Как «умные электросети» сокращают убытки от стихийных бедствий? Опыт урагана «Мэтью»!

В начале октября 2016 г. на восточное побережье США обрушился мощнейший ураган «Мэтью», который стал серьезным испытанием для новых «умных электросетей», построенных с использованием «умных» датчиков. Стихия выявила ряд важных моментов, интересных с практической точки зрения.

Прежде всего, стоит сказать, что после разрушительного урагана «Сэнди» в Нью-Йорке в 2012 г. стало очевидно, что современные электросети не способны справиться со стихией.

В США множество устаревших линий электропередач, которые мощные ураганы буквально рвут на части

С 2008 г. по 2017 г. США планируют потратить $32 млрд на модернизацию электросетей Восточного побережья и повышение их стойкости к неблагоприятным воздействиям. Эти усилия предполагают установку 65 млн цифровых датчиков, которые будут непрерывно контролировать электросеть и мгновенно определять участки отключения электричества. Распределенная схема сети при этом позволит изолировать поврежденные участки сети без массовых отключений, что существенно снизит нагрузку на аварийно-спасательные службы.

В масштабах всей страны подобная модернизация обойдется в $300 млрд. Это огромные вложения, и опыт США внимательно изучают другие страны, поскольку из-за глобального потепления климатические аномалии все чаще вредят коммунальным сетям. С 1980-х гг. количество погодных стихийных бедствий на планете выросло в три раза, и ежегодно экономический ущерб от них увеличивается на 10%. К примеру, в США в 1990-х гг.  из-за погоды было примерно 20 массовых отключений электричества в год, а сейчас —  более 100.

Российские энергетики тоже сталкиваются с ростом количества чрезвычайных ситуаций, вызванных непогодой.  В основном это аномальные температуры, такие как жара 2010 г. в России, которая вошла в десятку самых смертоносных бедствий за 20 лет. Также Россия все чаще сталкивается с тайфунами и мощными ураганами, например, в сентябре 2016 г. тайфуны «Лайонрок» и «Намтеун» на Камчатке оставили без электричества 97 населенных пунктов и объектов электроэнергетики. В октябре Кубань и Ставрополье пережили ураган с силой ветра до 40 м/с (по скорости ветра аналогичный урагану «Мэтью»), который оставил без света 45 тыс. человек. В конце октября ураган вызвал отключение электричества в ряде районов Новороссийска и Анапы.

Количество локальных и масштабных природных ЧС растет и в России

Основной причиной сбоев  в работе электросетей, как в России, так и в США, являются обрывы проводов из-за ветра, подтопление оборудования и короткие замыкания. В рамках модернизации энергосистемы Восточного побережья США были установлены системы, способные противостоять сильному ветру, летающему мусору и наводнениям. Например, специальные датчики могут обнаружить подтопление и заблаговременно выключить оборудование. Также используются реклоузеры, которые разделяют наиболее неустойчивые к стихии воздушные линии электропередач на отдельные участки и могут автоматически выключить и снова включить ток в сети после временных сбоев, вызванных падением веток деревьев и другими происшествиями. Статистика показывает, что не обрывы проводов, а именно подобные «кратковременные» проблемы являются причиной 80% случаев отключения электричества на воздушных линиях.

Помимо этого была выбрана схема распределенной сети, в которой отключение одного участка не приводит к обесточиванию всей линии, как это случилось в Огайо в 2003 г., когда из-за деревьев, замкнувших высоковольтную линию, без электричества остались 50 млн. человек.

Сегодня датчики, обеспечивающие подобные меры безопасности, доступны как крупным, так и мелким энергокомпаниям. Например, индикаторы короткого замыкания немецкой компании Horstmann продаются в России и могут устанавливаться даже на старые воздушные линии, превращая их в «умные» системы энергоснабжения. Также в условиях стихийного бедствия незаменимы приборы для быстрого обнаружения неисправностей линии электропередач, например таких, как прибор Greenlee ToneRanger для поиска повреждений в воздушных и подземных кабелях.

Датчики от компании Horstmann (слева) и прибор Greenlee ToneRanger (справа)

Так насколько «умные электросети» оказались устойчивы к урагану «Мэтью»? Предварительный анализ показал, что они справились намного лучше старых сетей. Было отключено всего около 2 млн домов, причем не одновременно, а в разное время, что облегчило работу аварийно-спасательных служб. Для сравнения, в 2011 г. схожий ураган «Ирэн» оставил без света 5,5 млн домов. В целом, «умная» сеть продемонстрировала на 50-80% более высокую надежность. В конечном счете, по данным правительственных экспертов, каждый $1 млн прямых расходов на оснащение электросетей «умными» системами обеспечивает рост ВВП на $2,5-$2,6 млн.

См. также:

• Высоковольтная диагностика
• Тепловизионный контроль
• Низковольтная диагностика
• Анализ качества электроэнергии
• Маркировка и индикация
• Калибровка приборов для энергетики (поверка средств измерений)