Blackouty i brownouty, czyli rodzaje awarii zasilania

Kiedy polski system elektroenergetyczny jest w dość kiepskim stanie, pora przyjrzeć się potencjalnym skutkom tego stanu. Jest ich kilka i wyglądają różnie.

Zacznijmy od najprostszego, najbardziej typowego, czyli zwykłego wyłączenia zasilania (ang. blackout). To stan, w którym po prostu nie ma prądu w sieci. Może brakować wszystkich 3 faz, może brakować tylko jednej lub dwóch.

Blackout powoduje wyłączenie wszystkich urządzeń elektrycznych, które nie posiadają awaryjnego zasilania. Gdy zabraknie prądu w sieci, staną wszystkie silniki, systemy oświetleniowe, elektryczne źródła ciepła. Na krótki blackout, trwający kilka godzin, trzeba mieć w domu latarkę i świece. Bez komputera i telewizora przez tak krótki czas jeszcze nikt nie umarł. Bez działającej lodówki także. W tak krótkim czasie nawet nie zdąży się ona nagrzać.

Problem robi się, gdy wyłączenie prądu trwa przez kilka dni lub nawet kilka tygodni. Potencjalnie na końcu nitki zasilającej takie awarie mogą trwać bardzo długo. Im mniej osób dotyczą, tym niższy mają priorytet. Może się więc okazać że w przypadku jakiejś awarii na większym obszarze, spowodowanej np. przez nietypowe warunki pogodowe (np. osadzającą się na przewodach szadź), niektórzy będą musieli obejść się bez prądu przez długie tygodnie.

Jest to szczególnie kłopotliwe zimą, gdy potrzebujemy dużo światła, ale także prądu do ogrzewania. Nawet jeśli nie mamy w domu ogrzewania elektrycznego (pompy ciepła, elektrycznych grzejników), to często prąd jest niezbędny do podtrzymania pracy urządzeń takich jak pompy obiegowe CO, czy sterowniki i podajniki kotłów. Po kilku dniach bez prądu dom będzie już dość mocno wychłodzony. Gdy awaria potrwa dłużej i temperatura w domu spadnie poniżej zera, pojawiają się dodatkowe kłopoty — zamarzają rury z wodą i rurki instalacji CO. Naprawa takich uszkodzeń to dość poważny remont.

Dość specyficznym przypadkiem wyłączenia zasilania jest tzw. rolling blackout, czyli konsekwentne i planowe wyłączanie na jakiś czas zasilania poszczególnych obiektów ze względu na brak mocy wytwórczych. Zdarzało się to w Polsce (słynne stopnie zasilania), ale dotyczyło raczej wyłącznie zakładów przemysłowych. Może to działać jednak inaczej — np. w określonych godzinach zasilanie może być dostarczane tylko do konkretnych dzielnic miasta.

Ciekawe są też kaskadowe wyłączenia prądu, które zdarzają się wtedy, gdy awarii ulegają przeciążone urządzenia wytwórcze. Mieliśmy taki przypadek w Polsce w czerwcu 2006 r., gdy kolejne źródła prądu (bloki energetyczne) wyłączały się wskutek przeciążenia. Gdy padnie jedno źródło, na kolejnym pojawia się zbyt wysokie obciążenie i to źródło też się wyłącza i tak dalej.

Wyłączenia prądu mogą być spowodowane przez awarie samych bloków energetycznych (kotła, turbiny, generatora, systemów pomocniczych), ale także przez awarie systemu przesyłowego (linie przesyłowe wysokiego napięcia) lub dystrybucyjnego (linie niskiego napięcia, transformatory). Niektóre awarie łatwiej jest naprawić niż inne — np. łatwiej naprawić zerwaną linię niskiego napięcia, niż zniszczony przez trąbę powietrzną słup wysokiego napięcia, czy rozerwany wskutek wybuchu kocioł parowy.

Innym przypadkiem, także znanym nam z historii, są tzw. brownouty, czyli obniżenie parametrów jakościowych prądu. Pod tym pojęciem mieści się spadek napięcia w sieci, ale także spadek częstotliwości prądu.

Spadek napięcia powoduje zmniejszenie poboru prądu w sieci, a w konsekwencji spadek zapotrzebowania na moc. Czyli pozwala utrzymać zasilanie w razie przeciążenia sieci. Spadek częstotliwości jest w pewnym zakresie sytuacją normalną, przejściową, która występuje w momencie zwiększenia zapotrzebowania na prąd. Z czasem częstotliwość powinna wrócić do normy, czyli do poziomu 50 Hz.

Obniżenie napięcia powoduje takie skutki jak:

  • znaczne zmniejszenie mocy elektrycznych źródeł ciepła takich jak grzejniki elektryczne — ich moc zależy od kwadratu napięcia, a więc spadek napięcia o 1% spowoduje spadek mocy o 2%, a spadek o 10% zmniejszy moc aż o 19%,
  • spadek jasności świecenia żarówek — po pierwsze wskutek zmniejszenia ich mocy i ilości wytwarzanego ciepła, ale także wskutek spadku efektywności świecenia żarnika przy niższej temperaturze,
  • w zależności od konstrukcji silniki elektryczne zaczynają pracę przy zmniejszonej prędkości obrotowej lub wytwarzając mniejszy moment obrotowy, mogą także pobierać więcej prądu, co powoduje ich przegrzewanie się,
  • nieregulowane zasilacze prądu stałego będą wytwarzać niższe napięcie, co może powodować awarie zasilanych nim urządzeń.

A jak się przed tym zabezpieczyć? O tym będzie innym razem. W międzyczasie polecam artykuł mojego kolegi o tym jak przetrwać długotrwałą awarię zasilania. 🙂

Jeden komentarz do wpisu “Blackouty i brownouty, czyli rodzaje awarii zasilania

  1. Edward says:

    Na takie sytuacje mam w garażu dwa agregaty powojskowe i przystosowaną instalację do podłączenia generatora. Mieszkam na zapadłej wsi, gdzie wyłączenia prądu, szczególnie zimą są częste.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *