История создания мощных систем электроснабжения

  Первая  электростанция  ( блок -станция)  в России  была  сооружена на   Сормовском  машиностроительном  заводе   для питания осветитель -ных  установок в 1876  г . Первая  блок -станция в Петербурге   была  сооружена   в 1879  г.  при  участии П . Н.  Яблочкова для освещения   Литейного  моста. В  1879  г.  была  построена  первая   электростанция   в США в г.  Сан-Франциско на  30  кВт под руководством  Ч.Ф.  Брана.

Первые  центральные  станции   возникли  уже   в 80- х   годах XIX  в. Они   были  более  целесообразны и   более экономичны,  чем   блок -станции ,  так как снабжали  электричеством   сразу много  предприятий. В   то   время   массовыми   потребителями  электроэнергии   были  ис -точники  света – дуговые лампы и   лампы накаливания.

Первые  электростанции   Петербурга   вначале  размещались   на  баржах,  закрепленных   у   причалов   на   реках  Мойке  и   Фонтанке  в  на -чале  80-х   гг .  Мощность  каждой  станции   составляла   примерно  200  кВт .

Первая  в  мире  центральная станция  была  пущена  в работу   в 1882 г .  в  Нью -Йорке,  она имела   мощность 500  кВт . В   Москве  первая   центральная электростанция   на  400 кВт ( Геор-гиевская )  была  построена в 1888  году .  Применялись   паровые   жарот-рубные  котлы   системы   Шухова,  основным  топливом  служил  камен -ный   уголь.

Первая  паровая  турбина   на   электростанции   в России  была  уста -новлена  в Петербурге   в 1891  г .  Все  электростанции   вначале работали  на   постоянном  токе ,  а   это  ограничивало   радиус   обслуживания  потре-бителей  несколькими   сотнями   метров ,  так как потери   составляли   поч -ти  20 %. Увеличение  радиуса  действия   электростанций   могло быть  осуще -ствлено  только   при   переходе   электростанций   на   переменный  ток,  при котором  можно   было  использовать   повышающие  трансформаторы. 

В  1884  г .  была  построена  электростанция   переменного  тока   в Лондоне . В   России  крупная  электростанция   однофазного  переменного  тока  была  построена в 1887  г .  в  Одессе   для освещения театра .

В   Царском   Селе  протяженность  электрической сети   в 1887  г .  со -ставляла  64  км.  Царское  Село  было  первым  городом   в Европе,  кото -рый   был   освещен   исключительно  электричеством . Крупнейшая  в  России  электростанция   однофазного тока   на  800 кВт   была  построена  на   Васильевском  острове  в  Петербурге   в 1894  г . под   руководством   инженера Н . В.  Смирнова. Применение  переменного  тока   позволило  упростить  и   удешевить  электрическую   сеть .  Сечение  проводов   с 400-600  мм2  уменьшилось до 58  мм2,  а   потери   уменьшились   с 20 %  на   постоянном  токе   до 3 % – на  переменном  токе .

Начало  современного   этапа в развитии   электроэнергетики отно -сится  к 90- м   годам XIX  в.,  когда была  решена  комплексная энергети -ческая   проблема  электропередачи и электропривода  – применение трехфазного  тока .

Основоположником  системы   трехфазных  переменных  токов счи -тается   по  праву русский ученый М. О .  Доливо-Добровольский. 

Создание  трехфазной   системы   явилось важнейшим этапом   в раз-витии   электротехники   и открыло ей   путь   в промышленность.

Первым  в  России  предприятием  с трехфазным  электроснабжени-ем  был   Новороссийский  элеватор  (1893  г .), строителем   электростан-ции  был русский инженер   А .Н .  Шенснович.

Первая  трехфазная   установка в Америке   была  сооружена   в Кали-форнии на  гидроэлектростанции в 1893  г .

Электрификация  Охтинского  порохового   завода   в  Петербурге  трехфазной   системой   тока   была  осуществлена   инженерами  электроР. Э.  Классон (1868-1926)  возглавлял  строительство целого   ряда  электростанций   в  Петербурге   и  Москве,  изобрел  гидравлический   спо -соб   добычи  торфа   и т.  д. Создание  трехфазной   системы   явилось важнейшим этапом   в раз-витии   электротехники .  Электрическая  энергия  из   мест   ее   дешевого получения ( река ,  залежи   угля ,  торфа )  могла  теперь   передаваться   в  удаленные   промышленные   и   городские  районы.  Процесс  электрифи -кации   стал   захватывать все новые   области производственной   дея-тельности  человека ,  способствовал развитию  производительных  сил .

С  1897  г .  началась   электрификация   крупных   городов  России. В   конце  1906  г.  были  изобретены   подвесные   изоляторы,  что по-зволило  увеличить величину  передаваемого напряжения.

Первая  энергетическая   система в России  была  создана на   базе  двух   электростанций   в Баку .  Эту  систему  создали инженеры  электро-техники Р. Э.  Классон  и   Л. Б.  Красин  в 1902  г .

Более  подробно  электрификация   России  будет  рассмотрена дальше.  Следующий  параграф   посвящен  различным   видам   электро-станций ,  которые   существуют  или   разрабатываются  в  настоящее  время.техниками   В .Н .  Чиколевым   и   Р. Э.  Классоном.

Сверхвысокое  напряжение

Шестидесятые годы ознаменовались строительством новых электрических сетей сверхвысокого напряжения. Большие объемы электроэнергии из СССР ждала тогда развивающаяся промышленность Румынии и Венгрии – это было время объединения энергосистем стран Восточной Европы, входивших в состав Совета Экономической Взаимопомощи (СЭВ). В перспективе планировалось создать Единую энергосистему стран социалистического содружества.

К середине 60-х гг. в СССР приступили к освоению напряжения класса 750 кВ. Первой отечественной электропередачей 750 кВ стала ЛЭП Конаково – Москва, опытно-промышленная линия длиной 87,7 км от подстанции Опытная в районе Конаковской ГРЭС до подстанции Белый Раст.

Результаты масштабных испытаний конструкций ЛЭП и  подстанционного оборудования позволили  приступить к проектированию и строительству промышленной электропередачи 750 кВ.

В 1975 году была введена  в эксплуатацию ЛЭП 750 кВ Ленинград – Конаково с подстанцией 750/330 кВ Ленинградская. Эта электропередача объединила энергосистемы Центра и Северо-Запада, что сделало возможным передавать избыточные мощности Северо-Запада в дефицитные районы Центра, Средней Волги и Урала.

В начале 70-х годов началось грандиозное строительство Трансукраинской электропередачи 750 кВ Донбасс – Западная Украина общей длиной 1100 км. Это было необходимо для передачи мощности Донбасса в развивающиеся промышленные районы Западной Украины и укрепления связей с энергосистемами Юга России. Позднее магистраль удлинили, построив в 1978 году межгосударственную линию электропередачи 750 кВ Западная Украина (СССР) — Альбертирша (Венгрия). В следующем году началась параллельная работа ЕЭС СССР и ОЭС стран-членов СЭВ. В 80-х годах строительство линий 750 кВ приобрело массовый характер. Успехи российских специалистов в освоении и развитии напряжения 750 кВ признал весь мир. Все оборудование, применявшееся при строительстве линий 750 кВ (как и на 500 кВ), было отечественного производства. США и Канада для этих классов напряжения использовали импортную технику.

В августе 1977 года коллегия Минэнерго, признав значительные успехи Управления дальних передач в  освоении ЛЭП 500 и 750 кВ, приняла решение преобразовать Управление эксплуатации дальних электропередач» в Производственное Объединение «Дальние электропередачи» с возложением на него функции заказчика по строительству электропередач сверхвысокого напряжения.

В том же году для объединения  энергосистем Сибири с восточной  частью страны советское правительство  приняло решение построить мощную магистральную электропередачу  Сибирь – Казахстан – Урал. Строительство и ввод линии электропередачи 1150 кВ разделили на несколько этапов. В 1985 году включили на напряжение 1150 кВ участок Экибастуз – Кокчетав с подстанциями 1150 кВ Экибастузская и Кокчетавская. В 1988 году на новый класс напряжения перевели участок от Кокчетава до Кустаная. С подстанцией Кустанайская линия Экибастуз – Кокчетав – Кустанай протяженностью около 900 км стала первой в мире электропередачей 1150 кВ.

Огромную помощь на этом этапе оказал испытательный комплекс на подстанции Белый Раст. Проведенные на нем исследования позволили проверить оборудование ультра высокого напряжения и подготовить специалистов к эксплуатации таких линий.

Дальнейшее увеличение пропускной способности электропередачи  было связано с переводом на напряжение 1150 кВ ее последнего участка – от Кустаная до Челябинска. Но проекту не суждено было завершиться – в 1991 году изменилась экономическая и политическая обстановка в стране, упали темпы строительства и ввода электросетевых объектов. Строительство линии электропередачи постоянного тока напряжением 1500 кВ Экибастуз – Центр, начатое в 1978 году, тоже было остановлено.

РАО «ЕЭС России»  и реформирование электроэнергетики

В декабре 1992 года было создано Открытое акционерное общество энергетики и электрификации «Единая энергетическая система России» - РАО «ЕЭС России». В соответствии с указами Президента РФ магистральные линии электропередачи были переданы в его уставной капитал. Компания объединила практически всю российскую электроэнергетику. Компаниям, входящим в РАО «ЕЭС», было передано в эксплуатацию 72,1 % установленной мощности, это позволило им обеспечивать 69,8 % от общей выработки электроэнергии и 32,7 % теплоэнергии, а также транспортировать практически всю (96 %) электроэнергию. Установленная мощность компаний группы превышала 156 ГВт, что делало ее крупнейшей энергокомпанией мира.

Создание РАО «ЕЭС России»  позволило сохранить надежное снабжение  потребителей электроэнергией. Одной  из важнейших задач РАО ЕЭС  стала поэтапная организация  Федерального оптового рынка электрической энергии и мощности — ФОРЭМ.

В 1997 году в составе РАО  «ЕЭС России» появились территориально обособленные подразделения, Межсистемные электрические сети: Центра, Северо-Запада, Юга, Волги, Урала, Сибири, Востока.

В 1998 году на напряжении 500 кВ была запущена линия Барнаул – Итат. Через год восстановилась синхронная работа ОЭС Сибири и Казахстана с Европейской частью России, были подписаны договоры о параллельной работе с Грузией и Азербайджаном. Заключение такого же соглашения с Украиной и Литвой восстановило единое энергопространство на территории бывшего СССР.

До 2000 года уровень оплаты услуг компании со стороны потребителей оставался крайней низким – не более 85%, из них менее 20% – «живыми» деньгами, а остальное — векселя, зачеты, бартер. На начало 1998 года задолженность потребителей превышала 100 миллиардов рублей, что, в свою очередь, привело к стремительному росту кредиторской задолженности предприятий холдинга РАО «ЕЭС России». Отсутствие финансирования осложняло текущую деятельность энергокомпаний – не хватало топлива, задерживались зарплаты персоналу, было заморожено строительство новых энергообъектов, сокращены объемы ремонтов.

К 2000 году РАО «ЕЭС России»  удалось достичь стопроцентного уровня оплаты электроэнергии и тепла со стороны потребителей, урегулировать свою задолженность перед бюджетами и бизнес-партнерами. В кратчайшие сроки была устранена угроза банкротств ряда региональных энергокомпаний холдинга, погашены долги по заработной плате, остановлен отток квалифицированных кадров.

Наметившийся с 2000 года экономический рост в России повлек за собой и рост энергопотребления. Спрос на электроэнергию в России ежегодно увеличивался на 2—4%. В период с 2000 по 2007 год он вырос на 15,7% — с 851,2 до 985,2 млрд кВтч. Для того чтобы обеспечить потребности экономики назрела необходимость реформирования энергетической отрасли. 4 апреля 2000 года Совету директоров РАО был представлен на обсуждение первый проект Концепции реструктуризации компании.

Основная цель преобразований, как ее определили для себя идеологи реформы, - создать условия для прихода в отрасль частных инвесторов. Региональные АО-энерго были разделены на генерирующие, сбытовые и сетевые компании.

4.Выводы.

История создания мощных систем электроснабжения не  останавливается, а двигается вперед с каждым часом. Конечно она на прямую связана с постоянно растущими потребностями человечества в электронергии, в связи с чем активно развивается и электроэнергетика. Создаются новые системы экологически безопасные менееэнергоемкие и финансовозависимые. Повышается их к.п.д.

Развитие электрических  сетей предполагает не только строительство  новых линий электропередачи, но и повышение управляемости электрических  сетей путем применения усовершенствованных  технических средств управления (в том числе управляемых реакторов, статических тиристорных компенсаторов, фазоповоротных трансформаторов, более современных РПН для трансформаторов и автотрансформаторов, вставок постоянного тока и др.). Это позволит повысить пропускную способность электрических сетей, надежность и экономичность их работы, улучшить качество электрической энергии. Важной задачей является повышение степени компенсации реактивной мощности до 100% в сетях 750 кВ и до 80-100% в сетях 500 кВ. Для распределительных электрических сетей предстоит решить задачи автоматизации и телемеханизации электросетевых объектов, разукрупнения центров питания, широкого внедрения изолированных проводов, внедрения автономных энергоисточников.

Создание эффективного конкурентного рынка в электроэнергетике  России представляет исключительно  сложную, комплексную проблему, требующую  решения большого числа указанных  выше задач. Для ее выполнения потребуется  консолидация всех участников принятия решений, включая федеральные и  региональные органы законодательной  и исполнительной власти, Министерство топлива и энергетики РФ, Федеральную  и региональные энергетические комиссии, РАО “ЕЭС России”, АО-Энерго, независимых производителей энергии, а также поддержка высокопрофессиональных коллективов, способных решать эти сложные задачи. Важнейшим условием успеха на этом пути является создание нормативно-правовой базы, внедрение эффективных методов планирования и управления развитием и функционированием ЕЭС России