בשבע 54: המערכת במתח גבוה

הפסקות החשמל בניו-יורק ובלונדון גרמו לרבים להטיל ספק באמינותו של המוצר הכל-כך מובן מאליו הזה ● כיצד מתרחשת תקלה המפילה את כל מערכת החשמל ● עד כמה קשה יהיה לטרוריסטים לשתק את החשמל במדינה ● ומה עושה חברת החשמל בנדון

עדי גרסיאל , י"ג באב תשס"ג

בחברת החשמל לא יודו בכך באופן גלוי, אבל לא מעט חיוכים של שמחה לאיד נרשמו שם בחודש האחרון. בחברה שנאבקת, לא תמיד בהצלחה, בתדמית ה'חשמל חינם' ו'היד על השלטר' – היו שהתנחמו בעובדה שהתקלות החמורות שהתרחשו לאחרונה קרו דווקא בחברות מופרטות ו'יעילות' בחו"ל.

שיתוק תוך 9 שניות

ואכן, הפסקת החשמל שאירעה במזרח ארה"ב לפני שלושה שבועות נמשכה בחלק מהאזורים כמעט 30 שעות, ופגעה בין השאר בערים ניו-יורק ודטרויט ובמדינות פנסילבניה, ניו-ג'רסי, ורמונט וחלקים מקנדה. שלושה שדות תעופה גדולים: JFKולה-גרדיה בניו-יורק ושדה התעופה בדטרויט, פעלו במתכונת מצומצמת בלבד, וכתוצאה מכך בוטלו מאות טיסות. אספקת המים לחלק מהאזורים הופסקה, וכך גם תנועת הרכבות. גם הטלפונים הסלולריים נפגעו. אמנם המכשירים עצמם פועלים על בטריות, אולם האנטנות הסלולריות שקולטות את האותות שלהם מחוברות למערכת החשמל.

בארה"ב ובקנדה מעריכים כי הפסקת החשמל השפיעה על כחמישים מיליון איש. עד כה טרם הובררה סופית הסיבה להפסקת החשמל, שהוגדרה כהפסקה הקשה ביותר מעולם בצפון אמריקה. החוקרים מעריכים כי ייתכן שמערכות המפסקים והמנתקים שאמורות לנתק קווי מתח-על כשהם מזהות בעיה הן שגרמו לתקלה.

שר האנרגיה האמריקני, ספנסר אברהם, אמר לפני שבוע כי הוועדה לחקר התקלה שבראשה הוא עומד מתקשה לאסוף נתונים, מכיוון שהיא התרחשה במהירות רבה – מערכת החשמל ב-9 מדינות בארה"ב ובחלקים מקנדה קרסה תוך 9 שניות בלבד. פרק הזמן הקצר, אומרים בוועדה, לא אפשר לאנשי מערך הפיקוח של חברות החשמל להגיב כדי לבודד את הבעיה. במובנים רבים חזרה אוכלוסייה של 50 מיליון איש מאה שנה אחורה תוך 9 שניות בלבד.

ביום חמישי שעבר, בשעה 18:30 (שעון מקומי), התרחשה הפסקת חשמל בלונדון. כחצי מיליון איש שעשו את דרכם מהעבודה הביתה בעיקר ברכבת התחתית נותרו תקועים. ההפסקה נמשכה פחות משעה. עד לפני כשנה היתה הרכבת התחתית של לונדון מחוברת לתחנת כוח משלה, אולם כדי לצמצם עלויות היא חוברה למערכת החשמל הארצית. ניתוח ראשוני מעלה כי שתי תקלות שאירעו זו אחר זו, אחת של שנאי והשנייה של קו מתח עליון, גרמו להפסקה.

שתי תקלות החשמל בניו-יורק ובלונדון, בהפרש זמנים של שבועיים בלבד, הולידו שמועות שונות שאולי לא מדובר בצירוף מקרים תמים כל כך. בכל אופן, הגורמים הרשמיים החוקרים את התקלות מכחישים את החשדות למעשי טרור.

איך זה פועל

איך בעצם בנויה מערכת החשמל?

באופן כללי ניתן לחלק מערכת חשמל לשלושה חלקים עיקריים:

• מערך הייצור (תחנות הכוח וטורבינות הגז בארץ, כורים אטומיים, סכרים ומערכות ייצור נוספות בחו"ל).

• מערכת המסירה וההשנאה – אלו הם קווי המתח העליון שאנו רואים בצדי הדרכים הבין-עירוניות (המתחים המקובלים בארץ הם 400,000 וולט ו-161,000 וולט). זוהי למעשה 'אוטוסטראדת' החשמל, המעבירה את חשמל מתחנות הכוח אל מרכזי הצריכה. רשת של כמאתיים תחנות משנה פרוסה ברחבי הארץ, שתפקידה להוריד, בעזרת שנאים גדולים, את המתח העצום למתח נמוך יותר ולהעביר את ההספק החשמלי למערכת הבאה – מערכת החלוקה.

• מערכת החלוקה – רשת קווי החשמל המתוחים בתוך העיר. גם היא מורכבת למעשה משתי מתחים: מתח החלוקה – בדרך כלל 22,000 וולט, ומתח ביתי – 220 וולט, המוכר לנו בתור צרכנים רגילים. הורדת מתח החלוקה למתח ביתי נעשית על ידי עשרות אלפי שנאים קטנים, שניתן לראותם על גבי עמודי החשמל העירוניים.

• בנוסף לכל אלה מכילה מערכת החשמל רבבות פרטי ציוד נוספים, כגון מפסקי זרם ומנתקים (המשמשים לניתוק יזום או בשעת חירום של קווים ושנאים), תחנות מיתוג, מערכות פיקוד ובקרה, גנרטורים לשעת חירום ועוד.

כל אלה דורשים תחזוקה ותפעול, לעתים יומיומיים. המבדדים בחלק מהקווים הגדולים, למשל, צריכים להישטף אחת למספר חודשים, והדבר מבוצע על ידי שטיפה ממסוק (על מנת למנוע חשמול באמצעות המים, שהם כידוע מוליכים).

מרכז העצבים של חברת החשמל נמצא ביחידת הפיקוח הארצי על העומס. מתוך אתר מאובטח היטב בחיפה שולטים המפקחים, באמצעות מסכי ענק ומחשבים רבים, על מצב יחידות הייצור, קווי המתח העליון, תחנות המשנה וקווי החלוקה הראשיים. ביכולתם לנתק או לחבר קווים ושנאים וגם להפעיל ולכבות טורבינות גז. כל אחד מהמפקחים, כולם מהנדסים בעלי ותק שעברו הכשרה מיוחדת, צריך להיות מסוגל להתמודד בשניות מול תסריט של 'תקלה מתגלגלת' שתמוטט את מערך החשמל.

מערכת אוטומטית להשלת עומסים מסייעת להם במקרים בהם יש עודף ביקוש פתאומי (למשל כשאחת מיחידות הייצור מתנתקת לפתע בגלל תקלה). מערכת השלת העומסים מנתקת תחילה צרכנים גדולים שנפגעים פחות מניתוק מיידי, כגון משאבות המוביל הארצי. אם הביקוש עדיין עולה על הייצור, תהליך השלת העומסים נמשך לפי סדר עדיפויות קבוע מראש, עד להשגת האיזון.

אתר פיקוח נוסף, המשמש גם כגיבוי, ממוקם במרכז הארץ. שני האתרים בנויים כך שיוכלו לתפקד גם במצבי חירום קיצוניים.

לא מחוברים

למערכת החשמל הישראלית, אומרים בחברת החשמל, ישנם שני חסרונות בולטים בהשוואה לעמיתיה בחו"ל. הראשון, היותנו מערכת מבודדת. ברוב הארצות המפותחות ישנם חיבורים בין מערכות החשמל של מדינות שכנות. רשתות החשמל של ארה"ב וקנדה, לדוגמה, וגם רשתות של מדינות רבות באירופה מחוברות ביניהן. החיבור נותן גיבוי למקרה של תקלה, וגם חוסך באמצעי ייצור, כיוון ששיא העומס לא מתרחש בו זמנית בכל המדינות, בגלל הפרשי השעות והאקלים.

החיסרון השני הוא קצב הצמיחה העצום בצריכת החשמל בעשור האחרון, בעיקר כתוצאה מהתקנת מזגנים, גידול אוכלוסייה בשל העלייה והשיפור ברמת החיים. בשנות התשעים גדלה צריכת החשמל בארץ בממוצע שנתי של 7.5%. בגרמניה, לצורך השוואה, היה הגידול בממוצע השנתי באותן שנים 1% בלבד.

בכיר בחברה: "בגרמניה, אם קצב הגידול השנתי חורג ב-0.5% עושים ועדת חקירה. אצלנו קרה כבר בראשית שנות התשעים שהצריכה גדלה תוך שנה ביותר מ-15%! משמעות הדבר היא הוספה של עוד 15% מערכות ייצור, קווי מתח עליון, תחנות משנה, מנתקים מפסקים וכו'. צריך לזכור שתוספות כאלה כרוכות בהזמנת ציוד מיוחד מחו"ל, מציאת קרקע וקבלת אישורים מתאימים – פעולות בירוקרטיות שיכולות לקחת שנים".

התקלה הגדולה האחרונה שקרתה בארץ התרחשה בשנת 1995, בגלל עומס יתר על קווי המתח העליון. כתוצאה ממנה נותק אזורי מרכז ודרום הארץ מחשמל למשך מספר שעות. הפסקות חשמל חמורות אירעו גם בחורף 1991-1992 בעיקר באזור ירושלים, בשל השלג הרב שגרם לקריסת קווי חלוקה בעיר ובסביבתה, ובגלל הקור העז שהביא לעלייה דרסטית בביקוש לחשמל.

תקלות קשות במערכות חשמל, אומר מומחה, מתרחשות משתי סיבות עיקריות: תקלה בציוד – קווים, שנאים או ציוד אחר, וחוסר יכולת לספק את הביקוש. כשהביקוש לחשמל עולה על יכולת הייצור של יחידות הגנרציה השונות, הגנרטורים מאיטים את מהירות הסיבוב שלהם (מה שנקרא תדר החשמל, 50 הרץ בארץ) ואם הביקוש והייצור לא מצליחים להתאזן, הגנרטורים מתנתקים באופן אוטומטי כדי שלא יגרם להם נזק בלתי הפיך. תהליך זה יוצר מעגל קסמים שעלול להפיל תוך זמן קצר את כל רשת החשמל.

מנכ"ל חברת החשמל, יעקב רזון, התריע עם פרסום הדו"ח הסטטיסטי של החברה למחצית הראשונה של שנת 2003 כי לחברה אין רזרבות ייצור. משמעות הדבר היא שכל תקלה ביחידת ייצור ביום חם או קר במיוחד עלולה לגרום לכך שהחברה לא תוכל לספק את הצריכה. "בעולם", אמר רזון, "מקובל שלחברת החשמל יש עתודות ייצור של 25% לפחות". בשנת 2002 (על פי נתוני הדוח הסטטיסטי של החברה) עמד ההפרש בין שיא הביקוש לחשמל לבין יכולת הייצור של החברה על קצת יותר מ-13%.

אפקט הדומינו

פרופ' מיכאל סלונים, מומחה למערכות חשמל מהפקולטה להנדסת חשמל באוניברסיטת באר-שבע, מדגיש שהוא טרם למד את התקלות שאירעו בארה"ב ובאנגליה, ולכן אינו יכול לתת ניתוח מקצועי שלהן. אולם באופן כללי, הוא מציין, שום מערכת חשמל לא חסינה לגמרי מפני תקלות.

פרופ' סלונים: "בדרך כלל מערכות הגנרציה (תחנות הכוח) מאוד אמינות, וסיכויי התקלות בהן נמוכים מאוד. בתנאי כמובן שלא מדובר על פגיעה מכוונת. אפשר להגדיר את ההפסקה שהיתה בארץ בשנת 1995 כתקלה מכוונת, כי היא נגרמה משריפה של שדה קוצים מתחת לקווי מתח עליון".

אלו תקלות צריכות להתרחש כדי לגרום להפסקות חשמל גדולות כל-כך?

"זה קורה בדרך כלל בקווי המתח העליון, כתוצאה משילוב של כמה תקלות שמתרחשות בו זמנית. המערכת בנויה כך שהיא מסוגלת להתגבר על תקלה אחת ולפעמים שתיים בלי לגרום לניתוק של אזורים נרחבים. אבל אם יש סדרה של תקלות שלא מצליחים להתגבר עליהן, מתפתח מעין אפקט דומינו – קריסת קו אחד או שנאי אחד גורמת לקריסת אחרים – ותוך זמן קצר מערכת החשמל כולה מתמוטטת.

"בשנות השישים היו בניו-יורק ובקליפורניה הפסקות חשמל למשך כמה ימים! הסיבה היתה קצר בקווי המתח העליון, שיחד עם תקלה נוספת אילץ לנתק את תחנות הכוח, והמערכת איבדה יציבות. תוך זמן קצר התפתחו מהומות והיתה ביזה במקומות שבהם נותק החשמל".

אם כך, האם טרוריסטים יכולים בצורה קלה להשבית את המערכת?

"זה לא כל כך פשוט. ישנן מערכות הגנה שפועלות תוך כחצי שנייה ומנתקות קווים שנפגעו. כדי שטרוריסטים יצליחו במזימתם, הם צריכים לדעת איפה בדיוק לפגוע ולעשות זאת בצורה בו-זמנית, כך שההגנות לא יצליחו לבודד את התקלה. צריך לזכור שקווי המתח העליון בנויים בצורה של טבעת, כך שגם אם הקו נחתך מצד אחד כתוצאה מתקלה או מפעולה זדונית, עדיין יש הזנה מהצד השני".

אילו שיפורים אתה מציע?

"אני בעד מעבר לאנרגיית רוח או אנרגיית שמש – מערכות כאלה חוסכות את הצורך בקווי חשמל ארוכים, כי אפשר למקם אותן ליד אזור הצריכה בערים. הן לא מזהמות ולא זקוקות לקירור (כמו תחנות הכוח, שמוקמות לשם כך ליד הים). בנוסף, הרבה יותר קשה לפגוע בהן מאשר במטרה גדולה כמו תחנת כוח. רק לפני שבוע שמענו שטילי קסאם מעזה נורו בכיוון התחנה באשקלון! אבל אלה כמובן פתרונות לטווחים ארוכים. לטווח הקצר אני רק יכול לקוות שבחברת החשמל נערכים לכל אפשרות".


הנתונים זורמים

חברת החשמל הוקמה בשנת 1923 על יד פנחס רוטנברג, ונקראה 'חברת החשמל של פלשתינה'. תחנת הכוח הראשונה הוקמה באתר ארם-נהריים שבעמק הירדן.

מערך הייצור של החברה כולל שש תחנות כוח עיקריות: חיפה, מאור-דוד (חדרה), רידינג (תל-אביב), אשדוד ורוטנברג (אשקלון). בנוסף מפעילה החברה 16 טורבינות גז סילוניות ו-20 טורבינות תעשייתיות. עלות החשמל המופק באמצעות טורבינות הגז גבוהה פי כמה מזה המיוצר על ידי תחנות הכוח הפחמיות. יתרונן הוא בזמינותן– ניתן להפעיל טורבינת גז בפרק זמן קצר בהרבה מזה הדרוש להפעלת יחידה פחמית. בשנת 2002, כ-80% מהאנרגיה שסופקה לצרכנים יוצרה על ידי שימוש בפחם. בנורבגיה, לשם השוואה, מייצרים כ-99% מהחשמל ביחידות הידרו-אלקטריות הפועלות מכוח המים, ובצרפת יותר ממחצית מהחשמל מגיעה מתחנות כוח גרעיניות.

קווי המתח העליון של החברה בישראל נפרשים על פני כ-2800 ק"מ: כ-400 מתוכם קווים במתח 400,000 וולט וכמעט כל השאר במתח 161,000 וולט.

בשנת 2002 היתה צריכת החשמל הארצית כ-40 מיליארד קוט"ש – עלייה של כ-3.2% משנת 2001.
בין השנים 1991 ו-2002 גדלה צריכת החשמל בישראל ביותר מפי שניים(!)

חברת החשמל היא אחת החברות הגדולות ביותר במשק הישראלי. היא מעסיקה מעל 9,600 עובדים קבועים וכ-3500 עובדים זמניים. בשנת 2002 היו הכנסות החברה מעל 2.5 מיליארד דולר, והיא מחזיקה בנכסים בשווי של 12.4 מיליארד דולר.

חברת החשמל נחשבת מזה זמן רב כמקום עבודה בטוח ומכניס. סייעו לתדמית זו נתוני השכר במגזר הציבורי המתפרסמים מדי שנה, המצביעים בקביעות על עובדי החברה כבעלי שכר ממוצע מהגבוהים במגזר הציבורי, וגם ועד העובדים החזק – יש אומרים החזק ביותר במשק. בראש הוועד עמד במשך כמעט חצי יובל שנים יורם אוברקוביץ ז"ל, שהלך לעולמו לפני כחודשיים.

ועד העובדים מתנגד לתכניות להפרטת החברה, בין השאר בטענה שמערכת כה חיונית לא יכולה לעבור לידיים פרטיות. בוועד מצביעים על תקלות החשמל האחרונות בניו-יורק ובלונדון ועל הפסקות החשמל שפקדו את קליפורניה לפני כמה חודשים כעל תסריטים שעלולים להתרחש גם בארץ אם תופרט החברה. הן מזכירים גם כי למרות תדמיתו המיליטנטית, בכל השנים הרבות בהן כיהן בראשות ועד העובדים אוברקוביץ מעולם לא 'הוריד את השלטר'.