Концентрація виробництва електроенергії в кінці XIX - початку XX століття

Перехід до техніки трифазного змінного струму і вирішення проблеми передачі електричної енергії на значні відстані дозволили різко збільшити можливості використання електричної енергії в промисловості, на транспорті і в побуті. У другій половині 90-х років XIX ст. у всіх передових капіталістичних країнах широко розгорнулося будівництво електричних станцій. До 1900 р світове виробництво електроенергії досягло вже 15 млрд. КВт-год.

Поступово електростанції постійного струму, що займали домінуюче становище на початковій стадії розвитку електрифікації, витіснялися установками трифазного струму. Створення все більш потужних електростанцій диктувалося умовами економічності. Їх вигідно було будувати на місці видобутку палива або поблизу джерел водної енергії, а вироблювану енергію передавати по лініях високої напруги в промислово розвинені райони і міста. Такі електростанції, що отримали назву районних, стали виникати ще в кінці минулого століття.

Першою районної електростанцією була гідроелектростанція в США на р. Ніагарі. Її електрична частина була виконана двухфазной по системі Тесла. Станція потужністю 37 тис. КВт - грандіозна споруда для того часу - була відкрита в 1896 р

Енергія від Ніагарському ГЕС використовувалася головним чином для електрохімічних і електротермічних виробництв - для заводів з виготовлення карборунда, карбіду кальцію, алюмінію. Експлуатація ГЕС показала її високу економічність і могла послужити основою для подальшого великого гідроелектростроітельства.

В кінці минулого століття споруджують ще кілька потужних гідравлічних і теплових електростанцій: в Обершпрее, біля Берліна (1897 р), Рейнфельдскую ГЕС (1898 г.), на Бакинських нафтових промислах (1899 р) та ін.

Широкого розмаху будівництво районних електростанцій отримало на початку XX ст. виключно з використанням трифазної системи струмів. Основним технічним напрямком в електростроітельстве стає концентрація виробництва електроенергії.

Цей процес особливо швидко протікав в Німеччині і США. У Німеччині відбувався значний кількісний ріст районних електростанцій, супроводжуваний збільшенням їх потужності. Починаючи з 1900 р, за 10-12 років, потужність окремих електростанцій зросла з 200 до десятків тисяч кіловат. Наприклад, станція Гольденберг перед першою світовою війною мала чотири генератора по 15 тис. КВт.

Процес концентрації виробництва електроенергії найбільш стрімко відбувався в США. До 1914 р дві найбільші станції країни компанії Едісона і Ніагарська ГЕС виробляли за рік 2020,6 млн. КВт-год, т. Е. Майже стільки ж, скільки всі станції Росії разом узяті.

Перша районна електростанція Росії «Білий вугілля» була побудована в 1903 р на річці Подкумок поблизу Єсентуки. Вона питала електроенергією міста Мінераловодський групи по чотирьох повітряним трифазним лініях напругою 8кв і мала невелику потужність.

Більша станція «електропередач» була споруджена в 1914 р в м Богородске (тепер м Ногінськ) для електропостачання Москви. На станції були встановлені три турбогенератора по 5 тис. Л. с. Це була найбільша в світі електростанція, яка працювала на торфі. Росла потужність столичних електростанцій. В кінці 1916 р потужність Петербурзької електростанції «Товариства електричного освітлення 1886 г.» наближалася до 50 тис. КВт.

Серед районних електростанцій на початку XX ст. велике значення придбали гідроелектростанції, особливо в США, Франції, Італії, Швеції, Норвегії. У США, зокрема, питома вага гідроелектроенергії в загальному виробництві електроенергії склав в 1912 р 32%. Теплові електростанції часто служили лише резервом для роботи під час маловоддя. Виняток представляла Німеччина, де переважали парові станції, що розташовувалися поблизу покладів бурого вугілля.

Але хоча переваги централізованої вироблення електроенергії стали очевидними ще в кінці XIX ст., Укрупнення електростанцій було процесом поступовим.

Поряд з потужними «фабриками електрики» довгий час продовжували існувати численні дрібні електростанції. Вони відпускали енергію споживачам через кабельні та повітряні мережі на генераторному напрузі. Наприклад, багато гідроелектростанції Швеції і Норвегії, що постачали енергією прилеглі (на відстані не більше 4 - 5 км) електрохімічні і електрометалургійні заводи, не мали підвищувальних трансформаторів і працювали при напрузі від 3 тис. До 11 тис. В. Перед першою світовою війною Лондон, наприклад, отримував електроенергію від багатьох десятків електростанцій.

Тенденція централізації електропостачання чітко проявилася і в російських умовах. Перш за все централізація почалася в Москві і прилеглих до неї промислових передмістях. Малоекономічних дрібні станції поглиналися Московської центральною станцією «Товариства електричного освітлення 1886 г.»: за 17 років, з 1897 по 1913 р, в Москві закрилося 286 блок-станцій. Але роз'єднаність роботи дрібних електростанцій була подолана протягом багатьох років.

Наступним кроком на шляху концентрації виробництва електроенергії було об'єднання окремих станцій в паралельно працюють. Сама ідея об'єднання генераторів електричної енергії виникла ще в період панування постійного струму. Включення на паралельну роботу електростанцій постійного струму не представляло утруднень, якщо ці станції мали однакову напругу і знаходилися недалеко одна від одної. Але при деякому віддаленні низька напруга не дозволяла поєднати станції безпосередньо лінією передачі постійного струму. У таких випадках вдавалися до перетворення постійного струму в змінний підвищеної напруги, вводячи двигун-генераторні або, як їх тоді називали, мотор-генераторні агрегати.

Об'єднання трифазних електростанцій супроводжувалося подоланням серйозних технічних труднощів, з яких найсуттєвішою було дотримання синхронної роботи генераторів. На ранніх електростанціях змінного струму все генератори працювали ізольовано, живлячи кожен свою групу споживачів. Але вже до 90-х років минулого століття відносяться спроби створити умови для паралельної роботи. Так, в 1896 р на Охтінской гідроелектростанції (Петербург) інженери В. Н. Чиколев і Р. Е. Классон розробили синхронізуючий пристрій для включення на паралельну роботу двох генераторів.

Одне з перших об'єднань двох станцій трифазного струму було проведено в 1892 р в Швейцарії: електростанцій в Гледфельдене (потужністю 120 кВ-А) і в Гохфельдене (360 кВ-А), з'єднаних двокілометровій лінією напругою 5 кВ.

Лише після 1900 року з виникненням районних станцій об'єднання електростанцій стало помітним. До цього часу цілком визначилися переваги спільної роботи: можливість зменшення резерву харчування на кожній електростанції окремо і ремонту устаткування без відключення основних споживачів, а також створення умов для вирівнювання графіка навантаження.

Все це дозволяло більш ефективно використовувати енергетичні ресурси.

У 1905 р в США працювали три великі енергетичні системи: Південно-Каліфорнійська (компанія Едісона), в районі Сан-Франциско і в штаті Юта. Потужність системи компанії Едісона складала 12 тис. КВт. Вона об'єднувала чотири гідравлічні і чотири теплові електростанції.

До 1914 р енергосистема чотирьох південних штатів США (Джорджія, Північна Кароліна, Південна Кароліна і Теннессі) об'єднувала електростанції сумарною потужністю 230 тис. КВт. У Німеччині діяла Рейнська система, яка перетворилася пізніше в Рейнсько-Вестфальський - одну з найбільших в світі.

У Росії до Великої Жовтневої соціалістичної революції були дві невеликі системи; одна перебувала на Апшеронському півострові в районі Бакинських нафтових промислів, інша об'єднувала Московську міську станцію і станцію «електропередач».

Спільна робота електростанцій викликала до життя ідею диспетчерського їх управління. У цьому відношенні показовим є вже перше об'єднання для паралельної роботи станцій в Гледфельдене і в Гохфельдене {Швейцарія): було прийнято спільне управління роботою генераторів зі щита управління станції в Гохфельдене. При диспетчерських пунктах розвинулися спеціальні служби: релейного захисту, контролю ізоляції, грозозахисту й ін.

Шухардін С. "Техніка в її історичному розвитку"