1. Статьи
2. Решения систем безопасности
3. Обеспечение безопасности на объектах электроэнергетической отрасли.Обзор существующих угроз и средств защиты от них

Мироненко Ярослав Владимирович

Владимирский государственный университет,

АО «РЭС Групп»

В последнее время рядовой российский гражданин часто слышит слова «энергетическая безопасность». Чаще всего с экранов телевизоров и на страницах газет в передачах и рубриках, посвященных геополитической обстановке. Читая и слушая все эти материалы, мы привыкли думать, что уж с чем с чем, а с энергетической безопасностью у нас в стране проблем нет, благо обладаем крупнейшими запасами газа, угля и прочих сжигаемых ресурсов, торгуем ими со всем светом. Тем правильнее будет напомнить рядовому гражданину, что уголь и газ в простейшем своем виде не дойдут до котла его дома и не зажгутся в лампочке на кухне. Энергетическая безопасность для нас, граждан, заключается именно в этих простых вещах, которые требуют слаженной, подверженной самым разным угрозам работы более двух миллионов человек в нашей стране. Оставим пока уголь и газ и обратимся к главной движущей силе современного мира - электроэнергии.

Электроэнергетическая отрасль Российской Федерации сегодня переживает не лучшие свои времена. Повсеместное сокращение расходов на модернизацию и реконструкцию, износ технологического оборудования, высокий уровень коммерческих и технологических потерь. Однако эти и множество других обстоятельств никоим образом не могут повлиять на основную задачу отрасли - надежное и качественное электроснабжение всех видов потребителей на территории Российской Федерации (и даже немного за пределами ее). Данной статьей открывается цикл, посвященный описанию обеспечения безопасности на объектах электроэнергетической отрасли в условиях возникающих в современных реалиях различных угроз.

Охватить все направления в электроэнергетике представляется нереальным (рис. 1), поэтому остановимся на тех секторах, которые в первую очередь ответственны за обеспечение того, чтобы в нашем доме горел свет, а фабрика по соседству продолжала выпускать свою продукцию (например, консервированный зеленый горошек или двигатели для ракет).

Рис. 1. Структура электроэнергетической отрасли

После завершения в 2008 году электроэнергетической реформы было выделено два сегмента отрасли: так называемые конкурентный и неконкурентный. В конкурентный сегмент вошла генерация, требующая больших инвестиций в длительные периоды, а также сбыт электроэнергии. Неконкурентный или монопольный сегмент заполнило диспетчерское регулирование, а также распределительная сеть.

Что касается сектора распределения, то здесь мнения многих экспертов и даже инициаторов реформы разделились. С одной стороны, конкуренция в данном сегменте без сомнения пошла бы на пользу, а с другой, сам характер деятельности и география сетей не позволяли избежать создания монопольных компаний в отдельных регионах. В конце концов государство оставило себе большую монополию магистральных и межрегиональных сетей, а все прочее отдало на свободный рынок, не забыв, тем не менее, оставить себе рычаги влияния в виде регулирования цен и тарифов.

В результате мы пришли к сегодняшней модели рынка электроэнергии, в котором есть независимые энегосбытовые компании и гарантирующие поставщики, инвестиции итальянских и финских компаний в ТЭЦ и ГРЭС, а также присутствуют как подконтрольные государству магистральные и межрегиональные распределительные сетевые компании, так и частные территориальные сетевые организации.

Если рассматривать отрасль с точки зрения обеспечения безопасности по характеру деятельности, то абсолютно лишними в данной статье выглядят энергосбытовые компании, занимающиеся перераспределением средств из одного кармана в другой, не забывая взять комиссионный процент за свои услуги. Разумеется, экономическая стабильность таких компаний, в составе которых работает подчас 3-4 человека, требует определенных мер и жертв, однако финансовая безопасность пока не является тематикой журнала «Алгоритм безопасности».

Монопольный сегмент диспетчерского регулирования очень сложно описать с точки зрения простого подхода. Люди, занятые здесь, управляют переключениями в сетях и запусками генераторов на станциях, следят за балансом потребления и производства товара, который невозможно хранить и запасать впрок. Однако делают все это они по своим собственным правилам, зачастую непонятным даже работникам из других сегментов электроэнергетики. Оставим их работу им же и перейдем к наиболее интересным сегментам: генерации и распределению электроэнергии.

Сегодня мы рассмотрим, в первую очередь, именно распределительный сегмент. Все-таки генерирующие компании, которых в нашей стране несмотря на конкурентный характер деятельности совсем немного, стоят особняком. А вот почувствовать себя сетевой организацией может практически каждый. Достаточно в самом простом случае запитать свой же гараж от своего же дома. Сетевых организаций множество. Некоторые работают как территориальные сетевые компании и получают деньги за присоединение абонентов к своим сетям и передачу электроэнергии по ним. Другие просто являются собственниками сетевого оборудования, от которого запитаны транзитные потребители. Такие гиганты, как Федеральная сетевая компания, имеют в своем распоряжении 332 тыс. МВа мощности подстанций, а размер потерь электроэнергии в их сетях превосходит потребление не самого маленького областного центра. А условный текстильный завод в городе Мценск имеет в своем распоряжении два трансформатора по 6000 кВа, нагруженных в пик нагрузки на 40% каждый, от которых помимо оборудования завода запитана также вышка мобильной связи и ларек с мороженым у проходной. Объединяет ФСК и завод в Мценске тот факт, что они занимаются распределением и передачей электроэнергии потребителю. Что они являются сетевыми организациями. Именно различные происшествия в этом секторе приводят к отключениям потребителей, и именно поэтому мы сосредоточим свое внимание на обеспечении безопасности там же.

Основная задача распределительного или сетевого сектора: транспортировка специфического товара - электроэнергии от производителя к потребителю. Отсюда вытекают основные угрозы для компании, производителя и потребителя - электроэнергия может вовсе не дойти до потребителя, или часть ее может «потеряться» по дороге. Производители электроэнергии от этих угроз защищены структурой рынка -они продают ее непосредственно с генераторов и не отвечают за движение по сетям. Для остальных же обеспечение безопасности транспортировки товара является ключевым фактором. Потери же электроэнергии могут случиться как в результате технологических нарушений, так и по вине третьих лиц. Отдельно, как обычно, выделяются угрозы для персонала и имущества сетевых организаций: того, что находится на подстанциях и за их пределами, а также в охранной зане линий электропередач. Обобщенно данная декомпозиция угроз представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Декомпозиция угроз распределительного сектора электроэнергетики

Теперь на основе данной декомпозиции угроз мы можем выделить следующие направления обеспечения безопасности в электросетевом сегменте:

1. Обеспечение технологической безопасности.

2. Обеспечение электробезопасности персонала.

3. Обеспечение пожарной безопасности.

4. Обеспечение безопасности охранной зоны.

5. Обеспечение информационной безопасности.

6. Обеспечение экологической безопасности.

Остановимся подробнее на каждом из блоков.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Обеспечение технологической безопасности представляется большим блоком самых разнообразных задач. Попробуем их распределить по отдельным категориям. Первая из них - обеспечение стабильной и надежной работы оборудования электрических подстанций, распределительных пунктов, линий электропередач. Это достигается, в первую очередь, соблюдением определенных правил проектирования, строительства, эксплуатации и модернизации данных объектов. В свое время даже был подготовлен проект федерального закона «Технический регламент о безопасности электрических и тепловых сетей и электрических станций (в том числе с комбинированной выработкой электрической и тепловой энергии), котельных, энергопринимающих устройств и теплопринимающих установок». В силу он не вступил, однако множество отраслевых норм действует и ныне. Проектирование, строительство и модернизация электроустановок мало отличаются от тех же работ в других отраслях промышленности. Да, есть специфичные нормы и требования, однако в той же химической промышленности их не меньше. Другое дело -эксплуатация. Здесь достижение цели состоит, помимо правильного диспетчерского регулирования и обязательного выполнения регламентных работ, в проведении своевременного ремонта, и при необходимости, замены оборудования. Регламентов здесь множество, у крупных компаний помимо общегосударственных действуют свои собственные. Как уже отмечалось, оборудование российских сетей изношено более чем на 70%, и требовать стабильной работы от трансформатора, который «еще Ленина видел», достаточно проблематично. Ключевая особенность сетей также в том, что вывести некоторое оборудование в ремонт или просто продиагностировать зачастую невозможно - резервируемая схема есть далеко не всегда, а даже если она есть, то не факт, что резерв технически находится в лучшем состоянии, чем основная линия. А от этого оборудования могут быть запитаны больницы, школы, детские сады и штабы ракетных армий.

Большое значение в этом случае приобретает online-диагностика под напряжением. Для оценки состояния оборудование в этом случае не надо выводить его из работы. Есть множество систем, в том числе автоматизированных, помогающих добиться стабильной и надежной работы электрооборудования, о существовании которых неизвестно потребителю. Их описание - предмет отдельного разговора, а нам же достаточно знать, что они есть, и энергетики по всей стране с их помощью справляются с подачей энергии в наши дома и защищаются от технологических угроз.

Вторая категория в данном блоке - это обеспечение работы сетей в случае аварий и перегрузок, а также предотвращение этих аварий. Это ответственность служб релейной защиты и автоматики. Простейший автомат и пробки на входе в квартиру - частный случай такой защиты. Благодаря РЗиА энергетическая система предотвращает аварии и снимает напряжение для проведения ремонтных работ, а благодаря АПВ (автоматическое повторное включение) и АВР (автоматическое включение резерва) потребитель часто даже не замечает аварийной ситуации в сетях. Создание таких систем - вещь обязательная и полезная, а релейщики недаром считаются элитой в профессиональных кругах. Многие системы обеспечения безопасности из этой категории появились в пожарных и охранных сигнализациях(например, тот же АВР и сигнализация положения контактов).

Третья категория в данном блоке -это весьма специфическое решение в специфической области безопасности под названием «Снижение уровня потерь в сетях». Этот сегмент при желании даже можно выделить в отдельный блок. При чем здесь безопасность? Казалось бы, есть у сетевых организаций проблема, лежит она на их плечах, никак не связана с потребителем и представляется достаточно локальной. Потери в электрических сетях (как технические, т. е. нагрев проводов и вихревые токи в трансформаторах, так и коммерческие, т. е. воровство) - это бич отрасли. Уровень потерь огромен на сегодняшний день несмотря на предпринятую масштабную программу их снижения. Кто из нас не видел, как свет от лапочки становится все более тусклым в сильные морозы, а летом в жару холодильники в некоторых магазинах просто отключаются из-за низкого напряжения. Зачастую это происходит из-за воровства электроэнергии в частном и потребительском секторе - трансформаторы просто не выдерживают помимо легальной еще и контрафактную нагрузку. А компенсация потерь ложится на честных граждан в виде тарифа на услуги по передачи электроэнергии на следующий год. Так что в обеспечении технологической безопасности на этом направлении помимо сетевых организаций кровно заинтересованы все потребители электроэнергии. Системы безопасности в данном случае - это и охранные сигнализации, и технические системы обнаружения несанкционированного подключения к электрическим сетям, и автоматизированный учет, и работа с населением, и множество других вещей, которые пока работают недостаточно хорошо. Снижение уровня потерь - сложный процесс как в техническом, так и организационном плане, так что подробно на нем сейчасостанавливаться не будем.

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПЕРСОНАЛА И ПОТРЕБИТЕЛЯ

Электробезопасность персонала и потребителя - второй большой блок. Электрические ток - это источник опасности для неподготовленного человека. Все мы знаем, что пальцы в розетку совать нельзя, и многие на интуитивном уровне понимают, что не стоит проверять напряжение, потрогав жилу кабеля языком. Однако, помимо этих элементарных вещей, есть еще множество правил при работе в электроустановках, с кабельными и воздушными линиями. Какой должна быть толщина диэлектрического коврика, допускается ли использование трубопроводов отопления в качестве заземлителей, как маркировать провода постоянного и переменного тока, кто должен выдавать разрешение на работу у электроустановки и кто будет ответственным в случае несчастного случая. Если вы хотите узнать ответы на все эти вопросы, то нет необходимости читать множество специальных книг. Все про обеспечение безопасности по первым двум блокам (а также немного по третьему направлению - пожарной безопасности) написано в Библии электрика - ПУЭ (Правила устройства электроустановок) и ПТЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей). Одни из лучших технических регламентов в нашей стране написаны точно, объемно и по делу.

Помимо организационных мероприятий есть и технические устройства для защиты от поражения электрическим током. Например, УЗО - устройство защитного отключения и дифференциальный автоматический выключатель, которые выключатся, если вы случайно возьметесь за оголенный провод под напряжением.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Обеспечение пожарной безопасности в электроэнергетике также немногим отличается от того, что привычно. Правда выделен даже отдельный класс пожара - горение горючих веществ и материалов электроустановок, находящихся под напряжением. Искры, выделение химически агрессивных веществ, большая вероятность взрыва и прочее, прочее. Горящий масляный трансформатор - то еще зрелище. Основы - организационные и технические мероприятия - не отличаются от общепринятых. Но есть нюансы, вроде защиты открытых распределительных устройств (ОРУ), есть специальные нормы, которые могут немного отличаться от общих. Так, в 2000 году тогда еще в РАО «ЕЭС» был принят РД 153-34.0-03.301-00 «Правила пожарной безопасности для энергетических предприятий» (по сути, бывший ВППБ 01-02-95 или СО 34.03.301-00). Содержащийся в этом документе перечень зданий, помещений и сооружений, подлежащих оборудованию установками автоматического пожаротушения, например, несколько отличается от знакомого нам в СП 5.13130.2009. Причем однозначно сказать, является ли данный документ менее требовательным, невозможно. Забавно, что действие данного документа прекратилось 31.12.2009 с выходом СТО 70238424.27.100.018-2009. Логично предположить, что данный документ содержал переработку требований РД 153-34.0-03.301-00 под современные нормы. Не угадали, название СТО 70238424.27.100.018-2009 «Тепловые электростанции. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования», и хотя он переработан в соответствии с 123-ФЗ, 69-ФЗ, 116-ФЗ, никакого отношения к другим объектам электроэнергетики помимо тепловых станций не имеет. Ничего удивительного, что многие по старинке пользуются РД 153-34.0-03.301-00. В общем, многочисленные пожарные нормативные документы дают нам представление об обеспечении пожарной безопасности на энергетических объектах. Есть информация по этому вопросу также и в ПУЭ и ПТЭП.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОХРАНЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И ИХ ВЫДЕЛЕННОЙ ЗОНЫ

Обеспечение охраны энергетических объектов и их выделенной зоны выглядит наиболее консервативным блоком, не отличным от охраны условного текстильного завода. Та же сигнализация, то же видеонаблюдение, контроль доступа, вневедомственная охрана. Но и здесь есть свои особенности. Некоторые подстанции являются системообразующими и охраняются государством не хуже, чем атомные электростанции. А помимо площадочных объектов в составе организаций есть также и линейные, протяженные на сотни километров, заходящие в каждую деревушку и город. И их уже охранять гораздо сложнее. Кабельные и воздушные линии, правда, часто охраняют сами себя - пытаться украсть алюминиевый провод, который находится под напряжением, будет лишь очень необразованный человек. Но даже подача охранного напряжения не всегда является идеальным вариантом. Тем более что некоторые злоумышленники в этом случае умудряются украсть уже не кабель, но электроэнергию (см. блок про потери в сетях).

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Обеспечение информационной безопасности в последние годы становится все более актуальным. В первую очередь, речь идет о несанкционированном доступе к учету электроэнергии. Использование цифровых приборов, средств автоматизации сбора данных открывает перед злоумышленниками простор для воображения. Применяются как патриархальные, но надежно работающие механические (например, пломбирование цепей, счетчиков, шкафов), так и современные программные (например, пароли первого и второго уровней для приборов учета) методы борьбы с несанкционированным доступом. Отдельно стоит выделить обеспечение безопасного обращения технологической информации. Ранее активно использовалась так называемая ВЧ-связь. По высоковольтным проводам передавалась параллельно с электроэнергией высокочастотная составляющая с информационным сигналом. Специфичность используемого канала была наилучшей защитой. Этот способ повсеместно распространен и теперь, однако все больше используются оптические, телефонные линии связи, городские и прочие локальный вычислительные сети. Появилась необходимость в дополнительных средствах информационной защиты, которые, впрочем, не отличаются от широко используемых в других отраслях.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Последний выделенный нами блок -обеспечение безопасности окружающей среды. Наиболее актуален этот пункт для генерирующих объектов, однако и в сетевом хозяйстве есть агрессивные вещества, которые могут нанести вред экологии. Например, трансформаторное масло. Именно аварии, связанные с его розливом, наиболее опасны для окружающей среды. Уже давно трансформаторы окружают специальными конструкциями, ограничивающими разлив, а замена масла является строго регламентированным процессом, но такие аварии продолжают регулярно происходить. Так что энергетикам и экологам есть над чем работать.

Популярной в последние годы в энергетике становится аббревиатура ОЗОТОБОС - охрана здоровья, охрана труда, обеспечение безопасности окружающей среды. Появляются в этой сфере международные стандарты, проводится лицензирование, пишутся регламенты компаний. Электросетевые компании в этом также активно участвуют. Часто, правда, эти самые международные стандарты превращаются в фарс в российских реалиях, но сам факт благой идеи заслуживает всяческой поддержки.

Не стоит забывать, что надежная и безопасная работа электрической сети, помимо прочего, - свет в больницах, питание систем пожарной и охранной сигнализации, технологических контуров объектов, представляющих особую опасность. То есть источник энергии для всего того, что обеспечивает безопасность наших жизней. И источник этот надо тоже оберегать всеми возможными способами, о которых подробнее, по каждому из описанных нами блоков, мы расскажем в других статьях.

В следующей статье цикла мы рассмотрим тему обеспечения пожарной безопасности на объектах электросетевого хозяйства, как наиболее близкую читателям журнала. Специальные нормативные документы, особенности возникновения, тушения и предупреждения пожара в электроустановках, а также необходимый минимум пожарной безопасности на объектах электроэнергетики - со всем этим читатель сможет ознакомиться на страницах журнала «Алгоритм безопасности».

Информация и фото с https://algoritm.org/arch/arch.php?id=88&a=2167