Az ukrán energetikai infrastruktúra – azon belül hangsúllyal villamosenergia-rendszer – ellen október 10-én indított, majd azóta több hullámban zajló, november 15-én eddigi csúcsát elérő, orosz támadássorozat elsősorban az erőművekben és alállomásokban okozott brutális károkat. Eddig ugyan nem kellett, de a történtek alapján a jövőben szükség lehet ezeket megvédeni esetleges ilyen támadásoktól. Lehetséges lenne?
Az ukrán villamosenergia-rendszer elleni, immár több sorozatos támadások a rakétával nehezen elpusztítható távvezetékek helyett a hálózat csomóponti létesítményeit, azaz az erőműveket és alállomásokat célozzák. De az egy-egy ilyen csomóponti létesítményben okozott károk helyi hatásai tovagyűrűznek minden hozzá kapcsolódó, onnan betáplálást kapó hálózatrészre is. Éppen e tovagyűrűző hatás miatt került az ukrán villamosenergia-rendszer a mostani, válságos állapotába.
De azt is könnyű belátni, hogy bármilyen háló csomóinak kivágása – főleg, ha ez tömeges méreteket ölt – csökkenti a háló szilárdságát. Nincs ez másként a villamosenergia-rendszer, mint országnyi méretű háló esetében sem, ahol az erőműveknek és alállomásoknak – mint a háló csomóinak – kilövése csökkenti a villamos hálózat ellenállóképességét, rugalmasságát (szakszóval: rezilienciáját).
Az ukrán villamosenergia-rendszert ért károkat legutóbb ebben a cikkben tekintettük át. Ugyanebben a cikkben – majd egy későbbiben is – azon véleményünknek adtunk hangot, hogy az erőművek és alállomások elleni tömeges támadások valójában a polgári lakosság elleni terror megnyilvánulásai.
E létesítményekben számos olyan kifejezetten drága és nehezen pótolható gépészeti és villamos főberendezés van, amelyeknek támadása hosszú távra korlátozhatja a fogyasztók villamosenergia-ellátását. Ilyen berendezések pl. a kazánok, turbinák, generátorok, transzformátorok stb.
A transzformátorok különösen kritikusak.
Ezekben részben szigetelési, részben hűtési célból nagy mennyiségű ún. transzformátorolaj van. A kisebb transzformátorokban csak néhány tonna, de legnagyobbakban akár 100 tonna is lehet.
Az orosz drón- és rakétatámadások során számos transzformátor sérült meg. E készülékek jellegükből adódóan nem tudnak „csak egy kicsit” megsérülni. Nem is kell direkt találat ahhoz, hogy a repeszek végzetes kárt okozhassanak a transzformátor tartályában és azon belül a tekercselésében, vasmagjában. Szerencsétlen esetben – de közvetlen találat esetén bizonyosan – a transzformátorolaj lángra kap, majd nagy lánggal és füsttel égni kezd.
Október 18-án éppen ez történt Dnyiproban, az 1765 MW-os Prydniprovska hőerőműben. Az alábbi képen a nyilak a 330 és 150 kV-is szekunder feszültségszintű transzformátorokat jelzik.
Október 18-án az erőműnek az alábbi képen sárgával kiemelt szabadtéri berendezéseit – így transzformátorait – két támadás is érte:
A támadások nyomán az erőmű több transzformátora is kigyulladt:
Egy akár több tíz tonnányi olajat tartalmazó transzformátor nagyon tud égni. Közelebbről így néz ki:
Nem meglepő módon egy transzformátort érő közvetett – pláne közvetlen – találat, a keletkező tűz végzetes, javíthatatlan kárt okoz:
Felmerülhet a kérdés:
meg lehet-e védeni egy transzformátort
egy rakétacsapástól?
Egy ilyen kérdés egészen az ukrán villamosenergetikai infrastruktúra elleni támadások kezdetéig értelmezhetetlen lett volna. A világban eddig soha, sehol nem merült fel komoly formában, hogy a transzformátorokat bármiféle fizikai támadás ellen védeni kellene.
A legkomolyabb eset 2013. április 16-ára virradó éjjel, a kaliforniai San José közelében lévő alállomáson történt. A támadó – feltéve, hogy csak egy volt – az alállomás berendezéseire mintegy 100 (!) lövést adott le, komoly károkat és üzemzavart okozva. A támadó kiléte ismeretlen maradt. A vizsgálat megállapította, hogy a lövész rendelkezhetett villamos technológiai ismeretekkel, mert célpontjait úgy választotta meg, hogy tűz kitörése nélkül is jelentős kárt tudjon okozni. A megtámadott alállomás üzemét csak 27 nap múlva sikerült helyreállítani.
A támadás fő tanulsága, hogy villamos berendezésben relatíve kis hatóerejű fegyverrel is komoly kárt lehet okozni. Mivel az eset egyedi volt, azt nem követték újabb támadások, ezért az alállomási berendezések, köztük a transzformátorok védelme – helyesebben védtelensége – világszerte a korábbi szinten maradt.
A sok tonnányi olaj miatt legveszélyeztetettebb transzformátorokat érdekes módon eddig inkább egymástól kellett megvédeni. Az alállomásokon egymás mellett sorakozó transzformátorok bármelyikének esetleges kigyulladása a tűz átterjedésével, a szétfolyó, égő olajjal végzetes hatású lehet a szomszédos transzformátorokra is. Ezt megelőzendő az egyes transzformátorok működési helyeit több módon – egyebek mellett ún. tűzgátló falakkal – is elválasztják egymástól.
E falak úgy vannak méretezve, hogy huzamos ideig képesek legyenek elviselni egy nagy lánggal égő transzformátor tüzének hőterhelését, ezzel megvédve a szomszédos transzformátorok épségét.
Mindeddig nem merült fel olyan helyzet, amelyben felülről jövő veszély, légicsapás ellen kellett volna transzformátort megvédeni.
Oroszország Ukrajna elleni háborúja új helyzetet teremtett.
Immár el kell képzelni a lehetetlent:
a rakétatámadásnak is ellenállni képes transzformátort.
A légtérből érkező támadás ellen mindeddig csak harci repülők esetében volt kidolgozott és nagy számban alkalmazott műszaki megoldás: a vasbeton bunker.
Ám kellő tűzerővel az ilyen védelem is áttörhető:
Villamos hálózat esetében létező, de mindeddig jellemzően sűrűn lakott, városi környezetben alkalmazott műszaki megoldás az alállomások földalatti elhelyezése. Tény viszont, hogy ezeket nem a légitámadás elleni védelem, hanem a városokban kifejezetten magas telekár kényszere hozta létre. Ugyanakkor megerősített födémmel és/vagy mélyebb elhelyezéssel a földalatti kialakítás légitámadás elleni védelmet is biztosítana.
Ugyanakkor a létesítés kiugróan magas anyag- és munkaigénye, a megoldandó műszaki problémák sokasága a földalatti alállomásokat kifejezetten drágává tesz. Olyan extrém problémákat kell megoldani, mint pl. az akár 100 tonna súlyt is elérhető transzformátor esetleges meghibásodásának kezelése, az ilyen esetben szükségessé válható csere megoldása, azaz a mozgathatóság a földalatti transzformátortér és a földfelszín között. Ugyancsak megoldandó a földalatti alállomások hűtése, tűzvédelme stb.
A légtér felől fenyegető veszély kezelésének legismertebb módja a korszerű atomerőművek reaktorait védő ún. konténment, azaz a reaktortér hermetikus elszigetelését biztosító olyan, speciális kialakítású, vasbeton építmény, amely rázuhanó, nagy utasszállító repülőgép (Boeing 747) ellen is védelmet nyújt. A témának komoly szakirodalma van.
A különféle becsapódások során fellépő erőhatásokat, az azokat elviselni képes vasbeton szerkezeteket matematikai modelleken szimulálják.
Ilyen műszaki, védelmi intézkedések alállomási alkalmazásának lehetősége akár 1 éve is az utópia kategóriájába tartozott. Ám az ukrán villamosenergia-rendszer elleni tömeges dróntámadások, de főleg azok katasztrofális hatásai szükségessé tehetik a védelmi elvek és gyakorlat újra gondolását.
Nem lehet kizárni azt, hogy az egyes országok villamosenergia-rendszereiben
a kulcs-alállomások és erőművek esetében
szükség lehet a (lég)védelmi szint emelésére.
Az alállomásoknak és erőműveknek vannak relatíve könnyebben, de kifejezetten nehezen reparálható részei, berendezései is. Az előbbi körbe tartozik pl. a sérült sodronyok, segédüzemi berendezések, az utóbbiba pedig a megsemmisült transzformátorok, turbinák, generátorok pótlása. Ezért az említett kulcs-alállomásokon és erőművekben érdemes minimum megvizsgálni a kifejezetten nehezen reparálható berendezések védelmi szint emelési lehetőségeit.
A konkrét védelmi szint emelésekről nyilvánvalóan csak átfogó kockázatértékelés, előzetes költségbecslés stb. alapján lehet dönteni.
Ám az orosz-ukrán háború egyik nagy tanulsága, hogy
ami tegnap lehetetlennek tűnt, az mára maga a valóság…
És a cikk végére egy „apró öröm”: az alállomások fokozott védelmére alkalmas építményeknek – akár a bunkereknek, akár konténmenteknek – igen jó az elektromágneses hatásokkal szembeni védelme. Azaz ezek a létesítmények a bombák, rakéták mellett
jó védelmet biztosítanak esetleges nukleáris
elektromágneses impulzusbomba
(EMP vagy NEMP) ellen is.
Így már kifejezetten megéri, nem?
A villamosenergia-rendszer rezilienciája a csomóponti létesítmények fokozott védelme mellett a hálózat szegmentálásával, az energiatermelés részleges decentralizálásával, alhálózatok – ún. mikrogridek – létrehozásával növelhető. A széles körben elterjedt nézetekkel ellentétben a mikrogridek még hosszú ideig nem tehetik szükségtelenné a nagyerőműveket és alállomásokat, azonban – éppen az ukrajnai történések tükrében – esélyt adhatnának kisebb körzetek villamosenergia-ellátásának fenntartására.
A mikrogridek jellemzőiről az „Adatközpontok villamosenergia-ellátása: szükségből erény?” című cikksorozatunk hamarosan elérhető 3. részében lehet majd olvasni.
