Історія розвитку електричних мереж і систем

Хронологія розвитку електронних систем.

З давніх часів людина використовувала сили природи: силу падаючої води, потім енергію, відкриту в кам`яному вугіллі. Використовувати цю енергію вдавалося виключно в безпосередній близькості від місця установки водяного колеса млина або парової машини, віддаляючись від мотора менше, ніж на довжину трансмісійного вала або пасової передачі.
І тільки завдяки багаторічним роботам вчених в області електрики вдалося вирішити проблему передачі енергії на відстані. Перш за все, характеристики електричного струму спочатку дев`ятнадцятого століття були використані для передачі сигналів телеграфії. Складніше було з передачею по дротах значущих потужностей. Але швидке зростання індустрії в 2-ій половині дев`ятнадцятого століття в головних країнах Європи і Америки стимулював розвиток електростанцій постійного струму, які обслуговують громадські будівлі, фабрики, заводи, вулиці і т.п. Район їх діяння обмежувався тільки споживачами, що знаходяться в безпосередній близькості від станції. На заміну старим джерел світла прийшли джерела електронного освітлення.

Величезну роль, при цьому, зіграли роботи Павла Миколайовича Яблочкова над створенням електронного джерела світла. Увага Яблочкова привернула відкрита російським фізиком В.В. Петровим електронна дуга. Проф. В.В. Петров, який відкрив електронну дугу в 1802 році в Петербурзі, і Гемфрі Деві, демоностріровавшій її дев`ять років по тому в Лондоні, спочатку звернули увагу на яскравість світлового явища, і обидва найбільших фізика власного часу вказали на можливість впровадження її для освітлення. Але минуло кілька 10-ів років до цього, ніж електронна дуга отримала практичне застосування в якості джерела світла ..

Першими електронними джерелами світла, що використовують дугу, були т.зв. "Регулятори". Зважаючи на складність і дорожнечу "регулятори" не отримали практичного впровадження. Питання про практичне електронному джерелі світла в перший раз вирішив Яблочков в 1876 р винаходом власної "електронної свічки". В свічці Яблочкова немає ніяких пристроїв. Вона складається з 2-ух вугільних стрижнів, розбитих прошарком якого або вогнетривкої ізолюючого матеріалу, наприклад каоліну, гіпсу і т.п., яка випаровується під дією електронної дуги. Вузенька прошарок ізолюючого речовини тримає вугілля на постійній відстані краще, ніж непростий регулятор, що досягає цього тільки приблизно. Свічка Яблочкова отримала свого часу широке застосування. Яблочков працював також над займала у той час багатьох електриків проблемою дроблення світла? харчування декількох освітлювальних приладів від 1-го джерела струму. Для вирішення цієї проблеми Яблочков пішов по шляху впровадження змінного струму, створивши в перший раз трансформатор. На цей винахід Яблочков отримав перевагу в 1876 р На базі трансформатора Яблочков розробив принцип розподілу змінного струму. Принцип розподілу змінного струму, запропонований Яблочкова лежить в основі розвитку сучасних електронних мереж.

В цей час, інший російський електрик? Олександр Миколайович Лодигін зробив лампу розжарювання, витісняючи потім "свічку Яблочкова". Виникнення таких практичних джерел світла як лампа розжарювання в великій мірі сприяло розвитку електронних мереж.

В той же, приблизно, період, коли працювали Яблочков і Лодигін, російський військовий інженер Ф.А. Піроцький в перший раз в 1874 р показав можливість передачі електричної енергії, здійснивши передачу 6 к.с. на відстань близько 1-го кілометра. У 1877 р Піроцький надрукував в "Інженерному журналі" статтю, в якій зробив висновок про можливість передачі електричної енергії на великі відстані. На жаль, досліди Піроцького НЕ залучили особливої ​​уваги і були забуті

У 1882 р можливість передачі електричної енергії показав також французький інженер Марсель Депре, який передав енергію водяної турбіни на відстань 57 км на Мюнхенську виставку, де наводився в дію насос потужністю 1/2 л. с. (ККД передачі всього 22%). Сучасники, які отримали звістку про досліди Депре, привласнювали величезне значення передачі електроенергії на далекі відстані.

Але потрібна була розробка ряду теоретичних питань і створення багатьох дослідницьких робіт, до того як здійснилося те, чого очікували від електропередачі. Першу теорію передачі електроенергії віддав російський вчений Д.А. Лачинов. Ця праця, названий "електромеханічна робота" був написаний в 1880 році в журналі "Електрика" (№ 1). До речі, ряд досить цікавих статей з журналу "Електрика" рубежу XIX-XX ввв наш час було розміщено журналом "Анонси електротехніки" в 2001м році. Архів журналу "Анонси електротехніки" можна відшукати тут https://news.elteh.ru/arh/

Величезним поштовхом у розвитку передачі електроенергії стало створення російським інженером М.О. Доливо? Добровольським систем трифазного струму і асинхронного мотора. Їм були сконструйовані трифазний синхронний генератор і трифазний трансформатор. Таким чином Доливо? Добровольським були придумані і розроблені всі елементи для трифазного передачі енергії і для розподілу енергії. Це дозволило йому в перший раз в 1891 році виконати досить сильну трифазну передачу. Енергія передавалася від гідроелектростанції потужністю 300 к.с. на відстань 178 км при напрузі 30000 В з ККД 77%.

Технічні та економічні переваги трифазного струму високої напруги привели до широкого будівництва електропередач і мереж. У 1908? 1910 рр. з`явилися 1-і передачі напругою 110 кВ. Потім з`явилися смуги з напругою 150 кВ, а в 1923 р були побудовані смуги з напругою 220 кВ. В кінці 30-х років здійснена електропередача завдовжки 155 км при напрузі 287 кВ від гідроелектростанції Boulder Dam в Лос? Ажелос. Потім найвищим напругою для електропередач стало напруга 500 кВ, яке було в перший раз використано для передачі електроенергії від Волзької ГЕС ім. В.І. Леніна в Москву. Наступним напругою електропередач змінного струму стало 750 кВ (Конаковская ГРЕС - Москва, Москва - Ленінград, Донбас - Західна Україна, в Канаді і США електропередачі 735? 765 кВ), а незмінного струму? 800 кВ (Волгоград? Донбас), а потім 1150 кВ змінного струму і 1500 кВ постійного струму.

В дореволюційній Росії розвиток електронних мереж йшло порівняно повільно, незважаючи на плідну роботу передових російських вчених і інженерів. У 1902 році було здійснено електропостачання нафтопромислів Баку при напрузі 20 кВ. Потім в 1912 році була побудована 1-ша в світі потужна торф`яна електрична станція з лінією передачі в Москву довжиною 70 км при напрузі 70 кВ. Широке будівництво електронних мереж в Радянському Союзі починається з 1920 року. У грудні 1920 року був прийнятий 1-ий в світовій практиці єдиний багатообіцяючий план розвитку народного господарства на базі електрифікації - план ГОЕЛРО (муніципальний план електрифікації Росії). План передбачав переозброєння всіх галузей народного господарства на базі використання електричної енергії. План ГОЕЛРО був розрахований на 10? 15 років. У п`ятнадцятиріччя цього плану, тобто в 1938 році, він був перевиконаний втричі. План ГОЕЛРО передбачав об`єднання електричних станцій в енерго системи. Подальший розвиток енергетичних систем Радянського Союзу йшло згідно п`ятирічним планам. У підсумку в СРСР були зроблені масивні енерго системи з мережами всіх ступенів напруги і Єдина енергетична система СРСР? Найбільша електроенергетична система, яка була з`єднана з енергосистемами країн Східної Європи і утворила міжнародну енергосистему "Мир". Після розпаду Радянського Союзу зв`язки з країнами Східної Європи порушилися. Але поза сумнівом вони будуть відновлені і продовжені з країнами Західної Європи.

Слід підкреслити, що по ряду технічних характеристик - масштабам електричних станцій, розвитку теплофікації, рівням напружень високовольтних електропередач, СНД займає передові позиції в світі.

Особливо активно енергетика СРСР розвивалася спочатку 50? Х років після відновлювальних робіт з ліквідації руйнувань, завданих війною. У 1956 - 1960 рр. були введені в експлуатацію ЛЕП 500 кВ від волзьких гідроелектростанцій на Москву і на Урал. Потім з`явилися 1-і в світі електропередачі 750 кВ (60 - 70? Х роках) і дещо пізніше ЛЕП змінного струму 1150 кВ.

Електропередачі 750 кВ змінного струму є також в США, Канаді та Бразилії.

Споруджуються також електропередачі високої напруги постійного струму. Застосування цих електропередачі розглядається в наступних напрямках: а) транзитна передача величезних потужностей від віддалених джерел енергії до центрів навантаження- б) міжсистемна зв`язок- в) кабельні найглибші вводи в городка- г) вставки постійного струму.

1-ша дослідно? Промислова передача Кашира - Москва з кабельною лінією 100 км, потужністю 30 МВт і напругою 200 кВ була введена в 1950 р У 1954 р була введена в експлуатацію кабельна однополюсная ЛЕП постійного тока довжиною 98 км, напругою 100 кВ, потужністю 20 МВт, що з`єднує півострів Готланд з енергосистемою Швеціі- лінія прокладена по дну Балтійського моря. У 1962 р була побудована ЛЕП постійного тока Волгоград - Донбас потужністю 720 МВт, напругою ± 400 кВ і завдовжки 475 км. В майбутньому споруджувалися і будуються ЛЕП постійного тока в різних країнах.

Крім функції транспорту енергії електропередачі вирішують завдання - утворення електронних систем. Незалежно від розвитку шляхів вироблення електроенергії і техніки передачі електричної енергії системоутворююча функція електропередач залишатиметься надзвичайно важливою і значущою.

Личева П.В., Федін В.Т., Поспєлов Г.Є. "Електронні системи та мережі", Мн. 2004 р 720 стор.