Електрика для чайників або Як саме працює єдина енергосистема від генерації до вашої розетки
Тривалі відключення електрики і тепла, мороз і короткий світловий день — ідеальна комбінація, щоб на четвертому році війни посилити відчуття тривоги і безпорадності.
Часто здається, що все залежить від однієї великої електростанції чи підстанції. Наслідки атак у грудні 2025-го й січні 2026-го важкі як ніколи, і щоб краще розуміти, що відбувається, пропонуємо розібратися, як працює система електропостачання в Україні, пишуть Texty.
Від енергії до електрики
Електрика починається з первинної енергії, яка ще не є електричною. Основну кількість енергії в Україні генерують три типи електростанцій: ТЕС, АЕС і ГЕС. Кожна з них використовує первинну енергію (тепло, рух води) для обертання генератора, який і створює електричний струм.
Від генератора електрика потрапляє в трансформатор, який збільшує її напругу. Це потрібно для того, щоб зменшити втрати енергії під час її руху далі по лініях електропередач (ЛЕП): що вищий струм, то більше нагріваються дроти і більші втрати. Якщо зменшити силу струму і підвищити напругу, кількість енергії не змінюється і дроти так не нагріваються.
Від станції до будинку
Від трансформатора енергія з високою напругою передається по ЛЕП на великі відстані: між регіонами, містами, електростанціями (ці конструкції ви точно бачили в полях уздовж великих трас). А коли наближається до споживачів, заходить на підстанції, де поетапно знижується напруга, оскільки в побуті нам потрібен значно менший вольтаж.
Після підстанцій електрика потрапляє в міську або сільську розподільну мережу. Її елементи трапляються в місті на кожному кроці: дроти в повітрі на стовпах (також бувають підземні) й трансформаторні будки біля будинків доставляють електрику від підстанцій безпосередньо до вашого будинку. На цьому етапі напруга ще раз знижується до знайомих 220–240 В. Ну а далі ваш лічильник, розетки і все, що ви до них під’єднали.
Якщо шлях електрики від ТЕС до будинку розглядати як лінійну схему, може скластися враження, що після влучання в будь-який її елемент ви миттєво залишитеся без світла. Проте все не так просто: наша енергосистема — це одна велика синхронна мережа, де всі елементи пов’язані між собою і мають кілька рівнів підстраховки. Усі великі електростанції — ТЕС, ГЕС, АЕС — об’єднані в мережу й тримають спільну частоту 50 Гц, працюють під керуванням диспетчерів, і електроенергія фізично тече туди, де є попит. Вона не прив’язана жорстко до конкретного міста чи області. Наприклад, вироблена на заході країни енергія може споживатися на сході чи деінде. За певних умов одна електростанція може частково компенсувати проблеми на іншій, але це не означає, що будь-яку ТЕС можна миттєво замінити.
Влучання в ТЕС
Розглянемо ситуацію: влучання в ТЕС спричиняє велику втрату електроенергії.
Уже в перші секунди в системі виникає дефіцит потужності, частота в мережі починає падати (це головний сигнал проблеми), і першою реагує автоматика. На цьому етапі все відбувається автоматично: інші ТЕС, які працювали не на повну, трохи збільшують подачу палива і піднімають потужність. Дуже ефективно в такій ситуації реагують ГАЕС. Це фактично суперпотужні акумулятори, вони не створюють нову енергію, а накопичують надлишки, коли споживання зменшується (наприклад, вночі), і повертають їх у пік споживання (ранок, вечір, аварія). Відбувається це через закачування насосами води у верхній басейн і спуск води назад у нижній. Ці станції можуть доволі швидко перейти з режиму споживання енергії в режим її генерації і стабілізувати частоту в системі, щоб запобігти лавинній аварії.
Далі підключаються диспетчери: дають команду іншим ТЕС наростити генерацію енергії, залучають ГЕС (якщо є вода і дозволяє режим), таким чином переспрямовуючи потоки електроенергії в мережі. Вся система підхоплює втрату, але не однією станцією, а сукупно.
Влучання в підстанцію, що живить ваш будинок
Навіть якщо лінії фізично підключені до конкретної підстанції, у сучасних мережах існує паралельна структура ліній і підстанцій: по-перше, лінії високої напруги часто мають кілька підключень до різних підстанцій, по-друге, кожен район або трансформатор може отримувати енергію не лише з однієї підстанції, а через резервні лінії, що обходять аварійну. Тобто підстанція — це вузол у мережі, а електрика може текти в обхід вузла, якщо інші лінії та підстанції доступні.
Перемикання відбувається автоматично. У мережі встановлені автомати і реле, які фіксують аварію на підстанції, миттєво відключають пошкоджені ділянки і перемикають їх на резервні шляхи до трансформаторів. Якщо резервних автоматичних шляхів недостатньо, команду на перемикання дає диспетчер: відкриває обхідний шлях, щоб електрика йшла до того самого трансформатора через іншу підстанцію.
За умови достатньої кількості електроенергії та вцілілих шляхів у системі район чи будинок може навіть не помітити, що основна підстанція вийшла з ладу.
Ключовий принцип полягає в тому, що електроенергія завжди тече найкоротшим доступним шляхом.
Чому стаються тривалі знеструмлення
Коли електрики немає добу чи більше, це означає, що одночасно спрацювало кілька обмежень: пошкоджені підстанції, перевантажені лінії, обмежена генерація енергії й іноді небезпека для ремонтних бригад. Тоді резервні шляхи просто не можуть покрити всі райони.
Одна з причин — мережеві обмеження. Паралельні лінії і резервні підстанції є, але вони не безмежні. Якщо внаслідок обстрілів пошкоджено кілька підстанцій чи ліній одночасно, резервних шляхів може не вистачати, щоб забезпечити всі райони. Тобто автоматика і диспетчери фізично не можуть перекинути потужність, навіть якщо вона є.
Інша проблема — нестача енергії в системі загалом. ТЕС, ГЕС, АЕС можуть компенсувати лише в межах своєї реальної потужності. Наприклад, АЕС номінально може дати 1000 МВт, один блок на плановому ремонті, інший працює стабільно — доступна генерація 500 МВт, тоді як мережа потребує 800 МВт, тобто для компенсації ще 300 МВт потрібна додаткова енергія від ТЕС або ГЕС.
Якщо через пошкодження вони не можуть її забезпечити, залишається обмежувати споживання знеструмленнями. Комбінація цих двох факторів призводить до ситуації, яку ми маємо зараз: знеструмлення стають тривалими і непрогнозованими.
В умовах постійних атак на нашу енергосистему рятівними стають локальні резерви у вигляді генераторів і децентралізація (сонце, батареї, міні-ТЕС). Із ними частково можна залишатися з електрикою, поки централізовану мережу ремонтують. У великих містах часто використовують мобільні підстанції або переспрямовують енергію від сусідніх районів, щоб мінімізувати знеструмлення.
Читайте нас у Facebook, Telegram та Instagram.
Завжди цікаві новини!
