(Введение №4 )
План ГОЭЛРО стал первым в истории общегосударственным планом развития экономики страны. От него через первые пятилетки протянулась неразрывная связь с сегодняшними перспективными планами экономического развития страны, с принятой на длительную перспективу энергетической программой.
За первые два года реализации плана ГОЭЛРО вступили в строй электростанции общей мощностью 12 тыс. кВт. План ГОЭЛРО, названный западными специалистами утопическим, несбыточным в условиях тогдашней России, уже через 10 лет был перевыполнен по многим основным показателям. Как известно, по плану намечалось за 10—15 лет построить 30 тепловых и гидравлических электростанций общей мощностью 1750 тыс. кВт, в то время как в 1930 г. суммарная мощность электростанций составила уже 2875 тыс. кВт, а в 1935 г. - почти 7 млн. кВт.
Все последующие годы последовательно реализовался принцип концентрации производства электроэнергии, выдвинутый в плане ГОЭЛРО. Установленная мощность только одной из современных крупных электростанций сравнима с мощностью всех электростанций, построенных за 15 лет по плану ГОЭЛРО. Всего же в нашей стране действует более 80 электростанций (из них 56 тепловых), установленная мощность каждой из которых превышает 1 млн. кВт. В их числе такие гиганты как Экибастузская, (4,0 млн. кВт), Рефтинская (3,8 млн. кВт), Костромская, Запорожская, Углегорская (по 3,6 млн. кВт) и др.
Для современной энергетики характерна также тенденция укрупнения агрегатов на электрических станциях. Так, если на Братской и Усть-Илимской ГЭС устанавливались гидроагрегаты мощностью по 240 Мвт, то на Красноярской ГЭС мощность каждого из 12 агрегатов достигла 500 Мвт, а на Саяно-Шушенской - 640 Мвт..
Переход к большим единичным мощностям происходит и в тепловой энергетике. Еще в начале 70-х годов основным в серийном строительстве ТЭС был энергоблок мощностью 300 Мвт. Сейчас не редкость станции укомплектованные серийными блоками 500 и 800 Мвт, и даже сверхмощные энергоблоки на 1200 Мвт.
Та же тенденция наблюдалась и в атомной энергетике, где успешно были освоены строительство и эксплуатация энергоблоков единичной мощностью до 1500 Мвт.
Производство электрической энергии и ее потребление - это процесс, непрерывный и единый во времени. Пока невозможно в больших количествах накапливать электроэнергию, чтобы затем в нужный момент передать ее потребителю. Поэтому электроэнергетика должна быть организована так, чтобы в любой момент можно было бесперебойно обеспечивать подачу энергии. Отдельные электростанции или даже группы их, связанные между собой электрическими сетями, не могут решить этой задачи в случае аварийных ситуаций или резких «пиков» энергопотребления, не имея надежных межгрупповых системных связей.
Отсутствие согласованной связи между отдельными электрическими сетями, как показала практика энергоснабжения США, может приводить к тяжелым последствиям. До сих пор еще свежи в памяти жителей Нью-Йорка события «великого затмения» в июле 1977 г., когда огромный город с много миллионным населением в результате тяжелой аварии в энергосистеме на 25 часов остался без электричества.
Устойчивая работа взаимосвязанных региональных энергосистем обеспечивается тем, что каждая из них играет роль взаимного резерва мощности. Это дает возможность покрывать возникающую в том или ином месте дополнительную потребность в электроэнергии, не допуская перегрузки генерирующих агрегатов.
С начала 60-х годов в нашей стране идет процесс сооружения крупных объединенных систем и включение их в состав Единой электроэнергетической системы (ЕЭЭС). К 1970 г. на территории страны действовали 11 объединенных энергетических систем (ОЭС), каждая из которых охватывала крупнейшие экономические регионы: 7 из них - ОЭС Центра, Средней Волги, Урала, Северо-запада, Юга, Северного Кавказа и Закавказья - входили в состав ЕЭЭС, которая к этому времени распространилась почти на всю обжитую территорию европейской части страны. Установленная мощность электростанций, входящих в ЕЭЭС, составляла в 1970 г. 104,9 млн. кВт, или 63,3% мощностей всех электростанций страны, а выработка электроэнергии - около 530 млрд. кВт • ч, или 70,2% общей по стране.
С присоединением в 1972 г. ОЭС Казахстана, а в 1978 г. ОЭС Сибири Единая электроэнергетическая система вышла далеко за пределы европейской части страны. Это улучшило использование мощности сибирских ГЭС за счет передачи пиковой мощности в смежную ОЭС Казахстана и передачи в обратном направлении в часы «провалов» потребления электроэнергии, выработанной на ТЭС Казахстана. К 1983 г. установленная мощность электростанций ЕЭЭС составляла уже 238,5 млн. кВт (82,3% всей установленной мощности в стране), а производство электроэнергии - 1211 млрд. кВт-ч (90% общесоюзного). Благодаря ЕЭЭС надежно обеспечено централизованное электроснабжение потребителей на территории свыше 10 млн. км2 с населением около 220 млн. человек.
С созданием ЕЭЭС была достигнута высокая степень концентрации мощностей: на 65 электростанциях единичной мощностью 1 млн. кВт и более (из общего количества 700) сосредоточено свыше половины общей мощности ЕЭЭС.
«Централизация» мощностей требует развития и совершенствования техники передачи электроэнергии, повышения ее экономической эффективности. Постоянно растут параметры ЛЭП - их длина, а также пропускная способность, которая зависят от напряжения на линии. Чтобы увеличить пропускную способность, требуется увеличивать напряжение.
Со времен создания первых линий электропередачи трехфазного тока (первая в мире такая линия была построена в 1881 г. в Германии русским инженером М. О. Доливо-Добровольским), их напряжение возрастало в 1,5—2 раза примерно каждые 10—15 лет. В 1920 г. в нашей стране была разработана единая шкала напряжений для ЛЭП: 3; 6; 10; 35 и 110 кВ. Первая ЛЭП напряжением 110 кВ и длиной 120 км соединила в 1922 г. Каширскую ГРЭС с Москвой.
С увеличением мощности электростанций и расширением географии электрификации шкала напряжений пополнилась величинами 220, 330, 500 и 750 кВ. Ввод в эксплуатацию в период 1956—1959 гг. первых в мире дальних линий электропередачи 400 кВ Куйбышев — Москва (905 км), Волгоград — Москва и Куйбышев — Урал обеспечил объединение мощностей ОЭС Центра, Урала, Среднего Поволжья и Приуралья. Опыт, полученный при эксплуатации первых дальних ЛЭП, позволил успешно использовать энергию сибирских рек, продолжить работу по дальнейшему объединению энергосистем, а также связать ЕЭЭС с объединенными энергосистемами стран - членов СЭВ. В 1964 г. первые линии 400 кВ были переведены на напряжение 500 кВ, и тем самым создана единая замкнутая сеть 500 кВ, участки которой стали основными межсистемными связями ЕЭЭС европейской части страны.
Практика показывает, что экономически выгодные расстояния для передачи электроэнергии по линии 500 кВ не превышают 1200 км. Но дальнейшее развитие ЕЭС, а также необходимость транспорта больших масс электроэнергии из Сибири и Казахстана на Урал и в Центр требуют создания магистральных линий гораздо большей протяженности и пропускной способности; решение -еще увеличить напряжение в ЛЭП.
Первая опытно-промышленная ЛЭП-750 протяженностью 90 км от Конаковской ГРЭС до Москвы была введена в строй в 1968 г. К 1980 г. протяженность линий электропередачи 750 кВ достигла уже 2500 км. Были сооружены ЛЭП-750 в объединенных системах Юга и Северо-запада. Для передачи мощности от Ленинградской АЭС в ОЭС Центра была построена ЛЭП-750 Ленинград-Конаковская ГРЭС. Сооружена Транс украинская линия электропередач 750 кВ протяженностью свыше 1100 км и пропускной способностью 2500 Мвт, которая пересекла Украину с востока на запад. Часть этой линии - Винница - Альбертирша (ВНР) - элемент межгосударственной передачи. Было завершено создание кольцевой системы ЛЭП-750 общей протяженностью 7 тыс. км, которая прошла через районы сооружения атомных электростанций на европейской территории страны. Но жизнь ставит новые задачи и техника движется дальше. С ростом единичных мощностей электростанций до 4—8 млн. кВт и необходимостью передачи этих мощностей на еще большие расстояния возникла задача дальнейшего повышения напряжения ЛЭП. Следующей ступенью стало напряжение 1150 кВ. Специалисты проделали огромный объем исследовательских и конструкторских работ по созданию оборудования для ЛЭП и подстанций и заложили необходимую основу для строительства сверхдальних линий электропередачи. Построена была ЛЭП-1150, по которой около 5 млн. кВт дешёвой электроэнергии экибастузских угольных ТЭС передаётся в дефицитные районы Урала. Благодаря линии существенно укрепились межсистемные связи ОЭС Урала и Сибири
Дальнейшее повышение напряжения ЛЭП переменного тока сопряжено со значительными техническими трудностями. А технические трудности неизбежно влекут за собой и экономические.
По мере повышения напряжения возникает проблема электрической изоляции - как самой линии, так и оборудования трансформаторов, выключателей и т. д. В частности, по мере роста напряжения увеличивается вероятность электрического пробоя воздуха, изолирующего высоковольтный провод от других проводов, опор и земли. При напряжении 1150 кВ электрическая прочность воздуха еще достаточна. Однако при резких изменениях режима работы линии, в частности при включениях, в ней возникают так называемые перенапряжения, которые могут вызвать пробой. Меры, которые приходится принимать против таких явлений, существенно усложняют оборудование ЛЭП, а значит, и увеличивают ее стоимость.
И еще один существенный недостаток таких ЛЭП - потери электроэнергии. Падение напряжения в линии переменного тока пропорционально ее полному сопротивлению, включающему в себя активное (омическое) и реактивное сопротивление. В то же время в линиях постоянного тока имеет значение только активное сопротивление. Поэтому при одинаковом напряжении пропускная способность ЛЭП переменного тока оказывается примерно вдвое меньше, чем ЛЭП постоянного.
В настоящее время все большее распространение начинают получать линии постоянного тока большой протяженности. Общая их экономичность оказывается существенно выше, несмотря на сравнительно высокую стоимость оборудования преобразовательных подстанций.
Использование таких линий позволяет также радикально решить проблему устойчивости Единой электроэнергетической системы. ЛЭП постоянного тока могут соединять между собой не синхронно работающие региональные системы, причем без их вредного влияния друг на друга при нарушениях режима. Кроме того, для ЛЭП постоянного тока напряжение, заметно выше, чем для линии переменного тока.