- •Г.Я. Пятибратов история развития и современные проблемы электроэнергетики и электротехники
- •140400 Электроэнергетика и электротехника
- •Оглавление
- •4.3. Задачи и проблемы дальнейшего повышения технического уровня современных 71
- •5. Проблемы и тенденции развития и практики электроэнергетики 76
- •Основные этапы развития электротехники и электроэнергетики
- •Историческая обусловленность возникновения
- •1.2. История становления электротехники
- •1.3. Основные этапы развития электромеханики
- •1.4. История возникновения электропривода
- •Зарождение и начальные этапы развития
- •1.6. Начало электрификации промышленности в России
- •1.7. Основные этапы развития электротехники
- •Значение электротехники и электроэнергетики для технического прогресса
- •Появление и развитие в россии системы высшего образования по электротехнике и электроэнергетике
- •2.1. История появления высшего технического образования в России
- •2.2. Возникновение системы подготовки специалистов по электротехнике и электроэнергетике
- •2.3. Подготовка специалистов по электротехнике и электроэнергетике в Новочеркасском политехническом вузе
- •Развитие теории электротехники и электромеханических систем
- •3.1. Становление теории электромеханических систем
- •3.2. Этапы развития теории электромеханических систем
- •3.3. Современные направления развития теории электромеханических систем
- •4. Проблемы и тенденции развития практики современных электротехнических систем
- •4.1. Задачи совершенствования электротехнических устройств и систем
- •4.2. Направления развития элементной базы электромеханических систем
- •4.2.1. Направления совершенствования механических преобразователей движения
- •4.2.2. Совершенствование конструкций электрических двигателей
- •4.2.3. Совершенствование полупроводниковых преобразователей
- •4.2.4. Развитие микропроцессорных средств управления
- •4.2.5. Совершенствование средств измерения в электротехнике и электроэнергетике
- •4.3. Задачи и проблемы дальнейшего повышения технического уровня современных электромеханических систем
- •Проблемы и тенденции развития и практики электроэнергетики
- •5.1. Общие закономерности развития теории
- •5.2. Взаимообусловленность развития теории
- •5.3. Основные этапы развития электроэнергетики России
- •5.3.1. Начало развития электроэнергетики России
- •5.3. 2. Послевоенное развитие электроэнергетики России
- •5.3.3. Особенности развития современной
- •5.4. Развитие электроэнергетических систем
- •5.4.1. Особенности развития электроэнергетических систем
- •5.4.2. Проблемы развития электроэнергетических систем и пути их решения
- •5.5. Развитие современных электрических сетей
- •Состояние и перспективы развития
- •Современное состояние электроэнергетики России
- •6.2. Задачи развития современной электроэнергетики России
- •6.3. Перспективы развития электроэнергетики России
- •Перспективы и направления развития
- •7.1. Возможности использования имеющихся энергоресурсов в XXI в.
- •7.2. Перспективы использования традиционных источников энергии
- •7.3. Перспективы развития энергетики, использующей возобновляемые источники энергии
- •7.4. Перспективы развития атомной энергетики
- •7.5. Перспективы использования термоядерной энергии
- •Заключение
- •Библиографический список
- •История развития и соременные проблемы электротехники
- •346428, Г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132
- •346428, Г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132
5.2. Взаимообусловленность развития теории
и практики электроэнергетики России
С самого начала развития электроэнергетики многим специалистам стала понятна необходимость объединения электростанций в мощные электроэнергетические системы. К основным преимуществам такого объединения следует отнести:
- наилучшее использование установленной мощности агрегатов электростанций, повышение их экономической эффективности в целом;
- снижение суммарного максимума нагрузки объединяемых систем;
- уменьшение суммарного, необходимого для нормального функционирования электроэнергетической системы резерва мощности;
- облегчение работы системы при авариях и ремонтах;
- увеличение единичной мощности агрегатов, устанавливаемых на электростанциях и подстанциях.
Развитие в России электрических сетей, появление сравнительно протяженных линий электропередачи, объединение на параллельную работу ряда электростанций потребовали развития научных исследований в области передачи и распределения электрической энергии. В октябре 1921 г. в г. Москве создается Государственный экспериментальный электротехнический институт (ГЭЭИ), который впоследствии был переименован во Всесоюзный электротехнический институт (ВЭИ). Здесь изучались процессы, происходящие в электропередачах высокого и сверхвысокого напряжений, проводились исследования по вопросам создания соответствующей высоковольтной аппаратуры.
Проводились теоретические и экспериментальные исследования проблем, связанных с передачей и распределением электроэнергии, в Ленинградском политехническом институте, Московском высшем техническом училище и ряде других высших учебных заведений.
Развитие промышленности потребовало увеличения выработки электроэнергии, что способствовало совершенствованию электростанций и электрических сетей: заметно увеличилась единичная мощность агрегатов на электростанциях. Это в свою очередь привело к необходимости передачи больших количеств электроэнергии на дальние расстояния, что требовало повышения напряжения.
В 1930-е годы рост мощностей и дальности передачи электроэнергии, необходимость повышения надежности электроснабжения потребовали решения ряда новых научных и технических проблем. Особо важное значение при возрастающей дальности передачи электроэнергии получили вопросы расчетов устойчивости параллельной работы электростанций и способов обеспечения этой устойчивости. На основе глубокого изучения переходных процессов в электрических системах была разработана методика расчетов, проведены исследования в электрических системах. Решению проблемы обеспечения динамической и статической устойчивости энергосистем были посвящены оригинальные исследования выдающихся Российских учёных: А.А. Горева, П.С. Жданова, С.А. Лебедева.
Были изучены вопросы аварийного регулирования турбин, исследованы возможности повышения мощности и дальности передачи при помощи автоматического регулирования возбуждения синхронных машин; был создан электронный регулятор напряжения. В эти годы были найдены реальные средства повышения пределов динамической устойчивости: форсировка токов возбуждения синхронных генераторов, применение аварийной разгрузки по частоте (АЧР).
В 1950-е годы необходимость создания дальних линий электропередачи напряжением 500 кВ и протяженностью более 1000 км потребовала решения новых сложных технических проблем и проведения большого объема научно-исследовательских работ. Особенно большое значение для линий электропередачи этого класса напряжений имели вопросы обеспечения устойчивости параллельной работы, защиты от перенапряжений, короны, надежной работы автоматики и релейной защиты. И эти проблемы решались усилиями ученых и инженеров многих научно-исследовательских институтов, проектных организаций, высших учебных заведений. Были разработаны системы автоматического регулирования с регуляторами «сильного действия» в цепях возбуждения синхронных генераторов. В целях снижения индуктивного сопротивления линии для повышения мощности и устойчивости электропередачи разрабатывались вопросы оптимального расщепления проводов каждой фазы, что одновременно позволило снизить потери на корону. Для повышения пропускной способности электропередачи были разработаны вопросы применения продольной емкостной компенсации, осуществляемой включением в линию батарей конденсаторов.
В 1980-е годы номинальное напряжение мощных электропередач достигла значений 750 и 1150 кВ и по ним можно было передавать мощность до 5000 МВт.
Рост пропускной способности и номинального напряжения электропередач давался нелегко. Каждый последующий шаг требовал решения сложных научно-технических задач, и их сложность возрастала по мере роста напряжения линий. К числу основных проблем, требовавших решения, можно отнести следующие:
- потери мощности и энергии на корону, а также радиопомехи, излучаемые линией;
- изоляция и ограничения перенапряжений;
- большие сечения проводов при больших передаваемых мощностях;
- компенсация зарядной мощности линий;
- увеличение токов коротких замыканий в связываемых системах;
- повышение пропускной способности электропередач и устойчивости параллельной работы электростанций;
- экология, что связано с возрастанием напряженности электрического поля под линией и его отрицательным воздействием на живые организмы;
- разработка коммутационной аппаратуры и многие другие.
В настоящее время перед наукой и практикой электроэнергетики и электротехники стоит важнейшая задача высокоэффективного производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии.
В решении поставленных задач исключительно велика роль разработок в области электрофизики, обеспечивающих в первую очередь:
- создание линий электропередачи сверх- и ультравысокого напряжения и принципиально нового оборудования для них;
- разработку теории предельного состояния электрических генераторов;
- создание новых силовых преобразовательных устройств, полупроводниковых приборов для коммутации токов мегаамперного диапазона.
Проведенные в последние годы теоретические и экспериментальные исследования в области электроэнергетики, направленные на создание современных систем управления переходными режимами в электроэнергетических системах и их объединениях, показали, что в ближайшей перспективе должны быть разработаны и реализованы эффективные алгоритмы управления с использованием новых информационных технологий, средств противоаварийной автоматики и автоматических регуляторов возбуждения электрических генераторов на микропроцессорной основе.