Введение

Электроэнергетика имеет большое значение в жизни челове­чества. Уровень ее развития отражает уровень развития производительных сил и возможности научно-технического прогресса. Развитие электроэнергетики начиналось с плана ГОЭЛРО, который не случайно называется Ленинским планом электрификации России. Идеи В. И. Ленина, заложенные в этот план, материально реализова­лись и составили электроэнергетику как отрасль народного хо­зяйства. Идеи В. И. Ленина, развитые далее Г. М. Кржи­жановским, легли в основу современной электроэнергетической науки, рассматривающей электроэнергетику как большую систему, являющуюся совокупностью развивающихся искусственных систем, взаимодействующих с естествен­ными системами. Отдельные подсистемы большой систе­мы электроэнергетики являются, в свою очередь, также больши­ми системами.

Технический аспект электроэнергетики характеризу­ется прежде всего огромными мощностями, которые по­лучает человек, используя энергетический потенциал пла­неты. Так, мощность электростанций, существующих в настоящее время в мире, составляет около 2 млрд. кВт. Общая же мощность всех энергетических установок до­стигает 10 млрд. кВт. Для обеспечения этих мощностей человек ежегодно берет у природы разного топлива, при­веденного к условному, массой не менее 40–50 млрд. т. При этом КПД использования взятых у природы энерге­тических ресурсов не очень велик – не более 0,2%. От­сюда возникает одна из основных задач электроэнергетики – снижение потерь электроэнергии на всех стадиях ее преобразо­вания (от получения до конеч­ного ее использования). Для этого необходимо и улуч­шение оборудования, и более разумное использование по­лученной энергии, что уже выходит из сферы чисто тех­нической и должно рассматриваться в социальном ас­пекте.

Снижение потерь при передаче, получении и распре­делении электрической энергии зависит в значительной степени от количества израсходованного металла, в ос­новном алюминия. Допуская большие плотности тока в сечении провода (1,0–1,2 А/мм²), снижают расход алю­миния, но увеличивают потери электроэнергии. Измене­ние мировой конъюнктуры в отношении цен на алюминий таково, что этот металл становится дешевле, поэтому в электроэнергетике капиталистических стран проявляется тенден­ция к резкому снижению плотностей тока (0,35 А/мм²). Следовательно, стоимость алюминия непосредственно влияет на выбор сечения проводов линий электропередач, т. е. на определение технических характеристик электри­ческой системы. Снижение потерь энергии путем утепле­ния промышленных и жилых зданий, выработки пра­вильных тарифов на электроэнергию, которые бы стиму­лировали потребление энергии в «провалах» графика на­грузки и приводили бы к уменьшению этого потребления во время максимумов, определяется успешным решением социально-экономических задач.

Созданные человеком энергетические установки, име­ющие огромные суммарные мощности, оказывают замет­ное влияние на естественные процессы, происходящие в биосфере. Это влияние во многих случаях носит негатив­ный характер, который необходимо учитывать при рас­смотрении биосферического аспекта электроэнергетики. Еще Ф. Энгельс говорил о том, что если человек подходит к природе как завоеватель, он оставляет после себя пустыню. Эти слова в настоящее время приобрета­ют особый смысл, требуя от человека познания законов природы и организации своей деятельности в соответст­вии с ними. Здесь, однако, возникает противоречие: с од­ной стороны, выступает мощная техника, а с другой – капиталистическая система, стремящаяся любой ценой получить прибыль, не склонна согласовывать эту техни­ку с законами природы. Отсюда появляется задача ши­рокого управления энергетикой, такого управления, ко­торое бы осуществлялось не только в техническом аспек­те, но и аспекте экологическом, тесно связанном с со­циально-политическим аспектом. Техника открывает не­ограниченные возможности для организации управления: использование кибернетических методов, сбор и переда­ча информации, широкое использование ЭВМ, микропро­цессорной техники и т.д. Но эти возможности ограничи­ваются социально-политическими и экономическими ус­ловиями существования.

На развитие технических проблем оказывают влияние экологические и психологические факторы. Со времен Г.Р. Герца и А.С. Попова, открывших и приме­нивших электромагнитные волны, было молчаливо при­нято, что поскольку живой организм непосредственно не ощущает этих излучений, то какое-либо влияние их на организм отсутствует. Но оказалось, что в зависи­мости от частоты излучений (частоты колебаний) и на­пряженности поля, создаваемого этими колебаниями (градиента), такое влияние может быть или значитель­ным, или практически незаметным. Так, при градиенте 20 кВ/м пребывание в электромагнитом поле даже в те­чение нескольких минут вызывает те или иные функцио­нальные расстройства организма. Однако если умень­шить этот градиент до 5 кВ/м, то никаких неприятных явлений и последствий не ощущается. На расстоянии 10–15 м от линии электропередачи ее влияние на орга­низм полностью отсутствует. Усиленные публикации за рубежом о якобы сущест­венном влиянии электропередачи на живые организмы оказываются, следовательно, часто преувеличенными. Такое же положение существует и в отношении атомных станций, которые при разумном их размещении, нор­мальной эксплуатации, правильном конструировании, применении надлежащей защиты и контроля за возмож­ными излучениями достаточно безопасны. Если проектирование и сооружение энергетических объектов ведется без должного учета их влияния на био­сферу, то это может приводить к серьезным последстви­ям.

В ряде стран, в первую очередь, разумеется, в тех, где широко развит туризм, остро стоит вопрос о том, что изменение ландшафта сооружением линий электропередачи, труб электростанций и т.п., отпугивает туристов. Во Фран­ции, Австрии, Италии электроэнергетиками проводятся специ­альные работы, определяющие влияние технических со­оружений на ландшафт. При этом оказывается, что в ря­де случаев именно из-за этого влияния приходится ме­нять технические решения.

Электроэнергетика, впрочем, как и вся промышленность, ока­зывает следующие отрицательные воздействия на окру­жающую среду:

1) механическое загрязнение воздуха, воды и земли частицами не переработанного продукта (зола и др.);

2) химическое загрязнение воздуха, воды и земли;

3) радиоактивное загрязнение воздуха, воды и земли;

4) тепловое загрязнение;

5) ионизационное за­грязнение;

6) электромагнитное высоко- и низкочастот­ное загрязнение;

7) шумовое загрязнение;

8) расход воз­духа (кислорода);

9) расход земли;

10) расход воды.

Рассмотренные влияния определенным образом отра­жаются на климате, меняя атмосферу, возможности управления которой пока в достаточной мере не выяснены. Эти виды влияний и их количественные значения различны в разных регионах мира.

Развиваясь в тесной связи с энергетическими дисциплинами, а также многими другими научными дисциплинами, электроэнергетика требует применения математики, физики, автоматики и киберне­тики. Большое значение имеет управление электроэнергетикой с ее быстро протекающими процессами и огромными мощ­ностями. Здесь требуется автоматическое управление всей электроэнергетикой в широком смысле, включая ее разви­тие и функционирование.

Основой электроэнергетической науки следует считать Ленин­ский план ГОЭЛРО – первый общегосударственный план, определивший значение электрификации для на­родного хозяйства. Электроэнергетическая наука, понимаемая в ее широком понятии, развивается в следующих основных направлениях:

• изучение закономерностей развития и оптимальных пропорций электроэнергетики и электрификации, а также изуче­ние природы и свойств больших развивающихся систем в электроэнергетике. Это направление, имеющее своей целью со­вершенствование методов прогнозирования, планирова­ния и эксплуатации систем электроэнергетики, тесно связано с социальными процессами, экономикой страны;

• совершенствование способов получения, преобразования, передачи, распределения и использования электроэнергии;

• повышение КПД всех электроустановок и уменьшение их экологического влияния (неблагоприятного воздействия на природу и живые организмы, т. е. на биосферу);

• создание новых методов и средств получения электроэнергии и преобразование различных видов энергии в электрическую;

• разработка новых способов передачи электри­ческой энергии и ее использование в стационарных и пе­редвижных установках. Здесь электроэнергетика очень тесно смыкается с физикой.

Каждый из разделов электроэнергетики имеет определенные, в известной мере самостоя­тельные экономические, практические и научные задачи. Широту этих задач, возникающих перед специалистами, работающими в отдельных отраслях и разделах электроэнергетики, можно характеризовать хотя бы тем, что специали­сты-электроэнергетики готовятся сейчас по многим специально­стям и специализациям.

Такое дифференцирование энергетических проблем произошло исторически. В настоящее время оно стано­вится не вполне оправданным, вызывая трудности при решении комплексных задач электроэнергетики, требующих от специалистов широкого кругозора в проблемах, которые стоят перед современной и тем более будущей электроэнергети­ческой наукой и техникой.

Роль инженера в современном обществе велика и в перспективе будет еще весомее. В последние десятилетия понятие «инженер» в значительной степени утратило ту творческую, изобретательскую сторону, которая должна быть для него характерна. Ведь само слово «инженер» – французского происхождения – подразумевает человека, способного к созданию нового, к изобретательности. По­нятие «техника» также связано с творческим характером труда. Оно происходит от слова «техне», которым в Древней Греции характеризовали ремесленников, осо­бенно прославившихся своим мастерством. В современ­ных условиях революционных преобразований в сфере мате­риального производства и в системе теоретических и прикладных наук функции инженера становятся более ответственными, творческими и понятие «инженер» в си­лу объективных изменений вновь приобретает прежний творческий смысл. Теперь, когда нетворче­скую работу в сфере умственного труда выполняют ЭВМ, возможности для творческой научной деятельности инженера расширяются. Инженеры могут и должны непосредственно превращать науку в производительную силу общества, используя ее достиже­ния для повышения производительности труда и качест­ва продукции в сфере материального производства. Поэтому они должны быть специалистами, способными творчески, на высоком научном и техническом уровне ре­шать стоящие перед ними задачи и те проблемы широ­кого плана, которые затрагивают различные, все расши­ряющиеся сферы деятельности человека. А это приводит к новому подходу в решении инженерных задач и выработке новой инженерной психологии.