранении последствий стихийного бедствия.

А как еще можно защититься? 

Энергетическая наука и инженеры электросетевых компаний десятилетиями бьются над тем, как справится с наледью на проводах. Однако, как говорилось в статье «Способы удаления льда с проводов ЛЭП», опубликованной в №3 научного журнала «Нефтегазовое дело» за 2015 год, до сих пор никто и нигде так и не придумал эффективного средства против этой опасной природной напасти: «Каждый из применяемых на сегодняшний день способов обладает недостатками и проблема удаления гололеда актуальна, а разработка устройств для удаления льда с проводов ЛЭП, построенных базе энергоэффективных способов, является актуальной задачей». 

Тем не менее, традиционно выделяют механический, электротермический и физико-химический методы с гололедом на проводах (есть еще электромеханический, но он остается экзотикой). Первые два направлены на то, чтобы очистить провода от уже налипшего на них льда, третий – чтобы вообще не допускать формирования ледяной «шубы». При механическом методе речь идет о применении различных приспособлений, которые помогают сбивать лед с проводов. «Дедовский» способ – сбивание при помощи длинных шестов с земли или с корзины автовышки, боковыми ударами, вызывающими волнообразное колебание линии. Практикуют также срезание гололеда с помощью стального тросика или роликов-ледорезов, но для этого вдоль ЛЭП необходимо перемещать трактор. В канадской Hydro Quebec тестировали и роботизированные ролики, и каретки, оснащенные режущими устройствами, которые двигались по проводам дистанционно.

Но все механические способы в любом случае требуют и физического доступа к ЛЭП, и большого количества рабочих рук, и запасов времени, поэтому применяют их только на коротких участках линий. К тому же механическое воздействие не препятствует обледенению, а лишь устраняет его: это сизифов труд.

Большее распространение на практике получил электротермический способ, или плавка гололеда. Рабочих токов ЛЭП для этого недостаточно, поэтому температуру провода до 100-130 градусов по Цельсию повышают «вручную», постоянным или переменным током частотой 50 Гц, и в течение продолжительного периода времени (около 100 минут и более). Достигают этого или за счет оперативного перераспределения нагрузок (в этом случае линию на время плавки не отключают), либо путем устройства на предварительно отключенных от потребителей ЛЭП одно-, двух- или трехфазных коротких замыканий. Для этого используют специальные трансформаторы (переменный ток применяется только для плавки льда на ЛЭП до 220 кВ), или источники постоянного тока – мощные высоковольтные выпрямители (на линиях напряжением свыше 220 кВ).

Хотя этот метод и является массовым, плавка льда током остается неудобным, сложным, опасным и дорогостоящим делом. Приходится расходовать значительное количество электроэнергии, отключать потребителей на длительные сроки. Кроме того, очищенные провода вскоре вновь обрастают льдом, и все приходится начинать по новой. Также этот способ бесполезен, если на линии уже произошел обрыв, а в случае масштабного «ледяного дождя» обрывы возникают быстро и сразу во многих местах.     

Физико-химический метод позволяет сработать на упреждение: на провода при нем наносят растворы специальных веществ, которые замерзают при температурах значительно более низких, чем вода. Покрытия делают с низкой адгезией к водным средам, снегу и льду. Но срок действия таких жидкостей недолог, а регулярно наносить их на сотни и тысячи километров проводов – дело еще более нереальное и бессмысленное, чем к каждой ЛЭП приставить по человеку с шестом. 

И опять же - все без исключения методы малоэффективны в случае масштабного «ледяного дождя», когда в течение нескольких часов толстой ледяной коркой одновременно покрываются десятки и сотни километров ЛЭП. Дальнейшее развитие ситуации в плохую или хорошую стороны, как показывает история, зависит от длительности стихийного явления, и размера территории, которое оно охватывает. Чем дольше и интенсивнее осадки, чем на большую площадь они выпадают, тем серьезнее окажется и итоговый ущерб. В Приморском крае его еще только предстоит подсчитать. И хотя юг Приморья пострадал от природной аномалии, а не «человеческого фактора» или других рукотворных бед, анализ причин энергоколлапса явно будет спокойным и вдумчивым. 

Пока же губернатор Олег Кожемяко поблагодарил энергетиков, которые, не жалея себя, несколько суток круглосуточно боролись с последствиями стихии и вернули свет в дома приморцев. «Хочу в первую очередь поблагодарить ребят из ДРСК, «Россети», ФСК, «РусРидро», «Оборонэнерго», «Артемовские электросети» за ту большую работу, которую вы в течение шести дней вели – и по ночам, и днем, меняя бригады. Особенно первые три дня практически без сна работали люди, по два-три часа отдыхали, пока не подтянулись резервы». По словам главы края, власти будут продолжать работу до полного устранения последствий удара стихии.

А глава Минвостокразвития РФ Алексей Чекунков отметил, что «результатом нашей работы должно стать не только восстановление нормального жизнеобеспечения людей, и приведение в порядок пострадавших территорий, но и создание нового, более высокого запаса прочности региона перед угрозой природных катаклизмов в будущем». Пока решено оставить в Приморье переброшенный сюда резерв источников питания и спецтехники: во многих местах переход к постоянным схемам энергоснабжения может занять до двух месяцев. В правительство РФ отправлена заявка на 640 млн рублей «той материально-технической помощи, которая непосредственно сейчас нужна для того, чтобы восполнить ущерб, восстановить ЛЭП, кабели и поддерживать работу дизель-генераторов, на которых все и держится», отметил министр. До восстановления постоянного энергоснабжения жителям придется «жить в напряженном, нервном периоде, периодически будет выбивать».