//Электрика. – 2009. – № 5.– С. 3–12.

От редакции. Современные промышленные предприятия характеризуются высокой восприимчивостью технологических процессов к любым нарушениям в питающей системе электроснабжения субъекта электроэнергетики. Подобные ситуации возникают в России в разных регионах. Что необходимо, чтобы выходить из них с малыми экономическими и моральными потерями? Ниже изложен один из реальных примеров. Редакция приглашает читателей нашего журнала и специалистов к обсуждению поднятых вопросов.

О НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ: УРОКИ ОДНОЙ АВАРИИ

И. П. Сидоров

В 2002 г. согласно существовавшему договору энергоснабжения ОАО "Липецкэнерго" обязалось поставлять ОАО "НЛМК" электрическую энергию и мощность в объёме, согласованном сторонами, и обеспечивать надёжность электроснабжения до границы балансовой принадлежности. Эта обязанность соответствовала федеральным законам от 26 марта 2003 г. № 35-ФЗ "Об электроэнергетике" и № 36-ФЗ "Об особенностях функционирования электроэнергетики в переходный период и о внесении изменений в некоторых законодательных актах РФ и признании утратившими силу некоторых законодательных актов РФ в связи с принятием Федерального закона "Об электроэнергетике".

Обязанности сетевой организации обеспечить надёжность электроснабжения есть неоспоримое требование, которое соответствует сложившейся практике электрообеспечения и которое является правовой основой рассмотрения и анализа происшедшего 7 октября 2003 г. в 9 часов 08 минут отключения внешнего электроснабжения ОАО "НЛМК". В результате на комбинате простояли с различной продолжительностью: коксохимпроизводство, аглопроизводство, два доменных цеха, оба кислородно-конвертерных цеха, огнеупорный цех и прокатные цехи ЛПЦ-1, ЛПЦ-2, ЛПЦ-5. При этом реальный неоспариваемый ущерб определён в размере 10,5 млн руб.

Рассмотрение процессов, происходивших в системе электроснабжения 07.10.03 г. до и после 9.00, позволило сформулировать три вопроса, ответы на которые дают возможность оценить ответственность сторон за факт отключения ОАО "НЛМК":

1. Имел ли место форс-мажор как событие, которое вызвано чрезвычайными  обстоятельствами и которое не могло быть предусмотрено, предотвращено и устранено какими-либо мероприятиями?

2. Соответствовала ли схема электроснабжения 2003 г. ОАО "НЛМК", реализовавшая проекты электрической части 1970–1990 гг. (которые координировались Гипромезом – Государственным институтом по проектированию металлургических заводов), общесоюзным и ведомственным нормам, действующим в 2003 г., включая ПУЭ в части надёжности и обеспечения качества электрической энергии?

3. Были ли необходимыми и достаточными действия субъекта электроэнергетики – ОАО "Липецкэнерго" – по предотвращению и ликвидации последствий форс-мажора; а потребитель – ОАО "НЛМК" – оказался ли готовым к факту внезапного исчезновения напряжения для части схемы электроснабжения на границе раздела "предприятие–энергосистема" и последствиям отключения? При этом комбинат считал, что фактическими причинами отключения явились КЗ и отказ в работе противоаварийной автоматики на подстанциях 220/110 кВ ОАО "Липецкэнерго".

Договор энергоснабжения 2000 г. существенно не отличался от аналогичных договоров, заключаемых энергосистемами (до начала реструктуризации электроэнергетики) как энергоснабжающими организациями с металлургическими (промышленными) предприятиями как абонентами (потребителями). Согласно ему, стороны освобождаются от ответственности за неисполнение или ненадлежащее исполнение обязательств по договору, если это явилось следствием непреодолимой силы (железнодорожными катастрофами, забастовками, военными действиями, пожарами, наводнениями, землетрясениями, грозой, гололёдом, бурей и др.). Сторона, ссылающаяся на обстоятельства непреодолимой силы, обязана информировать другую сторону о наступлении этих обстоятельств в письменной форме, представив при этом доказательства их наличия, подтверждённые компетентными органами.

Энергоснабжающая организация не несёт материальной ответственности перед Абонентом за недоотпуск электроэнергии, вызванный неправильными действиями персонала Абонента или посторонних лиц (ошибочное включение, отключение или переключение, наброс на провода воздушных линий, механическое повреждение воздушных и кабельных линий и др.).

Нормальный режим работы объектов ОАО "НЛМК" прервался 7 октября в 9.08 из-за отключения внешнего электроснабжения комбината на напряжении 110 кВ со стороны районных подстанций 220/110 кВ "Новая" и "Северная". В результате были обесточены главные понизительные подстанции ГПП-1, ГПП-4, ГПП-7, ГПП-9, ГПП-10, ГПП-15-I, ГПП-16, ГПП-17, потеряли электропитание потребители, произошёл останов технологических агрегатов следующих цехов: КХП, КП, ДЦ-1, ДЦ-2, ККЦ-1, ККЦ-2, ЛПЦ-2, ЛПЦ-1, ЦВС, газового цеха, ОГЦ, ТСЦ, ЦОСВ, ЦПМШ, ЦТД. Останов технологических агрегатов цехов ЛПЦ-5, АГП, электроснабжение которых не нарушалось, произошёл из-за отсутствия азота, сжатого воздуха, доменного газа. Часть агрегатов ЛПЦ-2 электроснабжение не теряла, а останов произошел из-за отсутствия азота, сжатого воздуха, пара.

От энергосистемы отделилась ТЭЦ ОАО "НЛМК" (ВЛ-110 кВ "ТЭЦ-правая" и "ТЭЦ-левая" отключились от системы шин 110 кВ подстанции "Новая"). До момента полной остановки ТЭЦ комбината осуществляла электроснабжение от ГРУ-10 кВ потребителей особой группы I категории основных металлургических производств, что обеспечило безаварийный останов этих агрегатов. Полная остановка ТЭЦ по записи произошла в 9.40. Фактически полная остановка ТЭЦ произошла в 9.50 по причине остановки котлов из-за прекращения подачи на них доменного и коксового газа в результате остановки ДЦ-1, ДЦ-2 и КХП.

Поскольку на ГПП-1 первая и вторая системы шин ОРУ 110 кВ были запитаны по ВЛ 110 кВ с подстанции "Северная", а ВЛ 110 кВ с ТЭЦ находилась в ремонте, то при отключении внешнего электроснабжения комбината со стороны подстанции 220/110 кВ "Северная" ГПП-1 была полностью обесточена. На ГПП-17 трансформатор № 2 63 МВА, запитанный по ВЛ 110 кВ от ТЭЦ, был выведен в ремонт, а трансформаторы № 1 и № 3 63 МВА ГПП-17 также обесточились при отключении внешнего электроснабжения комбината на напряжении 110 кВ со стороны подстанций 220/110 кВ "Новая" и "Северная". Полностью восстановление внешнего электроснабжения ОАО "НЛМК" на напряжении 110 кВ со стороны подстанций 220/110 кВ "Новая" и "Северная" было осуществлено "Липецкэнерго" 7 октября 2003 г. с 9.33 до 9.50.

При рассмотрении проблемы главным является вопрос о форс-мажоре. Факт, что в условиях ураганного ветра 7 октября 2003 г. в Липецкой энергосистеме имело место массовое падение деревьев, опор, обрывы грозозащитных тросов, проводов. Липецкий центр по гидрометеорологии зафиксировал, что скорость ветра достигала 25–28 м/с. Это и вызвало неоднократные отключения ВЛ 0,4–220 кВ, приведшие к полной либо частичной потере напряжения на шинах 110 кВ шести подстанций 220 кВ ("Северная", "Новая", "Правобережная", "Дон", "Сокол", "Елецкая"); 25 подстанций 110 кВ; 49 подстанций 35 кВ; 389 ЛЭП 6–10 кВ; 2712 трансформаторных подстанций 10–6/0,4 кВ; 520 населённых пунктов. Порывы штормового ветра 18–24 м/с отмечались с 06.15 до 20.00; максимальные порывы достигали 25–28 м/с, что по шкале Бофорта классифицируется как буря. Ветер силой 25 м/с и более относится к категории опасного гидрометеорологического явления. Потребление сельских и городских коммунально-бытовых и промышленных потребителей Липецкой области снижалось с 1030 до 600 МВт, в том числе потребление ОАО "НЛМК" от энергосистемы снижалось с 360 до 200 МВт.

Несмотря на форс-мажорные обстоятельства, "Липецкэнерго" не прекратило и не ограничило подачу электроэнергии комбинату, обеспечив его снабжение электрической энергией в объёме и мощности, предусмотренных договором энергоснабжения, за счёт неповреждённых подстанций. Из пяти источников питания (подстанции "Металлургическая", "Новая", "Северная", "Правобережная" и ТЭЦ-2 энергосистемы) произошло отключение шин на подстанциях "Северная" и "Новая" с одновременным повреждением ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" и КЗ в ячейке ВЛ 110 кВ "Бугор-правая", причиной которого явилось падение опорного изолятора во время штормового усиления ветра.

Электрическая схема и режим работы энергосистемы (до возникновения 7 октября 2003 г. нарушений) на 8.00 соответствовали режиму, за исключением оборудования, выведенного в ремонт по плановым заявкам и находящегося в резерве. На подстанции "Новая" в работе были АТ-1 и АТ-2; ШСВ-110 кВ включён; ВМ-110 кВ "ТЭЦ-левая, правая" включены (ВЛ связи ТЭЦ с энергосистемой); ВЛ 110 кВ "Бугор-левая" – в ремонте по заявке комбината; ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" работала в тупике с подстанцией 220 кВ "Новая". Остальные ВЛ 110 кВ запитаны по нормальной схеме. На "Северной" – АТ-1 в ремонте по заявке Липецких электрических сетей; ВЛ 110 кВ РП-12 – в ремонте по заявке комбината; ВЛ 110 кВ "Связь-правая" заведена через обходной выключатель. Остальные ВЛ 110 кВ запитаны по нормальной схеме. На "Правобережной" – в работе АТ-1, АТ-2, АТ-3. На ОРУ-110 кВ включены все присоединения, за исключением ВЛ 110 кВ "Бугор-левая" (отключена разъединителями до ввода в ремонт по плановой заявке комбината) и "Бугор-правая". В работе ВЛ 220 кВ "Правобережная-левая" и "Правобережная-правая", 1СШ и 2СШ ОРУ 220 кВ – в работе; выключатели МВ-220 кВ – "Левый" отключён, "Правый" включён (по режиму).

По цеху электроснабжения комбината: на ГПП-4 в ремонте Т-2; Т-1 запитан от ВЛ 110 кВ "Бугор-правая"; ремонтная перемычка между Т-1 и Т-2 демонтирована из-за работ, проводимых комбинатом. По РП-1 110 кВ на РП-13 через ОВ; ОСШ-2 110 кВ – в ремонте; ВЛ 110 кВ РП-12 – в ремонте. Включён СВ-110 кВ ТЭЦ: 1СШ 110 кВ – в ремонте, присоединения 1СШ переведены на 2СШ 110 кВ. В работе пять турбогенераторов с нагрузкой 195 МВт. ВЛ 110 кВ "ТЭЦ-ГПП-17" и "ТЭЦ-ГПП-1" – в ремонте.

Нарушения по распределительным сетям 6–220 кВ возникли и развились в результате сильного шквалистого ветра: наблюдалась "пляска" проводов, происходило падение сломанных веток и деревьев (растущих вне охранных зон линий электропередачи) на провода ВЛ. В 8.59 отключилась ВЛ 220 кВ "Западная-левая", АПВ было успешным. Четырежды отключалась ВЛ 220 кВ "Западная-правая", но АПВ во всех случаях было успешным. В 9.08 отключилась ВЛ 220 кВ "Металлургическая-правая" (приняла нагрузку в 10.49). В 9.08 отключалась ВЛ 220 кВ "Стан-правая" (АПВ было успешным) и "Стан-левая" (приняла нагрузку в 10.37). В 9.20 отключалась ВЛ 220 кВ "КС-29-1" (в 10.12 линия приняла нагрузку). В 8.43 отключалась двухцепная ВЛ 110 кВ "КС-7А-левая, правая" (в 10.51 линии приняли нагрузку). В 9.06 отключалась ВЛ 110 кВ "Центролит-левая" из-за обрыва грозотроса между приёмным порталом на "Правобережной" и опорой № 1. В 9.08 отключалась ВЛ 110 кВ "Кольцевая-правая" из-за падения дерева из глубины лесного массива на провода в пролёте опор №№ 34–35. В 9.08 отключалась ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" из-за падения опорного изолятора шлейфа фазы "В" между ВМ-110 кВ и ЛР-110 кВ на "Правобережной" и проводов на расстоянии пять метров в пролёте опор № 8–9. Возникло КЗ в ячейке ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" на "Правобережной". В 10.29 отключалась ВЛ 110 кВ "Трубная-левая" из-за "пляски" проводов с замыканием на поросль на принадлежащем потребителю участке ВЛ,.

Было зафиксировано ещё 12 отключений на ЛЭП 110 кВ, не имеющих отношения к ОАО "НЛМК", и 24 потери напряжения на ЛЭП 35 кВ. Практически работы по устранению повреждений и подаче напряжения потребителям были завершены 09.10.2003 г.

Возникшее однофазное КЗ в конце ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" имело ярко выраженный дуговой характер. При распространении электрической дуги были повреждены две ячейки, соседние с "Бугор-правая" на подстанции "Правобережная". Вид КЗ – однофазное, переходящее в междуфазное. Одновременно с горением дуги на "Правобережной", штормовым усилением ветра, "пляской" проводов произошли отключение ВЧ-заградителя и возникновение второго КЗ на ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" в районе отпайки на подстанции "Бугор". В результате горения дуги возникло ионизированное облако, распространившееся по направлению ветра на 2СШ 110 кВ, которая действием ДЗШ была отключена. В условиях воздействия дугового замыкания между вводами ШСВ 110 кВ произошло, при его отключении, срабатывание УРОВ 1СШ 110 кВ и отключение всех присоединений 1СШ 110 кВ.

Одновременно с повреждениями ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" и перемежающимися КЗ на ВЛ 220 кВ в 9.08 в узле отключались: ВЛ 220 кВ "Металлургическая-правая"; ВЛ 220 кВ "Стан левая и правая"; 2СШ 110 кВ на подстанции "Северная"; ВЛ 220 кВ "Западная правая"; ВМ-110 кВ АТ-1; ВМ-110 кВ АТ-2; ШСВ-110 кВ "Новой".

Причинами возникновения нарушений по подстанциям 220–110–10 кВ "Северная" и 220–110–35 кВ "Новая" явились многочисленные КЗ на шинах отходящих ВЛ 110–220 кВ. Погашения шин 110 кВ "Северной" и "Новой" произошли из-за отключений ВЛ 110 кВ от "ТЭЦ-НЛМК", смежных подстанций комбината и энергосистемы, из-за существования двух КЗ в разных точках ВЛ 110 кВ "Бугор-правая", их ярко выраженного дугового характера, наличия других КЗ в системе, многократных пусков.

Анализ причин возникновения и развития нарушений по распределительным сетям 6–220 кВ позволяет сделать вывод, что основной причиной отключения линий электропередачи являются падения деревьев на провода ВЛ из глубины лесного массива или границ просек (деревья, растущие вне охранных зон), "пляска" проводов. Имело место отключение линий 6–10 кВ из-за повреждения КТП-10/0,4 кВ (пробой проходных изоляторов, перекрытие спусков от ПР при попадании сломанных веток и др.), механические повреждения проводов при ветровой нагрузке выше расчётной (согласно табл. 2.5.1 ПУЭ, для 11 района по ветру V_max принимается равным 24 м/с). Определяющим недостатком, явившимся предпосылкой нарушений, названа недостаточная ширина просек трасс ВЛ напряжением 10–220 кВ, выполненных по существующим нормативным документам, допускающая падение веток и деревьев на провода ВЛ из глубины лесного массива или границ просек.

Важно указать, что для возложения ответственности в форме взыскания убытков или возмещения вреда во всех без исключения случаях необходимо наличие причинной связи между действиями правонарушителя и возникшим вредом (убытками). Причинная связь всегда объективна. Объективность причинной связи выражается в том, что данная причина в аналогичных условиях всегда порождает данное следствие и в этом смысле не зависит от каких-либо случайностей. Прямая причинная связь имеет место тогда, когда в цепи последовательно развивающихся событий между противоправным поведением лица и убытками не существует каких-либо обстоятельств, имеющих значение для гражданско-правовой ответственности. В тех случаях, когда между противоправным поведением лица и убытками присутствуют обстоятельства непреодолимой силы, налицо косвенная причинная связь. Это означает, что противоправное поведение лица лежит за пределами рассматриваемого с точки зрения юридической ответственности случая, а следовательно, и за пределами юридически значимой причинной связи.

Отключение шин 110 кВ подстанций "Новая" и Северная" произошло из-за КЗ в сети и вызвано стихийным явлением, а не нештатной работой противоаварийной автоматики на подстанциях. Отметим, что возникновение КЗ на электрооборудовании, расположенном на открытом воздухе, не является исключительным событием (за 2003 г. в Липецкой энергосистеме зафиксировано более 700 коротких замыканий).

При возникновении и ликвидации КЗ говорить об отказе устройств защиты можно лишь в случае неотключения КЗ со стороны питания и происходящего при этом повреждения (отгорание, разрушение) оборудования от протекания сверхдопустимых токов. При КЗ на ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" произошло лишь увеличение времени отключения вследствие следующих форс-мажорных обстоятельств. Для нормальной работы защиты необходимо поступление входных сигналов (по цепям тока и цепям напряжения) от устройств, расположенных вне здания, на открытом воздухе. В результате ураганного ветра, повреждения части кровли и элементов электрооборудования на подстанции "Новая", входной сигнал (по цепям напряжения) для защиты ВЛ "Бугор-правая" был нарушен, вследствие чего выходной сигнал (на отключение линии) не мог быть сформирован.

В дальнейшем КЗ отключилось со всех источников питания: автотрансформаторов "Новой"; со стороны ТЭЦ; со стороны РП-1 110 кВ, т. е. осуществлялась работа комплекса устройств защиты дальнего резервирования. Допустимость ликвидации коротких замыканий дальним резервированием при несрабатывании защит смежных элементов определяется п. 3.2.15 ПУЭ: "Для действия при отказах защит или выключателей смежных элементов следует предусматривать резервную защиту, предназначенную для обеспечения дальнего резервного действия …". Поскольку КЗ было ликвидировано, и не произошло повреждение оборудования комбината от протекания токов, то необоснованно утверждать, что причиной отключения внешнего энергоснабжения явился отказ в работе противоаварийной автоматики на подстанциях "Липецкэнерго". Частичное отключение внешнего энергоснабжения ОАО "НЛМК" произошло в результате работы комплекса защит (в том числе и на объектах комбината), осуществлявших дальнее резервирование для ликвидации последствий форс-мажорных обстоятельств с целью предотвратить повреждения электрооборудования.

Констатируя факт отключения подстанций ОАО "НЛМК", питающихся от подстанций "Новая", "Северная", "Правобережная", и правильно утверждая, что это привело к остановке технологического оборудования в цехах и производствах, ошибочен вывод, что это свидетельствует о наличии причинной связи между правоправными действиями (бездействиями) "Липецкэнерго" и наступившими последствиями. Необходимость и обязательность надёжной и бесперебойной работы противоаварийной автоматики электрооборудования энергоснабжающей организации подтверждается "Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ", утверждёнными приказом Минэнерго РФ от 19.06.2003 г. № 229.

При КЗ на ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" на "Новой" произошёл отказ релейной защиты. При проверке обнаружено, что на панель защит типа ЭПЗ-1636 не подаётся напряжение от ТН-110 кВ. Выяснилось, что на шинном разъединителе 2СШ – 110 кВ фазы "А" "Бугор-правая" сильным порывом штормового ветра оторвало защитный металлический козырёк, который при падении ударил по рукоятке привода и корпусу контактов КСА, в результате чего произошли вероятное смещение КСА и потеря контакта цепи питания реле повторителей, подающих напряжение от ТН на панель защит типа ЭПЗ-1636. Цепи напряжения релейной защиты, автоматики и измерений выполнены по проекту института "Энергосетьпроект" (г. Тула) и могут переключаться с одного ТН на другой при наличии двух систем шин. Переключение происходит автоматически контактами реле-повторителей, которые, в свою очередь, управляются блок-контактами разъединителей. Для обеспечения надёжности отключения повреждения было предусмотрено неселективное действие резервных защит ВЛ и автотрансформаторов с возможностью обесточения подстанции в отдельных случаях.

Вследствие исчезновения напряжения произведённая послеаварийная проверка релейной защиты ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" показала, что установки защит соответствуют заданным, никаких неисправностей РЗА не обнаружено.

С целью подготовки ТЭЦ комбината к несению отопительных нагрузок в осенне-зимний период 2003–2004 гг. оборудование мазутного хозяйства с трубопроводами подачи мазута было выведено в ремонт в соответствии с утверждённым графиком и степенью готовности. На ТЭЦ на резервном топливе могут работать: котлы № 1–3 на природном газе, котлы № 10–12 на природном газе и мазуте. Ввод природного газа на котлы №№ 8–10, 12 был отключён в соответствии с утверждённым "Планом организации и проведения газоопасной работы" по врезке газопровода от ГРП-3 на котёл № 13. Поэтому резервного топлива на этих котлах на момент инцидента не было. Отсутствие указанных источников топлива не оказывает влияния на нормальную работу котлов, так как режимными картами оставшихся в работе котлов №№ 5, 6, 8, 9 предусмотрено только совместное сжигание природного газа с доменным и коксовым газами, а на котлах №№ 11, 12 – совместное сжигание мазута с доменным и коксовым газами или совместное сжигание природного газа с доменным и коксовым газами. ТЭЦ комбината не вошла в режим синхронизации и полностью была остановлена из-за отсутствия топлива (коксового и доменного газа). Турбогенераторов № 1–4, 6 это коснулось в 9.40; генератора № 7 – в 9.08; генератора № 5 – в 12.06. Котлы ст. № 1–3, имеющие в резерве природный газ, были аварийно остановлены технологической защитой "по уровню" в первоначальный момент развития инцидента (из-за резкого сброса паровóй нагрузки ниже минимальной), и резервное топливо для них не понадобилось.

Возникновение в 9.08 однофазного КЗ на ВЛ 110 кВ "Бугор-правая", переходящего в междуфазное, зафиксировано и регистраторами аварийных процессов ОАО "НЛМК". Согласно значениям расчётных токов КЗ и параметрам срабатывания устройств релейной защиты ВЛ 110 кВ "Бугор-правая", КЗ должно быть отключено: второй ступенью токовой защиты нулевой последовательности; второй зоной дистанционной защиты (при переходе КЗ в междуфазное). При отказе указанных защит их действие резервируют третья ступень токовой защиты нулевой последовательности и третья зона дистанционной защиты.

Фактически КЗ на ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" не было отключено ни одной из вышеперечисленных защит. Сквозные токи КЗ протекали к месту повреждения по ВЛ 110 кВ "РП-11", "РП-13" , "РП-14", "ТЭЦ-левая", "ТЭЦ-правая", "Связь-левая", "Связь-правая" до отключения всех источников питания: 1АТ, 2АТ "Новой"; 2АТ "Северной", 1АТ, 2АТ "Металлургической", ТЭЦ комбината. ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" была отключена оперативным персоналом "Новой" от ключа управления. Таким образом, КЗ на ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" и отказ защит на ВЛ привели к отключению внешнего электроснабжения ОАО "НЛМК" от "Новой" и "Северной".

При рассмотрении подобных случаев под термином "оборванные провода" подразумевают и шлейфы на опорах. При раскачивании шлейфов, находящихся под напряжением, возможно касание или приближение шлейфа к телу опоры или к соседнему проводу, при этом замыкание является прерывистым и/или дуговым. Осциллограммы этих процессов, если они записываются регистраторами, стоящими на удалённых объектах, могут трактоваться по-разному, в том числе – как отключения и включения высоковольтных выключателей в различных точках системы. Поэтому ошибочно утверждение, что при оборванных проводах КЗ всегда является устойчивым. Вывод, основанный лишь на осциллограммах, установленных на РП-1 и ТЭЦ комбината, является необоснованным.

Опыт эксплуатации сетей, питающих ОАО "НЛМК", показывает, что для потребителей комбината основным воздействующим фактором является глубина посадки (провал) напряжения питающей сети (зависит от близости места повреждения), а не только длительность аварийного процесса. Провалы напряжения в электрических сетях субъектов электроэнергетики (до 0,8 от номинального напряжения и длительностью провала 0,1 с) уже вызывают сбои в программах управления, а в отдельных случаях – отпадения контакторов низковольтных двигателей привода вспомогательных механизмов, что приводит к остановке высоковольтных двигателей. Провалы до 0,4–0,5 от номинального напряжения (обусловленные временем действия защиты 0,2–0,5 с или 0,4–2,4 с) ведут к выпадению синхронных двигателей из синхронизма, опрокидыванию асинхронных, "лавине напряжения". Отсутствие до 5 с питающего напряжения, обусловленное временем гашения поля синхронных электродвигателей, останавливает электромеханическую часть технологического процесса.

Реальные величины (токов, напряжения, времени срабатывания) регистраторами на подстанциях ОАО "Липецкэнерго" не были зафиксированы в полной мере из-за ограниченных технических возможностей существующих регистраторов Н-13, вследствие множественных предшествовавших КЗ в это время. Поэтому естественно обратиться к осциллограммам, представленным комбинатом. Однако в данном случае они не могут являться доказательствами в связи с тем, что не фиксируют аварийные величины на присоединениях, где были повреждения (так как установлены на других объектах), и имеют разночтения.

Так, время начала аварии, зафиксированное регистратором на РП-1 – 9.02; регистратором на ТЭЦ – 8.07. Это значит, что осциллографы записывали разные процессы, происходившие в разное время. Четыре осциллограммы зафиксировали длительность процесса 12 с и имеют разницу во временах пусков 16 с (нет объяснений разнице в 4 с). Другие шесть осциллограмм, зафиксировавшие длительность процесса по 3 с, имеют разницу во временах пусков 5 с. Осциллограммы фиксируют факт отключения части внешнего электроснабжения, факты отказа релейной защиты и автоматики на подстанциях 220/110 кВ и факт отказа релейной защиты ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" на "Новой", который был вызван повреждениями цепей напряжения вследствие падения защитного металлического козырька из-за воздействия стихийных явлений ураганной силы.

ОРУ-110 кВ "Новой" обесточилось вследствие отключения питающих присоединений для локализации КЗ на ВЛ 110 кВ "Бугор-правая" из-за неотключения выключателя этой ВЛ. Срабатывание каких защит и на каких присоединениях "Новой" привело к обесточению ОРУ-110 кВ? Отключились оба вводных выключателя от автотрансформаторов 220/110 кВ и шиносоединительный выключатель: выключатель 110 кВ АТ-1 – от дистанционной защиты стороны 110 кВ; выключатель 110 кВ АТ-2 – от токовой защиты обратной последовательности; ШСВ-110 кВ подстанции "Новая" – от резервных защит стороны 110 кВ АТ-1, АТ-2. В результате подстанция "Новая" полностью обесточилась ("погасла"); из-за этого со стороны ТЭЦ НЛМК отключились выключатель 110 кВ ВЛ "ТЭЦ-левая", выключатель 110 кВ ВЛ "ТЭЦ-правая" и со стороны РП-1 – выключатели 110 кВ ВЛ "РП-1" и ВЛ "РП-13". Причиной срабатывания указанных защит явилось возникновение аварийных параметров, превышающих уставки срабатывания; наличие неотключившегося КЗ на ВЛ 110 кВ "Бугор-правая", вследствие чего отработали (и должны были отработать) защиты указанных присоединений. Первопричиной срабатывания этих защит явились КЗ, вызванные обстоятельствами непреодолимой силы (форс-мажор).

На "Северной" выключатель 110 кВ АТ-2 и выключатель ВЛ 110 кВ "Связь-левая" отключились по причине КЗ на второй системе шин 110 кВ "Северной". К отключению этих выключателей привело срабатывание ДЗШ-110 кВ.

На "Металлургической" отключение ВЛ 110 кВ "Связь-правая" произошло по причине КЗ на ВЛ 110 кВ "Связь-правая". Отключение выключателя 110 кВ "Связь-правая" произошло от срабатывания дистанционной защиты ВЛ 110 кВ "Связь-правая".

Все указанные отключения произошли не по одной причине, а в связи с наличием в промежутке времени с 9.08 до 9.10 трёх КЗ в трёх разных точках сети, питающей ОАО "НЛМК". Причина – порывы ветра ураганной силы, вызвавшие повреждения в нескольких точках сети 110 кВ. Вероятность практически одновременного КЗ в трёх разных точках электрической сети (составные части которой территориально близки) пренебрежимо мала для обычной погоды. Но порывы ветра при урагане характеризуются именно одновременностью на одной территории (различие – в секунды). Косвенным подтверждением факта возможности возникновения нескольких КЗ за малый промежуток времени является то, что 07.10.2003 г. в Липецкой области только на линиях 110–220 кВ было зафиксировано 32 коротких замыкания, сопровождавшихся отключением элементов электрооборудования от устройств защиты, в том числе шесть – в электрической сети района г. Липецка, прилегающего к ОАО "НЛМК" и расположенного вблизи лесных массивов.

Схемы внутреннего электроснабжения и каждой отдельной подстанции ОАО "НЛМК" выполнялись в соответствии с действовавшими на момент проектирования ПУЭ, нормами технологического проектирования понижающих подстанций по согласованию с Госстроем и ГКНТ СССР, Указаниями и нормами технологического проектирования электрохозяйства ВНТП МЧМ СССР. 1981. В этой связи существен вопрос: имеется ли техническая возможность при существующей схеме внутреннего электроснабжения ОАО НЛМК" (по сетям ВЛ 110 кВ, КЛ 110 кВ, ВЛ 35 кВ, КЛ 10 кВ, 6 кВ, 3 кВ) обеспечить работоспособность всех подразделений комбината (производств, цехов и др.) при отсутствии питающего напряжения от шин 110 кВ подстанций "Новая", "Северная"?

На комбинате оставались под напряжением подстанции: ГПП-3, ГПП-5, ГПП-6, РП-2 110 кВ (ГПП-2, ГПП-8, ГПП-12, ГПП-20, ГПП-21), питающиеся от "Металлургической" и ТЭЦ-2, а также ГПП-15-II, запитанная от ОРУ-220 кВ "Новой", которые по суммарной установленной мощности трансформаторов (1411 МВА) значительно перекрывают по активной мощности потребность НЛМК, составлявшую до возникновения инцидента 360 МВт. Однако не имелось технической возможности взять (перераспределить) эту излишнюю мощность как по стороне 110 кВ, так и на напряжении 10 кВ – проекты электроснабжения не рассчитаны на маловероятное стечение событий.

Общее усложнение технической реальности и её глобализация, проявление новых, неизвестных ещё 20–30 лет назад ценологических свойств самоорганизации больших систем электроэнергетики, порождают возможность крупных системных аварий, оставляющих без электричества уже не тысячи, а миллионы и десятки миллионов человек. Это означает, что любой потребитель должен считаться с возможностью полного отключения электрической энергии. Иными словами, каждый потребитель (от операционной в больнице до крупного промышленного предприятия) должен быть готовым к внезапному отключению/гашению субъектом электроэнергетики его абонентов. Поэтому некоторые потребители сферы услуг имеют для одного здания (сооружения) до пяти независимых источников питания (в том числе три – от энергосистемы); известны объекты, имеющие семь источников питания (в Японии каждое вновь строящееся крупное здание, универсам и др. обязательно оборудуется мини-ТЭЦ, расположенной, как правило, в подвальном помещении).

ПУЭ указывают, что если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить необходимую непрерывность технологического процесса, или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путём установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения. Следовательно, ПУЭ учитывают возможность нарушения электроснабжения и возлагают на технологов потребителей обеспечение непрерывности технологического процесса.

ТЭЦ-1 отделилась от системы в 9.08 и до 9.40 (до полной остановки) работала в автономном режиме, обеспечивая электроэнергией собственные нужды, в том числе доменный цех № 1. В период с 9.10 до 9.40 никаких внешних отключений, влияющих на электроснабжение ТЭЦ и ДЦ-1, не было. Напряжение на шины 110 кВ ТЭЦ-1 было подано в 9.42; в 9.50 были включены трансформаторы связи, подано напряжение на ГРУ-10 кВ, РУСН-3 кВ.

ТЭЦ-1 НЛМК строили как независимый источник энергоснабжения для обеспечения потребителей особой группы электроприёмников (это в особой степени относится к части электроприёмников доменного цеха и коксохимического производства). В любых ситуациях в энергосистеме она может и должна работать автономно. Однако это важнейшее требование для заводских ТЭЦ было нарушено. Не установлены действия персонала с 9.08 до 9.40. Отсутствовали конкретные инструкции по разгрузке ТЭЦ по мощности, по предотвращению гашения ТЭЦ. Это привело к остановке сразу пяти генераторов, что, в частности, отражает ошибочность оперативных действий. По существу, лишь отключение генератора № 7 в 9.08 напрямую связано с аварией в энергосистеме, а причиной полной остановки ТЭЦ-1 явились ошибочные действия персонала ТЭЦ-1. Что касается вхождения в синхронизм, то остановка ТЭЦ этот вопрос сняла, отложив его до регламентируемых согласований при подключении генератора к энергосистеме при возобновлении электроснабжения со стороны "Липецкэнерго" по полной схеме.

Чтобы ещё раз лучше представить происходящее, приведём записи в оперативных журналах подстанций "Новая", "Северная" и "Металлургическая".

Подстанция "Новая": 8.59 – отключился МВ-220 кВ "Западная-левая" от ДФЗ, АПВ сработало успешно; 9.02 – отключился МВ-220 кВ "Западная-левая" от ДФЗ, АПВ неуспешно; 9.08 – отключился МВ-110 кВ АТ-1 от дистанционной защиты; 9.08 – отключился МВ-110 кВ АТ-2 от фильтровой защиты; 9.08 – отключился ШСВ-110 кВ от резервных защит автотрансформаторов; 9.18 – отключился МВ-220 кВ "Западная-правая" от ДФЗ, первой зоны ДЗ, АПВ неуспешное.

Подстанция "Металлургическая": 9.10 – отключился МВ-220 кВ "Стан-правая" от дистанционной защиты, АПВ успешное; 9.10 – отключился МВ-220 кВ "Стан-левая" от дистанционной защиты, АПВ неуспешное; 9.10 – отключился МВ-220 кВ "Металлургическая-правая" от ДФЗ, АПВ неуспешное; 9.10 – отключился МВ-110 кВ "Связь-правая" от отсечки, первой зоны ДЗ, АПВ неуспешное.

Подстанция "Северная": 8.37 – отключился MB-10 кВ "Казинка" от отсечки; 9.08 – отключился ВВН-110 кВ ГПП-17 от ДЗШ и УРОВ 110 кВ; 9.08 – отключился ВВН-110 кВ "2А-правая" от ДЗШ и УРОВ 110 кВ; 9.08 – отключился ВМТ-110 кВ "Двуречки-правая" от ДЗШ и УРОВ 110 кВ; 9.08 – отключился ВВН-110 кВ "Связь-левая" от ДЗШ и УРОВ 110 кВ; 9.08 – отключился ВМТ-110 кВ АТ-2 от ДЗШ и УРОВ 110 кВ; 9.08 – отключился ШСВ-110 кВ от ДЗШ и УРОВ 110 кВ; 10.37 – отключился ВМ-10 кВ "Пансионат" от отсечки; 10.52 – отключился ВМ-10 кВ "Первомайский" от отсечки.

Записи свидетельствуют о множественных КЗ в электрических сетях и подстанциях 07.10.2003 г. в районе электроснабжения ОАО "НЛМК".

Отметим ещё одно обстоятельство. В связи с ремонтной заявкой комбината релейная защита на подстанции 110 кВ РП-1 работала в режиме с выведенным ускорением ступени земляной защиты для параллельной работы ВЛ 110 кВ "РП-11", "РП-13". Отсутствие этой защиты привело к излишне длительному протеканию токов через ВЛ 110 кВ "РП-11", "РП-13", АТ-1 подстанции "Новая" и отключению ВМ-110 кВ АТ-1 подстанции "Новая" до отключения ВЛ 110 кВ "РП-11" на подстанции "РП-1" (после отключения ШСВ-110 кВ защитами автотрансформаторов АТ-1 и АТ-2, обеспечивающими дальнее резервирование). При введённом в работу ускорении ступени земляной защиты для параллельной работы ВЛ 110 кВ "РП-11", "РП-13" на подстанции "РП-1" произошло бы отключение выключателя ВЛ 110 кВ "РП-11", возврат защит АТ-1 и, возможно, сохранилось бы электроснабжение потребителей комбината от СШ-Ш подстанции "Новая" и секций 1 и 3 подстанции "РП-1".

Для предотвращения подобных нарушений по подстанциям 220 кВ на НЛМК предложены следующие мероприятия:

• внеплановая проверка устройств релейной защиты; реализация программы оснащения "Новой", "Металлургической", "КС-29", "Правобережной", "Липецкой ТЭЦ-2" цифровыми регистраторами аварийных процессов;

• упрощение схемы электрических соединений на "Новой" (рекомендация);

• реализация программы модернизации устройств релейной защиты и автоматики на "Металлургической", "Северной", "Новой";

• осуществление электроснабжения ГПП-4 от "Правобережной";

• рассмотрение возможности продольного секционирование шин 110 кВ "Северной", "Металлургической", "Новой";

• ускорение реконструкции подстанции 220 кВ "Северная";

• доукомплектование сети ВЛ 110–220 кВ современными приборами точного определения мест повреждения.

Схема электроснабжения ОАО «НЛМК»

Общие выводы

1. На территории Липецкой области 07.10.2003 г. с 06.15 до 20.00 имел место штормовой ветер с порывами 18–24 м/с и максимальными – до 25–28 м/с, классифицируемыми как буря. Порывы вызвали неоднократные и массовые отключения ВЛ 6–220 кВ и подстанций 6–220 кВ в электрических сетях ОАО "Липецкэнерго". Это форс-мажорное событие, которое не могло быть предотвращено какими-либо мероприятиями, привело к отключению по 110 кВ подстанций "Новая" и "Северная" и к потере питания по 110 кВ ТЭЦ и ряда ГПП ОАО "НЛМК". Факты многочисленных КЗ разного вида, успешные и неуспешные действия релейной защиты зафиксированы по подстанциям "Новая", "Северная", "Металлургическая". Осциллограммы ОАО "НЛМК", фиксирующие протекающие процессы, доказательно не привязаны к месту и времени аварийного режима.

2. Действующая схема электроснабжения ОАО "НЛМК", реализованная проектами электротехнической части комбината в 1970–1990-е годы, соответствовала и соответствует действующим ПУЭ, другим директивным и нормативным документам. Однако усложнение технологических процессов, возросшие экономические последствия внезапного отключения электроэнергии требовали от ОАО "НЛМК" решения вопроса строительства рассредоточенных генерирующих источников, обеспечивающих "тихий ход" технологических процессов (агрегатов) или безаварийную их остановку. Может быть рекомендовано упрощение схемы электроснабжения (см. 2 стор обложки) исключением излишних трансформаторных мощностей и промежуточных распределительных подстанций 110 кВ. Целесообразна выдача части мощности от ТЭЦ-2 на напряжении 10 кВ.

3. ОАО "Липецкэнерго" совершены необходимые действия по локализации последствий форс-мажорных обстоятельств по восстановлению напряжения, что определило перерыв внешнего электроснабжения ОАО "НЛМК" 07.10.2003 г. с 9.08 до 9.26. Но этих действий по предотвращению и ликвидации последствий форс-мажора оказалось недостаточно, и часть внешнего электроснабжения ОАО "НЛМК" оказалась обесточенной.

4. ОАО "НЛМК" как потребитель электрической энергии оказался не готовым к факту внезапного исчезновения электроэнергии, что проявилось в "гашении" собственной ТЭЦ, которая представляла собой независимый источник питания и должна была работать при полном "погасании" энергосистемы. Недостаточность действий служб ТЭЦ была усугублена ошибками в планировании (мазут и природный газ), когда оказалось невозможным одновременно задействовать оба резервных топлива.

5. Прошедшие 5 лет с момента аварии подтвердили мировую тенденцию, заключающуюся в увеличении возможности крупномасштабных отключений электроэнергии, которые вероятностно непредсказуемы, но ценологически неизбежны. Учитывая это, Постановлением Правительства РФ от 31 августа 2006 г. № 530 г. "Об утверждении Правил функционирования розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики" (п. 113) предписано, что резервный источник снабжения электрической энергией первой или второй категории надёжности устанавливается самим потребителем и поддерживается в состоянии готовности к использованию при возникновении отключений и/или введении ограничения потребления электрической энергии или устанавливается и обслуживается сетевой организацией, но за счёт соответствующего потребителя (до установки такого резервного источника сетевая организация не несёт ответственности за нарушение условия о категории надёжности по договору).

Приказом Минпромэнерго РФ от 18 марта 2008 г. № 124 утверждены "Правила разработки и применения графиков аварийного ограничения режима потребления электрической энергии и использования противоаварийной автоматики", которые устанавливают, что в случае возникновения внерегламентных отключений вследствие повреждения оборудования, в том числе в результате стихийных бедствий, а также вследствие необходимости отключения подачи электрической энергии с целью устранения угрозы жизни и здоровью людей графики аварийного ограничения вводятся по инициативе сетевых организаций или владельцев генерирующего оборудования. При этом минимально необходимый уровень потребления электрической энергии в соответствии с уровнем аварийной или технологической брони в случае невозможности осуществить передачу электрической энергии из-за повреждения оборудования сетевых организаций или производителей электрической энергии обеспечивается путём использования потребителем автономных резервных источников питания, предусмотренных установленной для него категорией надёжности электроснабжения. Основания для самостоятельного ввода графиков аварийного ограничения определяются системным оператором.

Таким образом, надёжность электроснабжения потребителя во многом зависит от него самогó, что требуется учитывать при выборе схемы получения электроэнергии и при установке собственных резервных источников. В нашем деле мелочей не бывает!