Раздел 1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

ЛЕКЦИЯ 1

Тема 1.1—1.3 (2 часа)

План

1.1. Краткая историческая справка о развитии электроэнергетики.

1.2. Условные обозначения, система заземления нейтралей. Стандартная шкала мощностей и напряжений.

1.3. Основные типы станций: ТЭЦ, КЭС, ГЭС, АЭС, ГТУ, ПГУ. Возобновляемые источники энергии: ГэоЭС, ВЭС, ПЭС и др.

1.1. Краткая историческая справка

о развитии электроэнергетики

Топливно-энергетический комплекс страны охватывает получение, передачу, преобразование и использование различных видов энергии и энергетических ресурсов.

Электроэнергетика — ведущая составляющая часть энергетики, обеспечивающая электрификацию хозяйства страны на основе рационального производства и распределения электроэнергии.

Основная часть электроэнергии вырабатывается крупными электростанциями. Электростанции объединены между собой и с потребителями высоковольтными линиями электропередачи (ЛЭП) и образуют электрические системы.

Начало применения электричества положили открытие электрической дуги В. В. Петровым (1802 г.), изобретение П. Н. Яблочковым электрической дуговой свечи (1876 г.) и А. Н. Лодыгиным лампы накаливания (1873—1874 гг.).

Промышленное применение электроэнергии началось с создания Б. С. Якоби первого практически применимого электродвигателя с вращательным движением (1834—1837 гг.) и изобретения гальванопластики (1838 г.). В 1882 г. Н. Н. Бенардос открыл способ электросварки металлов.

Первые центральные электростанции постоянного тока мощностью несколько десятков, а позднее несколько сотен киловатт были сооружены в 80-х и начале 90-х годов XIX в. в Москве, Петербурге, Царском селе (ныне г.Пушкин) и ряде других городов. Эти электростанции почти не имели силовой нагрузки, и только с 1892 г., когда был пущен электрический трамвай в Киеве (первый трамвай в России), появляется некоторая силовая нагрузка у станций постоянного тока.

Небольшое напряжение станций постоянного тока (110—220 В) ограничивало радиус их действия, а тем самым и их мощность. Изобретение силового трансформатора (П. Н. Яблочков, 1876 г.) открыло возможность применения переменного тока высокого напряжения и значительно увеличило радиус действия электростанций.

Первые центральные электростанции однофазного переменного тока напряжением 2—2,4 кВ были сооружены в Одессе (1887 г.), Царском селе (1890 г.), Петербурге (1894 г.) и ряде других городов.

Переломным моментом в развитии электроснабжения вообще и электростанций в частности явилось создание в 1888-1889 гг. выдающимся русским инженером М. О. Доливо-Добровольским системы трехфазного переменного тока. Им впервые были созданы трехфазные синхронные генераторы, трехфазные трансформаторы и, что особенно важно, трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым и фазным ротором.

Первая в России электростанция трёхфазного тока мощностью 1200 кВ∙А была сооружена инженером А. Н. Щенсновичем в 1893 г. в Новороссийске. Станция предназначалась для электрификации элеватора.

Подводя общие итоги развития электроэнергетики в дореволюционной России, можно сказать, что установленная мощность всех электростанций России в 1913 г. составляла около 1100 МВт при производстве электроэнергии около 2 млрд. кВт·ч в год. По уровню производства электроэнергии Россия занимала 15-е место в мире.

План ГОЭЛРО, принятый в 1920 г., предусматривал увеличение объема промышленного производства в стране примерно в 2 раза по сравнению с 1913 г. Основой такого роста промышленности, было намечавшееся в течение 10—15 лет сооружение 30 районных электростанций в различных регионах страны общей мощностью 1750 МВт. Выработку электроэнергии предполагалось довести до 8,8 млрд. кВт·ч в год.

План ГОЭЛРО был выполнен к 1 января 1931 г., то есть за 10 лет. Установленная мощность электростанций и выработка электроэнергии в различные исторические периоды приведены в табл.1.1.

Таблица 1.1

Установленная мощность электростанций и выработка электроэнергии

	1913	1931	1940	1950	1960
Руст (млн. кВт)	1,1	2,88	11,2	19,6	66,72
W (млрд. кВт*ч)	2,0	8,8	48,3	91,2	292,27
Продолжение табл. 1.1
	1970	1980	1985	1998-1999
Руст (млн. кВт)	166,2	266,7	315,1	210
W (млрд. кВт*ч)	741	1293,9	1544,2	1000

С начала 90-х годов XX в. в топливно-энергетическом комплексе происходят кризисные явления. В отдельных районах наблюдается дефицит электроэнергии. Возросли требования к охране окружающей среды. России нужна новая энергетическая политика, которая была бы достаточно гибкой. Обязательно должна быть сохранена целостность электроэнергетического комплекса и ЕЭС России. Важна поддержка независимых производителей энергоносителей, ориентированных на использование возобновляемых или местных энергетических ресурсов.

В итоге проведения реформы будут достигнуты следующие результаты:

 Увеличится объём инвестиций в электроэнергетику и как следствие  ускорится процесс модернизации отрасли, повысится её эффективность.

 Изменения в электроэнергетике будут способствовать развитию смежных отраслей — поставщиков оборудования, топлива и т. д.

 Сократится средний удельный расход электроэнергии.

 Возрастёт надёжность энергоснабжения потребителей.

 Возникнут рыночные, экономические стимулы для независимого производства электроэнергии и развития межсистемных связей.

Энергетическая стратегия определила объемы вводов на электростанциях России на период до 2020 г. В оптимистическом варианте они оцениваются в 177 млн. кВт, в том числе на ГЭС и ГАЭС — 11,2 млн. кВт, на АЭС — 23 млн. кВт, на ТЭС — 143 млн. кВт (рис. 1.2). При этом объемы вводов на замену устаревшего оборудования (техническое перевооружение) должны составить около 76 млн. кВт. В умеренном варианте потребность во вводе генерирующих мощностей составит 121 млн. кВт, из них 70 млн. кВт на техническое перевооружение.

С учетом увеличения экспорта производство электроэнергии к 2020 г. составит 1215—1365 млрд. кВт·ч. При этом намечается значительный рост производства электроэнергии на АЭС — со 142 млрд. кВт·ч в 2002 г. до 230—300 млрд. кВт·ч в 2020 г., на ГЭС — со 164 млрд. кВт·ч в 2002 г. до 195—215 млрд. кВт·ч в 2020 г.

Как и в настоящее время, в перспективе особенности территориального размещения топливно-энергетических ресурсов будут определять структуру вводов мощностей.