Введение

Технический прогресс в современную эпоху измеряется не только достижениями в области космоса и электроники, но и ростом производства электроэнергии. Развитие электроэнергетики опережает развитие всех других отраслей промышленности и, следовательно, служит показателем общего роста индустриальной мощи страны. С ростом производства элек­троэнергии растут потоки мощности в электрических сетях и расстояния, на которые эти мощности передаются. Соответственно растут и напряже­ния электрических сетей и отдельных электропередач.

Экономисты отмечают прямую связь между энергообеспеченно­стью, т.е. ежедневным потреблением всех видов энергоресурсов, и на­циональным доходом, приходящимся надушу населения. Так, например, первобытный человек, имевший в своём распоряжении только энергию собственных мускулов , ежедневно расходовал около 107 Дж (2500 ккал); в 1920 г средняя энергообеспеченность составляла 3 ; в 1967 г – . В передовых странах мира, в больших масштабах использующих энергию угля, нефти и газа, рек, атомную энергию, энергообеспе­ченность превысила 40 . В настоящее время в США она превышает 80 и есть все основания ожидать, что в 2015 году в ряде стран энергообес­печенность превысит 250 .

Достигнутая энергообеспеченность послужила фундаментом для создания современной цивилизации. Причиной зависимости человека от энергии могут послужить последствия крупной аварии в энергосистеме на Севере США в ноябре 1965 г, парализовавшей на значительное время жизнь 15 % населения страны, и жестокие энергетические кризисы 70-х и 90-х годов прошлого столетия.

Потребление и выработка электроэнергии, являющейся наибо­лее совершенным промежуточным видом энергии, а также доля её в миро­вом энергобалансе, неуклонно растут.

Огромные возможности решения энергетической проблемы от­крыла ядерная физика. Так как применение ядерных реакторов на тепловых нейтронах не обеспечивает решения энергетической проблемы из-за ограниченно­сти разведанных запасов рентабельных урановых руд, то более перспек­тивными являются применение реакторов-размножителей, работы по со­зданию и совершенствованию которых проводятся в России, США, Анг­лии и Франции. Работая на быстрых нейтронах, такие реакторы позволя­ют не только получать энергию, но и перерабатывать уран-238 в плутоний-239, а торий-232 – в уран-233, которые используются в качестве ядер­ного топлива. Это позволяет эффективно использовать природные ура­новые и ториевые руды. Ожидается, что в XXI веке на помощь традицион­ным и атомным станциям придут электростанции, использующие термо­ядерный синтез.

Энергетика России имеет прочную базу для своего развития. Од­нако сравнительно низкий коэффициент полезного действия современ­ных электростанций, различная стоимость добычи и неравномерность распределения энергоресурсов по территории страны, неравноценные технико-экономические возможности и рентабельность транспортировки угля, нефти, газа и линий электропередачи (по этому показателю на пер­вом месте - нефтепроводы, а на последнем - линии электропередачи) дик­туют развитие энергетики при компромиссе между максимальной эконо­мией энергоресурсов и минимуме затрат. Для передачи больших мощностей на значительные расстояния увеличивают номинальное напряжение линий электропередачи (ЛЭП) переменного тока, что является основным факто­ром по удешевлению ЛЭП и улучшению их основных характеристик. Од­нако, опыт проектирования и исследования последних лет привели к вы­воду, что безграничный рост номинальною напряжения у воздушных ЛЭП переменного тока, для которых воздух достаточно надёжно служил изолирующей средой, невозможен. Поэтому в настоящее время прово­дится анализ современных и перспективных возможностей кабелей и ЛЭП постоянного тока; оцениваются техническая осуществимость и возмож­ные характеристики линий электропередачи новых типов (газовых, крио­генных и СВЧ), которые сравнительно мало известны.

Для обеспечения нормальной работы электрических систем необ­ходимо применять определённые средства грозозащиты, предотвра­щающие повреждения изоляции. Известными средствами грозозащиты являются молниеотводы — надёжно заземлённые металлические прово­да или стержни, расположенные вблизи защищаемого объекта. На линии очень высокого напряжения в качестве молниеотводов применяются за­землённые провода (тросы), подвешиваемые на опорах выше фазовых проводов.

Несмотря на то, что защита тросами резко уменьшает вероят­ность появления на изоляции перенапряжений, но полностью её не уст­раняет. Поэтому, помимо молниеотводов в целях грозозащиты при­меняются специальные защитные аппараты - разрядники и нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН).

В переходных режимах возникают так называемые внутренние перенапряжения. Закон изменения во времени внутренних перенапря­жений может быть самым разнообразным, а длительность их изменяется от сотых долей секунды до нескольких секунд.

Прочность электрической изоляции, как правило, уменьшается при увеличении длительности воздействия напряжения. Поэтому, оди­наковые по амплитуде грозовые и внутренние перенапряжения пред­ставляют неодинаковую опасность для изоляции. Таким образом, уро­вень изоляции нельзя характеризовать одной величиной выдерживаемого напряжения, т.е. другими словами, выбор необходимого уровня изоля­ции невозможен без тщательного анализа возникающих в системах пере­напряжений и наоборот: оценка опасности данного перенапряжения не может быть выяснена без знания основных электрических характеристик изоляции.

Важным вопросом является бесперебойное обеспечение потребителей качественной электроэнергией.

К транспортным объектам относят: электрифицированные железные дороги, тяговые подстанции, вокзалы, помещения обслуживающего состава; трамваи, троллейбусы и депо для их ремонта; поезда метрополитена и метродепо; различные типы элекрофицированного автотранспорта, гаражи и ремонтные базы; речные и морские суда, судостроительные и судоремонтные заводы, порты, шлюзы, предприятия соцкультбыта. Например, электрический транспорт (ЭТ), электрифицированные железные дороги (ЭЖД), водный транспорт выполняют более половины перевозок грузов и пассажиров страны. Для их нормального функционирования необходимой является система электроснабжения (СЭС) от первичных источников энергии, преобразование электрической энергии и передача токоприёмникам транспортных средств. Судовое снаряжение насчитывает сотни потребителей электроэнергии от судовых электроэнергетических систем (СЭЭС). Увеличение грузоподъёмности и скорости судов, повышение электрификации и автоматизации вызывает рост мощности СЭЭС.

Бесперебойность и качество электрической энергии существенно влияют на работу потребителей. Надёжность функционирования СЭС и СЭЭС обеспечивается обоснованным выбором параметров элементов схем электроснабжения. Особое внимание заслуживает тяговый электрический привод, находящий всё более широкое применение на мобильных и стационарных объектах.

Тяговый электрический привод применяется на магистральном железнодорожном транспорте широко применяются для пассажирских и грузовых перевозок (электропоезда, электровозы, а также теплоэлектрический подвижной состав – тепловозы).

На промышленных предприятиях нередко можно встретить транспортные средства с электроприводом, которые используются для перемещения грузов. К ним относятся, прежде всего: электрокары, электропогрузчики, электроштабелёры и т.д. Доставка грузов в пределах цехов нередко осуществляется при помощи конвейеров, кран-балок, козловых кранов и лебёдок, приводимых в движение электрическими машинами.

Электрический привод используется и в таких транспортных средствах, как канатные дороги, фуникулёры, эскалаторы, движущиеся тротуары.

Для перевозки пассажиров на внутригородских и междугородних линиях используются такие виды транспорта на электрической тяге, как электромобили, электробусы, дуобусы и т.д.

Нельзя не отметить возросший в последнее время интерес к гибридным силовым установкам в автомобилестроении, где объединяются тепловой и электрический двигатели, работающие на одну тяговую передачу.

Описание было бы неполным, без упоминания водных видов транспорта как надводных, так и подводных, на которых нередко в качестве приводных моторов гребных винтов также используются электродвигатели. Несмотря на большое разнообразие транспортных средств с электроприводом, все их объединяет однотяговая электрическая машина, алгоритм управления которой имеет много схожего, если не тождественен, для различных видов транспорта.