Електрика для чайників. Як працює енергосистема

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, Texty.org.ua пропонує розібратися, як працює система електропостачання в Україні.

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.

Отримуйте найкращі статті на e-mail (раз на два тижні)

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.

Чому в одному будинку є світло, а в іншому немає

З погляду енергосистеми одна вулиця — це не одна мережа. На вигляд міська мережа не як «лінія вздовж вулиці», а як дерево з гілками:

• магістральна лінія;
• розподільна підстанція;
• кілька трансформаторів;
• окремі кабелі до груп будинків.

Два будинки поруч можуть бути підключені до різних трансформаторів, або до різних підстанцій, або навіть до різних фаз тієї самої лінії. Якщо пошкоджена одна з гілок, частина будинків залишається без світла, а інші зі світлом.

Найбільшу плутанину в розумінні цієї системи створюють фази, тому на них зупинимося окремо. Уявіть, що електроенергія — це потік води, але замість однієї великої труби до вашого мікрорайону прокладені три однакові труби. Ці три окремі потоки струму і називаються фазами.

У велику магістральну мережу електрика подається трьома фазами одночасно. Це робиться для ефективності: три дроти передають значно більше енергії, ніж один, і забезпечують стабільну роботу потужних двигунів на виробництвах.

Коли електрика доходить до вашої вулиці (до трансформаторної підстанції — тієї самої будки), енергетики мають розподілити ці три фази між споживачами: будинок № 1 підключають до фази А; будинок № 2 — до фази В; будинок № 3 — до фази С.

Це робиться для балансу. Якщо «повісити» всі будинки на одну фазу, вона перегріється і згорить, а інші дві гулятимуть. Тому електрики намагаються навантажити всі три лінії рівномірно.

У трансформаторній будці на кожну фазу стоїть свій окремий запобіжник або автомат. Якщо на вашій лінії сталося перенавантаження або коротке замикання, вибиває тільки вашу фазу. Сусід на іншій фазі залишається зі світлом.

Коли Укренерго дає команду обмежити споживання, диспетчер вимикає не всю вулицю відразу, а конкретні лінії. Може статися так, що лінія, яка живить парний бік вулиці, належить до другої черги, а непарний — до п’ятої. Або будинок навпроти під’єднаний до лінії, на якій міститься лікарня чи водоканал (критична інфраструктура), тому його не вимикають узагалі.

У великих багатоквартирних будинках навіть різні під’їзди чи різні квартири на одному майданчику можуть бути на різних фазах. Поділ на фази — це технічна необхідність для стабільності мережі, а не несправедливість.

Чому зникають опалення і вода

В Україні електроенергія є ключовим ресурсом не лише для світла, а й для опалення і водопостачання. Тому аварії або тривалі знеструмлення відразу впливають на три базові сервіси: світло, тепло і воду.

Тепло для опалення і гарячої води та електроенергію одночасно виробляють міські котельні або ТЕЦ (теплоелектроцентралі). ТЕЦ спалює газ або вугілля і генерує пару або гарячу воду, яка через мережу труб подається в будинки. Часто одночасно виробляється електрика (когенерація). Якщо через брак потужності в усій системі генерація ТЕЦ падає, страждає і електрика, і тепло, особливо взимку.

Водопостачання також залежить від електрики: насосні станції для подачі води з джерела до споживачів живляться електрикою від мережі або локальних генераторів. Якщо немає електрики, насоси не працюють, подача води припиняється або знижується тиск.

У деяких містах є резервні дизель-генератори, щоб підтримувати критичні насосні станції.

Допомога Європи

Після синхронізації з європейською мережею ENTSO-E у 2022 році Україна може імпортувати електроенергію з країн ЄС у моменти дефіциту, зокрема під час пікових навантажень або після пошкоджень генерації. На сьогодні операційно дозволений ліміт імпорту електроенергії з ЄС становить 2,1 ГВт. Це багато (порівняно з потужністю двох атомних блоків), але цього недостатньо, щоб повністю покрити дефіцит усієї країни, якщо виведені з ладу великі ТЕС чи АЕС (за словами Володимира Зеленського, наразі дефіцит становить 30–40%, це близько 7 ГВт). Без імпорту електроенергії знеструмлень було б значно більше.

Крім того, електроенергію з Європи ми не завжди можемо прийняти і доставити до розеток. По-перше, є проблема технічно вузьких місць (мережеві обмеження). Енергосистема — це як мережа водопровідних труб: хоч би скільки електрики давала Європа, товщина труб (міждержавних ліній електропередач), що ведуть до України, обмежена. Крім того, навіть прийнявши 2 ГВт на кордоні з Польщею чи Словаччиною, через розбиті російськими ракетами підстанції ми часто не можемо проштовхнути цю енергію, наприклад, до Києва чи Харкова. Вона просто застрягає на заході країни.

По-друге, є економічний бар’єр. Електрика в Європі — це товар, який продається на біржі. У пікові години (ранок і вечір) ціна в ЄС може бути в рази вищою, ніж в Україні. У той час як у нас діють граничні ціни — максимальна сума, яку компанії дозволено платити за електрику. Якщо в Європі енергія коштує 200 євро, а наш ліміт становить 150 євро, імпортер просто не може її купити, бо це завдасть йому чистих збитків.

По-третє, є проблема пікових навантажень. Ми і наші сусіди (Польща, Румунія, Угорщина) живемо в схожих кліматичних умовах. Коли в Україні вечір і всі вмикають чайники та обігрівачі, такий самий пік настає і в Європі. У ці години європейські країни самі потребують максимуму енергії, тому надлишків для продажу стає менше, а ціна на них злітає до максимуму.

Імпорт — це не чарівна паличка, яка замінить власну генерацію. Це радше запаска: допомагає їхати, але до повної швидкості з нею не розженешся.

Окрім електроенергії європейські країни постачають нам трансформатори і резервні підстанції, проте й тут не все так просто. Енергосистема України будувалася за радянськими стандартами, які відрізняються від європейських. Наші основні магістральні мережі працюють на напрузі 330 кВ і 750 кВ. Стандарт у Європі (наприклад, у Німеччині чи Польщі) — 400 кВ (220 кВ використовується обмежено), тому ми не можемо просто взяти трансформатор із німецької підстанції і поставити його на українську — вона просто не зможе передавати енергію. Переважну частину обладнання для України доводиться виготовляти під індивідуальне замовлення.

Автотрансформатор великої потужності — це об’єкт вагою від 100 до 250 тонн. Для його перевезення потрібні спеціальні залізничні платформи або величезні багатовісні трали, які ледве проходять під мостами. Маршрути для такого перевезення розробляються місяцями, а під час війни це ще й величезна мішень для ворожої розвідки. Такі трансформатори не замовиш на «Розетці». У світі є лише кілька великих виробників цього обладнання. До війни термін очікування на такий трансформатор становив 9–12 місяців. Через великий попит (Україні потрібно багато і зараз) заводи працюють на межі потужності. Крім того, українське обладнання застаріле, і деякі компанії, можна сказати, «ремодернізували» своє виробництво, щоб виготовляти для нас трансформатори минулого покоління.

Ще одне джерело трансформаторів і запасних деталей для всієї енергосистеми — старе енергетичне обладнання з пострадянських країн, яке вишуковують і везуть до нас.

Також партнери постачають нам мобільні підстанції (трансформатори на колесах). Вони компактніші, їх легше сховати або швидко перемістити, але потужність у них значно менша. Вони можуть заживити лікарню, район або водоканал, але не замінять величезну вузлову підстанцію, яка забезпечує світлом цілу область.

Найболючіший момент — ризик повторних атак. Встановлення нового трансформатора на підстанції займає кілька тижнів (монтаж, заливка десятків тонн трансформаторної оливи, тестування). Коли ворог бачить із супутника активність на об’єкті, він може завдати повторного удару. Саме тому енергетики часто будують навколо нових трансформаторів величезні захисні споруди, що ще більше сповільнює процес.

Постачання резервного обладнання — це не просто допомога, це високотехнологічна спецоперація. Ми залежимо не лише від наявності грошей у партнерів, а й від того, наскільки швидко світові виробники можуть адаптувати своє обладнання під наші специфічні 750 кВ.

Для енергетичної безпеки нам потрібно відновлювати власні потужності й будувати нові, менші станції (децентралізація), які важче знищити одним ударом.

Приклад Житомира

Найвідоміший приклад децентралізації енергосистеми — Житомир. Це місто заздалегідь інвестувало в незалежність теплопостачання і в критичні моменти виявилося стійкішим до збоїв. Ідеться не про цілковиту енергетичну автономію, а про мережу локальних котелень, резервних джерел і коротші тепломережі, які легше захищати та відновлювати. У Житомирі акцент зробили на когенераційних установках. Це міні-ТЕС, які одночасно виробляють і тепло, і електрику. Коли велика мережа падає, така установка може забезпечити електрикою насоси, щоб у будинках принаймні були вода і теплі батареї. Крім того, місто інвестувало в котли на біопаливі (трісці). Це важливо, бо це зменшує залежність від лімітів газу та ціни на нього, що є частиною тієї самої децентралізації. Схожі системи збудували в Харкові та Хмельницькому.

Проте цей приклад має чіткі межі: Житомир — місто середнього розміру з компактною забудовою. Модернізація тут тривала роками і потребувала стабільного управління та інвестицій. Але навіть найоптимальніші локальні рішення не забезпечують цілковитої енергонезалежності від загальнонаціональної електромережі. Вони дають енергетичну стійкість — здатність міста підтримувати життя (водопостачання і тепло), навіть коли велика мережа тимчасово паралізована. Досвід Житомира показує радше напрямок руху (як зменшити уразливість окремого міста), ніж універсальну модель, яку можна швидко і безболісно масштабувати на всю країну. Для міст-мільйонників (Київ, Харків) цей шлях набагато складніший, бо потреби в гігакалоріях тепла тут колосальні, їх важко покрити малими котельнями без будівництва сотень таких об’єктів.

Що можете зробити ви

Насправді не так багато, але якщо кожен дотримуватиметься певних правил у складні для нашої енергосистеми часи, то це може врятувати від ще гіршого сценарію. Мільйони маленьких дій дають великий ефект.

Ці поради годяться переважно для планових знеструмлень, але деякі з них можна запровадити у своєму побуті навіть зараз.

Найважчий час для системи — ранок (07:00–11:00) та особливо вечір (17:00–23:00). Вмикайте енергомісткі прилади (пральну машину, посудомийку, бойлер) вночі (після 23:00) або вдень.

Електроплити і чайники — одні з найпотужніших споживачів енергії у квартирі. Грійте рівно стільки води, скільки вам потрібно для чашки чаю зараз, а не повний чайник. Користуйтеся кришками на каструлях — це пришвидшує приготування їжі й заощаджує до 15% енергії.

Замініть усі лампи на LED (це заощаджує до 80–90% на світлі). Вимикайте з розеток прилади, якими не користуєтеся: зарядки, мікрохвильовки з годинником, телевізори. У масштабі країни мільйони таких «вогників» споживають потужність цілого енергоблоку.

Бойлери створюють величезне навантаження, коли після знеструмлень гріють воду з нуля. Не виставляйте максимальну температуру (достатньо 50–55 °C). Якщо є можливість, установіть розумну розетку або таймер, щоб бойлер грів воду лише вночі.

Якщо це приватний будинок чи приміщення малого бізнесу, переконайтеся, що основні споживачі не «висять» на одній фазі, не підключайте все потужне обладнання до однієї розетки/лінії.

Короткі, але потужні стрибки шкодять системі. Краще не вмикати одночасно кілька енергомістких приладів і робити паузу 5–10 хвилин між ними.

Після повернення світла не варто одразу ж все вмикати, дайте системі кілька хвилин стабілізуватися.