Становление электрификации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет Нижневартовский филиал

Кафедра Социально-гуманитарных и естественнонаучных дисциплин

РЕФЕРАТ

По дисциплине: История электротехники

Тема: Становление электрификации. Проблема передачи энергии на большие расстояния

Оглавление

Введение

1. Начало электрификации

2. Проблема передачи энергии на большие расстояния

3. Первые шаги электрификации России

4. План электрификации ГОЭЛРО

Заключение

Библиография

Введение

Электрификация -- процесс производства и широкого использования электроэнергии в общественном производстве и быту. Это двусторонний процесс: с одной стороны, производство электроэнергии, с другой -- ее потребление в различных сферах, начиная от производственных процессов, происходящих во всех отраслях народного хозяйства, и заканчивая бытом. Эти стороны неотделимы друг от друга, поскольку производство и потребление электроэнергии совпадают во времени, что обусловливается физическими особенностями электричества как формы энергии. Поэтому сущность электрификации состоит в органическом единстве производства электроэнергии и замены ею других форм энергии в различных сферах общественного производства, в той или иной мере использующих энергию. Поскольку электрификация -- это единство производства и потребления электроэнергии, изучение экономических проблем этого процесса не должно ограничиваться одной какой-либо его стороной, что, к сожалению, имеет место до настоящего времени.

электрификация ток динамомашина

1. Начало электрификации

Начальный период электрификации связан с использованием постоянного тока. После удачных опытов применения динамомашин в 70-х годах XIX в. возникли небольшие генераторные установки для питания одной определенной нагрузки: дуговой лампы, электрического двигателя или гальванической ванны. Это был этап децентрализованного производства электрической энергии. Следующей ступенью в развитии электроснабжения стало питание от общего генератора ряда приемников -- от домовых электростанций; затем возникли станции местного значения, служившие для электроснабжения городского квартала или завода -- так называемые блок-станции. Они вырабатывали ток низкого напряжения (порядка 100--200 В), что резко ограничивало протяженность электрических сетей. Первые блок-станции возникли в Париже для питания свечей Яблочкова. В России первой станцией такого рода была установка для освещения Литейного моста в Петербурге, построенная в 1879 г. при участии П. Н. Яблочкова. В конце 1881 г. появились блок-станции, в сети которых включались дуговые лампы и лампы накаливания, например станция в Честерфилде (Англия) и станция в Лубянском пассаже в Москве.

С ростом числа потребителей электроэнергии увеличивались мощности электростанций и все более отчетливо проявлялась тенденция централизации электроснабжения. Первая центральная электрическая станция была построена Т. А. Эдисоном в 1882 г. на Пирльстрит в Нью-Йорке для питания осветительной нагрузки. Ее общая мощность превышала 500 кВт [14, с. 144, 145; 30]. В 1883 г. возникла центральная электрическая станция в Петербурге для освещения Невского проспекта. Эксплуатация первых ЦЭС обнаружила недостаток, не преодоленный в течение всего времени применения постоянного тока: ограниченный радиус электроснабжения, определяемый величиной допустимых потерь напряжения в электрической сети. Это обстоятельство заставляло сооружать электростанции вблизи от потребителей, главным образом в центральных частях города, что, в свою очередь, затрудняло снабжение водой и топливом и было сопряжено с высокой стоимостью земельных участков. Поэтому в Нью-Йорке в тот период были вынуждены прибегнуть к многоэтажному размещению станционного оборудования, а в Петербурге первые электростанции были установлены на баржах на реках Мойке и Фонтанке.

2. Проблема передачи энергии на большие расстояния

В последней трети XIX века во многих крупных промышленных центрах Европы и Америки стала очень остро ощущаться энергетическая проблема. Жилые дома, транспорт, фабрики и мастерские требовали все больше топлива, подвозить которое приходилось издалека, вследствие чего цена на него постоянно росла. В этой связи то здесь, то там стали обращаться к гидроэнергии рек, гораздо более дешевой и доступной. Вместе с тем повсеместно возрастал интерес к электрической энергии. Уже давно было отмечено, что этот вид энергии чрезвычайно удобен: электричество легко генерируется и так же легко преобразуется в другие виды энергии, без труда передается на расстояние, подводится и дробится.

Первые электрические станции обычно представляли собой электрогенератор, присоединенный к паровой машине или турбине, и предназначались для снабжения электроэнергией отдельных объектов (например, цеха или дома, в крайнем случае, квартала). С середины 80_х годов стали строиться центральные городские электростанции, дававшие ток прежде всего для освещения. (Первая такая электростанция была построена в 1882 году в Нью_Йорке под руководством Эдисона.) Ток на них вырабатывался мощными паровыми машинами. Но уже к началу 90_х годов стало ясно, что таким образом энергетическую проблему не разрешить, поскольку мощность центральных станций, расположенных в центральной части города, не могла быть очень большой. Использовали они те же уголь и нефть, то есть не снимали проблемы доставки топлива.

Дешевле и практичнее было возводить электростанции в местах с дешевыми топливными и гидроресурсами. Но, как правило, местности, где можно было в большом количестве получать дешевую электроэнергию, были удалены от промышленных центров и больших городов на десятки и сотни километров. Таким образом, возникла другая проблема -- передачи электроэнергии на большие расстояния.

Первые опыты в этой области относятся к самому началу 70_х годов XIX века, когда пользовались в основном постоянным током. Они показали, что как только длина соединительного провода между генератором тока и потреблявшим этот ток двигателем превышала несколько сотен метров, ощущалось значительное снижение мощности в двигателе из_за больших потерь энергии в кабеле. Это явление легко объяснить, если вспомнить о тепловом действии тока. Проходя по кабелю, ток нагревает его. Эти потери тем больше, чем больше сопротивление провода и сила проходящего по нему тока. (Количество выделяющейся теплоты Q легко вычислить. Формула имеет вид:

Q=R*I2,

где I -- сила проходящего тока, R -- сопротивление кабеля. Очевидно, что сопротивление провода тем больше, чем больше его длина и чем меньше его сечение. Если в этой формуле принять I=P/U, где P -- мощность линии, а U -- напряжение тока, то формула примет вид Q=R*P2/U2. Отсюда видно, что потери на тепло будут тем меньше, чем больше напряжение тока.) Имелось только два пути для снижения потерь в линии электропередачи: либо увеличить сечение передающего провода, либо повысить напряжение тока. Однако увеличение сечения провода сильно удорожало его, ведь в качестве проводника тогда использовалась достаточно дорогая медь. Гораздо более выигрыша сулил второй путь.

В 1882 году под руководством известного французского электротехника Депре была построена первая линия электропередачи постоянного тока от Мисбаха до Мюнхена, протяженностью в 57 км. Энергия от генератора передавалась на электродвигатель, приводивший в действие насос. При этом потери в проводе достигали 75%. В 1885 году Депре провел еще один эксперимент, осуществив электропередачу между Крейлем и Парижем на расстояние в 56 км. При этом использовалось высокое напряжение, достигавшее 6 тысяч вольт. Потери снизились до 55%. Было очевидно, что, повышая напряжение, можно значительно повысить КПД линии, но для этого надо было строить генераторы постоянного тока высокого напряжения, что было связано с большими техническими сложностями. Даже при этом сравнительно небольшом напряжении Депре приходилось постоянно чинить свой генератор, в обмотках которого то и дело происходил пробой. С другой стороны, ток высокого напряжения нельзя было использовать, поскольку на практике (и прежде всего для нужд освещения) требовалось совсем небольшое напряжения, порядка 100 вольт. Для того чтобы понизить напряжение постоянного тока, приходилось строить сложную преобразовательную систему: ток высокого напряжения приводил в действие двигатель, а тот, в свою очередь, вращал генератор, дававший ток более низкого напряжения. При этом потери еще более возрастали, и сама идея передачи электроэнергии становилась экономически невыгодной.

Переменный ток в отношении передачи казался более удобным хотя бы уже потому, что его можно было легко трансформировать, то есть в очень широких пределах повышать, а затем понижать его напряжение. В 1884 году на Туринской выставке Голяр осуществил электропередачу на расстояние в 40 км, подняв с помощью своего трансформатора напряжение в линии до 2 тысяч вольт. Этот опыт дал неплохие результаты, но и он не привел к широкому развитию электрификации, поскольку, как уже говорилось, двигатели однофазного переменного тока по всем параметрам уступали двигателям постоянного тока и не имели распространения. Таким образом, и однофазный переменный ток было невыгодно передавать на большие расстояния. В следующие годы были разработаны две системы многофазных токов -- двухфазная Теслы и трехфазная Доливо_Добровольского. Каждая из них претендовала на господствующее положение в электротехнике. По какому же пути должна была пойти электрификация? Точного ответа на этот вопрос поначалу не знал никто. Во всех странах шло оживленное обсуждение достоинств и недостатков каждой из систем токов. Все они имели своих горячих сторонников и ожесточенных противников. Некоторая ясность в этом вопросе была достигнута только в следующем десятилетии, когда был сделан значительный прорыв в деле электрификации. Огромную роль в этом сыграла Франкфуртская международная выставка 1891 года.

В конце 80_х годов встал вопрос о сооружении центральной электростанции во Франкфурте_на_Майне. Многие германские и иностранные фирмы предлагали городским властям различные варианты проектов, предусматривающие применение либо постоянного, либо переменного тока. Обер_бургомистр Франкфурта находился в явно затруднительном положении: он не мог сделать выбор там, где это было не под силу даже многим специалистам. Для выяснения спорного вопроса и решено было устроить во Франкфурте давно планировавшуюся международную электротехническую выставку. Ее главной целью должна была стать демонстрация передачи и распределения электрической энергии в различных системах и применениях. Любая фирма могла продемонстрировать на этой выставке свои успехи, а международная комиссия из наиболее авторитетных ученых должна была подвергнуть все экспонаты тщательному изучению и дать ответ на вопрос о выборе рода тока. К началу выставки различные фирмы должны были построить свои линии передачи электроэнергии, причем одни собирались демонстрировать передачу постоянного тока, другие -- переменного (как однофазного, так и многофазного). Фирме АЭГ было предложено осуществить передачу электроэнергии из местечка Лауфен во Франкфурт на расстояние 170 км. По тем временам это было огромное расстояние, и очень многие считали саму идею фантастической. Однако Доливо_Добровольский был настолько уверен в системе и возможностях трехфазного тока, что убедил директора Ротенау согласиться на эксперимент.

Когда появились первые сообщения о проекте электропередачи Лауфен -- Франкфурт, электротехники во всем мире разделились на два лагеря. Одни с энтузиазмом приветствовали это смелое решение, другие отнеслись к нему как к шумной, но беспочвенной рекламе. Подсчитывали возможные потери энергии. Некоторые считали, что они составят 95%, но даже самые большие оптимисты не верили, что КПД такой линии превысит 15%. Наиболее известные авторитеты в области электротехники, в том числе знаменитый Депре, высказывали сомнения в экономической целесообразности этой затеи. Однако Доливо_Добровольский сумел убедить руководство компании в необходимости взяться за предложенную работу.

Поскольку до открытия выставки оставалось совсем мало времени, строительство ЛЭП проходило в большой спешке. За полгода Доливо_Добровольский должен был спроектировать и построить небывалый по мощности асинхронный двигатель на 100 л.с. и четыре трансформатора на 150 киловатт, при том что максимальная мощность однофазных трансформаторов составляла тогда только 30 киловатт. Не могло быть и речи об опытных конструкциях: на это просто не хватало времени. Даже построенный двигатель и трансформаторы не могли быть испытаны на заводе, так как в Берлине не было трехфазного генератора соответствующей мощности (генератор для Лауфеновской станции строили в Эрликсоне). Следовательно, все элементы электропередачи предстояло включить непосредственно на выставке в присутствии многих ученых, представителей конкурирующих фирм и бесчисленных корреспондентов. Малейшая ошибка была бы непростительной. Кроме того, на плечи Доливо_Добровольского легла вся ответственность за проектирование и монтажные работы при сооружении ЛЭП. Собственно, ответственность была даже больше -- ведь решался вопрос не только о карьере Доливо_Добровольского и престиже АЭГ, но и о том, по какому пути пойдет развитие электротехники. Доливо_Добровольский прекрасно понимал всю важность стоявшей перед ним задачи и писал позже: «Если я не хотел навлечь на мой трехфазный ток несмываемого позора и подвергнуть его недоверию, которое вряд ли удалось бы потом быстро рассеять, я обязан был принять на себя эту задачу и разрешить ее. В противном случае опыты Лауфен_Франкфурт и многое, что потом должно было развиться на их основе, пошли бы по пути применения однофазного тока».

В Лауфене была в короткий срок построена небольшая гидроэлектростанция. Турбина мощностью 300 л.с. вращала генератор трехфазного тока, спроектированный и построенный, как уже говорилось, на заводе в Эрликсоне. От генератора три медных провода большого сечения вели к распределительному щиту. Здесь были установлены амперметры, вольтметры, свинцовые предохранители и тепловые реле. От распределительного щита три кабеля шли к трем трехфазным трансформаторам «призматического» типа. Обмотки всех трансформаторов соединялись в звезду. Предполагалось вести электропередачу при напряжении в 15 тысяч вольт, но все расчеты делались на работу в 25 тысяч вольт. Для достижения такого высокого напряжения планировалось включить по два трансформатора на каждом конце линии, так чтобы их обмотки низшего напряжения были соединены параллельно, а обмотки высшего -- последовательно.

От трансформаторов в Лауфене начиналась трехпроводная линия, подвешенная на 3182 деревянных опорах высотой 8 и 10 м со средним пролетом 60 м. Никаких выключателей на линии не было. Для того чтобы в случае необходимости можно было быстро отключить ток, предусматривались два оригинальных приспособления. Рядом с Лауфенской гидроэлектростанцией были установлены две опоры на расстоянии 2, 5 м одна от другой. Здесь в разрыв каждого провода линии включалась плавкая вставка, состоявшая из двух медных проволок диаметром 0, 15 мм. Во Франкфурте и вблизи железнодорожных станций (часть линии шла вдоль железнодорожного полотна) были установлены так называемые угловые замыкатели. Каждый из них представлял собой металлический брус, подвешенный с помощью шнура на Г_образной опоре. Достаточно было дернуть за шнур, и брус опускался на все три провода, создавая искусственное короткое замыкание, что вызывало перегорание плавких вставок в Лауфене и обесточивание всей линии. Во Франкфурте провода подходили к понижающим трансформаторам (они находились на выставке в специальном павильоне), которые снижали напряжение на выходе до 116 вольт. К одному из этих трансформаторов было подключено 1000 ламп накаливания по 16 свечей (55 ватт) каждая, к другому -- большой трехфазный двигатель Доливо_Добровольского, размещавшийся в другом павильоне.

Линейное напряжение генератора в Лауфене составляло 95 вольт. Повышающий трансформатор имел коэффициент трансформации равный 154. Следовательно, рабочее напряжение в ЛЭП составляло 14650 вольт (95*154). Для того времени это было очень высокое напряжение. Правительства земель, через которые проходила ЛЭП, были встревожены ее сооружением. У некоторых возникало чувство страха даже перед деревянными столбами, на которых были укреплены таблички с черепами. Особые опасения вызывала возможность обрыва провода и падения его на рельсы железной дороги. Выставочному комитету и сооружавшим линиям фирмам пришлось провести огромную разъяснительную работу, чтобы убедить правительственных чиновников в том, что все возможные опасности предусмотрены и что линия надежно защищена. Администрация Бадена все же не разрешала соединять участок уже готовой линии на баденской границе. Для того чтобы устранить последние препятствия и рассеять сомнения местных властей, Доливо_Добровольский провел опасный, но весьма убедительный эксперимент. Когда линия была впервые включена под напряжение, один из проводов на границе Бадена и Гессена был искусственно оборван и с яркой вспышкой упал на рельсы железной дороги. Доливо_Добровольский сейчас же подошел и поднял провод голыми руками: настолько он был уверен, что сработает сконструированная им защита. Этот «метод» доказательства оказался очень наглядным и устранил последнюю преграду перед испытаниями линии.

25 августа 1891 года в 12 часов дня на выставке впервые вспыхнули 1000 электрических ламп, питаемых током Лауфенской гидроэлектростанции. Эти лампы обрамляли щиты и арку над входом в ту часть выставки, экспонаты которой относились к электропередаче Лауфен -- Франкфурт. На следующий день был успешно испытан двигатель мощностью в 75 киловатт, который 12 сентября впервые привел в действие десятиметровый водопад. Несмотря на то что линия, машины, трансформаторы, распределительные щиты изготовлялись в спешке (некоторые детали, по свидетельству Доливо_Добровольского, продумывались всего в течение часа), вся установка, включенная без предварительного испытания, к удивлению одних и к радости других, сразу же стала хорошо работать. Особое впечатление на посетителей выставки произвел водопад. Однако лица, более осведомленные в вопросах физики и электротехники, радовались в этот день не огромному водопаду, сверкавшему тысячами стеклянных брызг, подсвеченных десятками разноцветных ламп. Их восторг был связан с пониманием того, что этот прекрасный искусственный водопад приводится в действие источником, находящимся на расстоянии 170 км на реке Неккар у местечка Лауфен. Они видели перед собой блестящее решение проблемы передачи энергии на большие расстояния.

В октябре международная комиссия приступила к испытаниям Лауфен_Франкфуртской линии электропередачи. Было установлено, что потери при электропередаче составляют всего 25%, что являлось очень хорошим показателем. В ноябре линия была испытана при напряжении в 25 тысяч вольт. При этом КПД ее увеличился, и потери снизились до 21%. Подавляющее большинство электриков всех стран мира (выставку посетило более миллиона человек) по достоинству оценило значение Лауфен_Франкфуртского эксперимента. Трехфазный ток получил очень высокую оценку, и ему отныне был открыт самый широкий путь в промышленность. Доливо_Добровольский сразу выдвинулся в число ведущих электротехников планеты, и имя его приобрело мировую известность.

Так была разрешена главная энергетическая проблема конца XIX века -- проблема централизации производства электроэнергии и передачи ее на большие расстояния. Для всех стал ясен способ, каким многофазный ток мог быть подведен от далекой электростанции к каждому отдельному цеху, а потом и отдельному станку. Ближайшим следствием возникновения техники многофазного тока явилось то, что в последующие годы во всех развитых странах началось бурное строительство электростанций и широчайшая электрификация промышленности. Правда, в первые годы она еще осложнялась ожесточенной борьбой между конкурирующими компаниями, стремившимися внедрить тот или иной тип тока. Так, в Америке сначала взяла вверх компания Вестингауза, которая, скупив патенты Теслы, старалась распространить двухфазный ток. Триумфом двухфазной системы стало строительство в 1896 году мощной ГЭС на Ниагарском водопаде. Но трехфазный ток вскоре повсеместно был признан наилучшим. Действительно, двухфазная система требовала проведения четырех проводов, а трехфазная -- только трех. Кроме большей простоты, она сулила значительную экономию средств. Позже Тесла, по примеру Доливо_Добровольского, предложил объединять два обратных провода вместе. При этом происходило сложение токов, и в третьем проводе тек ток примерно в 1, 4 раза больший, чем в двух других. Поэтому сечение этого провода было в 1, 4 раза больше (без этого увеличения сечения в цепи возникали перегрузки). В результате затраты на двухфазную проводку все равно оказывались больше, чем на трехфазную, между тем как двухфазные двигатели по всем параметрам уступали трехфазным. В XX веке трехфазная система утвердилась повсеместно. Даже Ниагарская электростанция была со временем переоборудована на трехфазный ток.

3. Первые шаги электрификации России

Большинству взрослого населения России и других стран бывшего СССР, на сегодняшний день еще к счастью известно, что широкомасштабная электрификация страны связана с реализацией плана Государственной Электрификации России (ГоЭлРо) принятому в 1920 году.

Справедливости ради, следует отметить, что разработка этого плана относится еще ко времени накануне Первой Мировой Войны, которая, собственно, и помешала тогда его принятию. Но в данной статье речь пойдет не об этом этапе развития энергетики в России, а о предшествовавшем ему периоде, когда электричество только входило в быт населения крупных городов, и было вызывавшей восторг диковиной, символом всесильного Прогресса.

Думается, многие читатели удивятся, но еще и сегодня в старых домах Замоскворечья можно встретить действующую электропроводку, проложенную еще на рубеже 80-90х годов 19 века во время первой электрификации Москвы. Однако мероприятия связанные с этой акцией тоже не были первой вехой на пути победного шествия по территории тогда еще Российской Империи новой движущей силы.

С определением времени начала существования какого-либо явления всегда возникают трудности и разночтения, однако, обозначим за точку начала в России эры электричества 1879 год. Именно в этом году в Петербурге был освещен электрическим светом Литейный мост, став первым в мире мостом, освещенным при помощи электричества. С этим событием связана курьезная история о том, как Городская управа Петербурга продала монополию на освещение улиц частным компаниям, освещавшим их при помощи масляных и газовых фонарей. Литейный же мост, как построенный после заключения этого договора не подпадал под действие соглашения, вследствие этого, электрификация Российской столицы и империи в целом началась именно с моста.

Годом ранее, в 1878 году инженер Бородин осуществил электрификацию токарного цеха Киевских железнодорожных мастерских, в ходе которой цех был освещен четырьмя электрическими дуговыми фонарями. Об этом факте нам известно, но он не выбран в качестве исходной даты в силу своего узковедомственного значения и недоступности лицезрения сего чуда широкой публикой (хотя видимо отбою от любопытных не было).

Следующей вехой на пути внедрения новинки в повседневный быт стало 30 января 1880 года, когда был основан электротехнический отдел Русского технического общества, призванный курировать проблемы электрификации России. В том же году начались работы по освещению улиц Москвы и Петербурга, однако их объем можно считать крайне незначительным - пара сотен ламп на две столицы. Так же в этом же году в Киеве посредством ламп Яблочкова освещены мастерские Днепровского пароходства.

Следует отметить, что на этом этапе электрификации все потребители электроэнергии (каковыми являлись исключительно осветительные приборы) использовали постоянный ток, и существовали определенные проблемы с передачей электроэнергии на значительные расстояния. Вследствие этого источник электроэнергии располагался в непосредственной близости от потребителя. Так, например, в случае с Киевскими железнодорожными мастерскими каждый из четырех фонарей имел свою электромагнитную машину Грамма.

Спустя ровно два года после коронации в Петербурге императора Александра III, торжества по аналогичному поводу в Москве 15 мая 1883 года были ознаменованы грандиозной иллюминацией Кремля. Для осуществления этого проекта на Софийской набережной была построена специальная электростанция.

В том же году, но уже в столице Империи фирма «Сименс и Гальске» освещает центральную улицу города, а чуть позже электрифицируется Зимний Дворец. По некоторым данным именно для осуществления этих мероприятий строится едва ли не первая, более-менее крупная электростанция в России, мощностью 35 КВт. Помимо прочего эта электростанция примечательна тем, что располагалась она на барже пришвартованной к набережной Мойки недалеко от Полицейского моста.

Далее упоминаний о каких-либо крупных событиях связанных с электричеством не встречается в течение ряда лет, пока в 1886 году не становится известно об освещении электричеством парка «Шато-де-Флер» в Киеве (ныне стадион Динамо).

31 июля 1887 года Общество Электрического Освещения, основанное Карлом Федоровичем Сименсом (к тому времени принявшим Российское подданство и ставшим купцом первой гильдии), принимает решение о начале работ направленных на практическую электрификацию Москвы. Реализация этих амбициозных планов началась с устройства электрического освещения Постниковского пассажа на Тверской, ныне Театр им. Ермоловой.

Вообще, «Общество Электрического Освещения 1886 года», чей устав был утвержден 4 июля 1886 года высочайшим Указом императора Александра Ш, сыграло огромную роль в начальной электрификации России.

3 февраля 1888 года в Москве заключается договор аренды земли под строительство первой центральной городской электростанции. Электростанция, получившая название Георгиевской (располагалась на углу Большой Дмитровки и Георгиевского переулка) вырабатывала постоянный ток и снабжала электроэнергией потребителей (среди которых появляются и частные домовладельцы) в радиусе полутора верст. Все кабели прокладывались в кирпичных каналах.

В это время, помимо Центральной, в Москве функционирует ряд более мелких электростанций - Городская, освещавшая Каменный мост и площадь храма Христа Спасителя, Университетская, Императорских театров, Дворцовая (освещала Кремль), при вокзалах - Ярославском и Брестском. Примерно так же обстояли дела и в двух других крупнейших городах империи - Петербурге и Киеве. Использование постоянного тока ограничивало длину питающих кабелей, что вынуждало использовать небольшие локальные электростанции.

3 июля 1892 года в Киеве запущен первый в России электрический трамвай, линия имела протяженность полтора километра. Мощность питающей электростанции составляла 30 КВт.

1895 год ознаменовался вводом в строй первой в России гидроэлектростанции на реке Большая Охта в Петербурге, причем довольно большой по тем временам мощности - 300 КВт. В том же году, Управление Владикавказской железной дороги построило и ввело в эксплуатацию ГЭС «Белый уголь» на реке Подкумок, между Кисловодском и Ессентуками, дававшую электроэнергию для освещения курортов.

Здесь следует оговориться, что электрификация России в тот период не носила планового централизованного характера, поэтому приводимые нами вехи не являются полным перечнем всех мероприятий по электрификации страны. В домах богатых домовладельцев устанавливались собственные источники электроэнергии, иногда довольно мощные, то же наблюдалась в сельском хозяйстве и усадебном землевладении, однако такие события редко попадали на страницы газет, и соответственно нам о них мало известно.

Важным событием в период начала электрификации страны явилось строительство и ввод в эксплуатацию электростанции на Раушской набережной, первой действительно крупной электростанции в России, да к тому же вырабатывающей переменный трехфазный ток. Это давало возможность передавать мощности на большие расстояния, используя более высокое напряжение. 28 апреля 1897 года начался монтаж электрооборудования, а в ноябре того же года электростанция была пущена. Тогда мощность этой паротурбинной электростанции составляла 1470 КВт (уже в ходе Первой Мировой Войны, в 1915 году, была пущена вторая очередь этой электростанции мощностью в 21 МВт).

Самая старая сохранившаяся до сего дня в Москве осветительная бытовая электропроводка запитывалась, видимо, именно от этой электростанции. Потребители получали переменный ток частотой 50 Гц. Напряжение бытовой электросети составляло 127 В.

Со временем, сложилась ситуация, когда электрические трамваи, появившиеся к началу 20 века и в Москве, стали потреблять большую часть электроэнергии, вырабатываемой Раушской электростанцией. Для ее разгрузки в 1907 году у Малого-Каменного моста построена электростанция, предназначенная для энергопитания трамвайной сети. Ее мощность на момент пуска составляла 6000 КВт.

Ниже приведены некоторые даты в какой-то степени характеризующие распространение по территории страны нового источника энергии:

1901 год - запущены первые электростанции в Курске и Ярославле.

1908 год - вступила в строй первая электростанция Читы.

1912 год - пуск электростанции во Владивостоке.

1912-14 гг. - строительство и запуск крупнейшей в мире торфяной теплоэлектростанции «Электропередача» вблизи города Богородска (ныне Ногинск).

1915 год - дата, с которой ведет отсчет своей истории Московский Электроламповый Завод.

И так далее.

Итогом предвоенного развития электроэнергетики России стал выход на суммарную установленную мощность источников электроэнергии в 1100 МВт и выработку 1900000 Мвт/ч в год (данные 1913 года). Что касается гидроэлектростанций, то к 1917 году в России они имели суммарную мощность порядка 19 МВт, и самой мощной ГЭС империи являлась Гиндукушская - 1,35 МВт.

4. План электрификации ГОЭЛРО

ГОЭЛРО (сокр. от Государственная комиссия по электрификации России) -- орган, созданный 21 февраля 1920 года для разработки проекта электрификации России после Октябрьской революции 1917 года. Аббревиатура часто расшифровывается также, как Государственный план электрификации России, то есть продукт комиссии ГОЭЛРО, ставший первым перспективным планом развития экономики, принятым и реализованным в России после революции.

История

По некоторым источникам, подготовка проекта масштабной электрификации России велась ещё до революции 1917 года немецкими инженерами, работавшими на Петербургскую электрическую компанию, в предположении, что в годы Первой мировой войны (1914--1918) невозможно было начать реализацию по причине больших военных расходов.

В 1920 году, менее чем за 1 год (во время гражданской войны (1917--1922/1923) и интервенции) правительство под руководством Ленина разработало перспективный план электрификации страны, для чего, в частности, и была создана Комиссия по разработке плана электрификации под руководством Г. М. Кржижановского. К работе комиссии было привлечено около 200 учёных и инженеров. В декабре1920 года выработанный комиссией план был одобрен VIII Всероссийским съездом Советов, через год его утвердил IX Всероссийский съезд Советов.

«Коммунизм -- это есть Советская власть плюс электрификация всей страны», - В. И. Ленин.

ГОЭЛРО был планом развития не одной энергетики, а всей экономики. В нём предусматривалось строительство предприятий, обеспечивающих эти стройки всем необходимым, а также опережающее развитие электроэнергетики. И все это привязывалось к планам развития территорий. Среди них -- заложенный в 1927 году Сталинградский тракторный завод. В рамках плана также началось освоение Кузнецкого угольного бассейна, вокруг которого возник новый промышленный район. Советское правительство поощряло инициативу частников в выполнении ГОЭЛРО. Те, кто занимался электрификацией, могли рассчитывать на налоговые льготы и кредиты от государства.

План ГОЭЛРО, рассчитанный на 10--15 лет, предусматривал строительство 30 районных электрических станций (20 ТЭС и 10 ГЭС) общей мощностью 1,75 млн. кВт. В числе прочих намечалось построить Штеровскую, Каширскую, Нижегородскую, Шатурскую и Челябинскуюрайонные тепловые электростанции, а также ГЭС -- Нижегородскую, Волховскую (1926), Днепровскую, две станции на реке Свирь и др. В рамках проекта было проведено экономическое районирование, выделен транспортно-энергетический каркас территории страны. Проект охватывал восемь основных экономических районов (Северный, Центрально-промышленный, Южный, Приволжский, Уральский, Западно-Сибирский, Кавказский и Туркестанский). Параллельно велось развитие транспортной системы страны (магистрализация старых и строительство новых железнодорожных линий, сооружение Волго-Донского канала). Проект ГОЭЛРО положил основу индустриализации в России. План в основном был перевыполнен к 1931. Выработка электроэнергии в 1932 годупо сравнению с 1913 годом увеличилась не в 4,5 раза, как планировалось, а почти в 7 раз: с 2 до 13,5 млрд кВт*ч.

Электроэнергия стала применяться в сельском хозяйстве: в мельницах, кормовых резцах, зерноочистительных машинах, на лесопилках и т. д.

ГОЭЛРО в литературе и искусстве:

В 1920 году Россию посетил известный писатель-фантаст Герберт Уэллс. Он встречался с Лениным, ознакомился с планами широкой электрификации России, и счёл их неосуществимыми. В очерке «Россия во мгле», посвящённом этой поездке, он так отозвался об этих планах:

Дело в том, что Ленин, который, как подлинный марксист, отвергает всех «утопистов», в конце концов сам впал в утопию, утопию электрификации. Он делает все, от него зависящее, чтобы создать в России крупные электростанции, которые будут давать целым губерниям энергию для освещения, транспорта и промышленности. Он сказал, что в порядке опыта уже электрифицированы два района. Можно ли представить себе более дерзновенный проект в этой огромной равнинной, покрытой лесами стране, населенной неграмотными крестьянами, лишенной источников водной энергии, не имеющей технически грамотных людей, в которой почти угасла торговля и промышленность? Такие проекты электрификации осуществляются сейчас в Голландии, они обсуждаются в Англии, и можно легко представить себе, что в этих густонаселенных странах с высокоразвитой промышленностью электрификация окажется успешной, рентабельной и вообще благотворной. Но осуществление таких проектов в России можно представить себе только с помощью сверхфантазии. В какое бы волшебное зеркало я ни глядел, я не могу увидеть эту Россию будущего, но невысокий человек в Кремле обладает таким даром.

Ленин пригласил Уэллса приехать через 10 лет и посмотреть, как выполняется план, который был рассчитан на 10-15 лет. Уэллс приехал в 1934 году и был поражён тем, что план был не просто выполнен, но и перевыполнен по ряду показателей.

Что сделано в течение истекших лет в осуществлении электрификации нашего Союза, начавшейся по существу 1922 г.?

Построено 8 новых районных электрических станций, мощность которых в настоящее время составляет 195 тыс. квт. (13 проц. от плана ГОЭЛРО). Восстановлены и расширены дореволюционные станции на 112 тыс. квт. (7,5 проц. плана ГОЭЛРО), производится дальнейшее расширение старых станций на 374 тыс. квт. Более того, находятся в постройке станции, начатые в 1925-26 г. мощностью в 12 тыс. квт в текущем году назначены постройки новых 11 станций, мощностью в 550 тыс. квт.

Итак, уже сейчас у нас имеются построенных и строящихся станицей, общей мощностью 1,450 тыс. квт, что составляет 97 проц, всего плана ГОЭЛРО.

Из построенных гидроэлектрических станций надо отметить: Волховскую гидроэлектрическую станцию, мощностью 56 тыс. квт. Волховская станция является пока самой крупной гидростанцией из имеющихся у нас в Союзе.

Несмотря на то, что опытная эксплотация станции происходит в течении менее одного года, можно уже сейчас с уверенностью сказать, что те надежды, которые мы возглашаем на Волховскую станцию, полностью себя оправдали. Значение волховской энергии станет еще более очевидным, если указать, что из намеченной на будущий год программа выработки электрической энергии на всех электрических станциях Ленинграда в размере 500 млн. квт-час. 50 проц. этой выработки падает на Волхов.

Второй крупной гидростанцией является Земо-Авчальская гидроэлектрическая станция близь г. Тифгяса, на реке Куре. Станция рассчитана на 25 тыс. квт. и уже вступила в эксплоатацию.

Земо-Авчальская станция, построенная вблизи Тифлиса - столицы Советской Грузии и центра Закавказской Федерации это - новая мощная энергетическая база, на основе которой укрепится и разольется народное хозяйство закавказских республик.

Из построенных торфянных станций самой крупной является Шатурская электростанция, начатая постройкой в 1933 г. и законченная в 1925 г., с первоначальной мощностью в 32 тыс. квт.

Второй крупной торфяной станцией является Нижегородская станция в г. Балахне, на берегу Волги, в 38 км от Нижнего Новгорода. Первой очередью сооружаемая станция поступила в эксплуатацию при 20 тыс. квт в 1925 г.

Третья крупная торфяная станция это - «Красный октябрь», близь Ленинграда. Установленная первоначально мощность - 20 тыс. квт; свою энергию «Красный октябрь» передает в общую кабельную сеть объединения ленинградских электрических станций.

Построены угольные станции: Штеровская, Каширская и Кизеловская.

Штеровская электростанция расположена в центре антрацитовых копей Донбасского бассейна; ее назначение - снабжать электрической энергией в первое время Криндачевский антрацитовый район и в дальнейшем - всю центральную часть антрацитового района Донбасса. Первоначальная мощность станции - 20 тыс. квт. Топливом для нее служат антрацитовые отбросы, так называемый штыб. На этой станции мы впервые начинаем применять сжигание антрацитового штыба путем предварительного размола его и дальнейшей передачи полученной пыли в котлы пневматическим путем специальными приборами.

Каширская станция - одна из первых, построенных после Октябрьской революции электрических станций. Имея чрезвычайно выгодное расположение - в центре Подмосковного угольного бассейна, на пересечении двух ж.-д. магистралей и на реке Оке, Каширская станция имеет большие перспективы в смысле значительного расширения.

Наконец, Кизеловская станция, расположенная на Урале, в Кизеловском угольном бассейне. Задача этой станции, как и Штеровской в Донбассе, - заменить собой маломощные установки отдельных угольных копей, ставших теперь устарелыми и экономически невыгодными.

Все эти станции (Шатурская, Нижегородская, Штеровская, Каширская) уже потребовали расширения. Так, например, Шатурская станция, открытая мощностью в 32 тыс. квт, имеет сейчас уже мощность в 48 тыс. квт и расширяется еще на 88 тыс. квт новых; 66 тыс. квт устанавливается на Кашире. На 66 тыс. квт расширяется Нижегородская станция. Штеровская добавляет мощность еще на 44 тыс. квт и Кизеловская увеличивается на 22 тыс. квт.

В настоящее время строятся станции, начатые в прошлом году: Шахтинская - мощностью 44 тыс. квт; Харьковская - мощностью 44 тыс. квт; Киевская - 22 тыс. квт; Саратовская - 11 тыс. квт.

Перестройка электростанций.

Особенно крупная программа в области электростроительства установлена в текущем 1927 году. В этом году начата постройка новых 11 станций с первоначальной мощностью в 550 тыс. квт. Приступили к сооружению такого электрогиганта, как Днепрострой, первая очередь которого определяется в 350 тыс. л.с. Закончен проект и начаты подготовительные работы Свирской гидроэлектростанции на 80 тыс. квт. Приступили к постройке Иваново-Вознесенской, Челябинской, Брянской, Белорусской, Новороссийской, Рионской, Гизельдонской, Калагеранской и Краснодарской.

Проблема использования энергии Днепра поднята была много десятков лет тому назад, но только в Советской России задачи индустриализации страны, развертывание нового фабрично-заводского строительства и переустройство всего народного хозяйства на новой технической базе подвели нас вплотную к действительному разрешению проблемы использования энергии Днепра.

В первую очередь станция строится мощностью на 150 тыс. л.с., причем здания и все сооружения строятся на мощность в 350 тыс. л.с. для установки 7 агрегатов по 50 тыс. л.с. каждый.

Дешевая электрическая энергия Днепровской гидроэлектрической станции даст мощный толчок для развития южной промышленности. Главнейшее же значение Днепростроя для всего народного хозяйства СССР состоит в тех перспективах, которые открываются для целого ряда новых и чрезвычайно важных производств.

Второй мощной гидроэлектрической станцией, начинаемой нами в этом году, является Свирская. Сооружением Свири разрешается электроснабжения Ленинграда и ленинградской промышленности, изменяется энергетический баланс Северо-Западного края и разрешается проблема судоходства по р. Свири, как части Маркинской системы.

Иваново-Вознесенская станция первой очереди 44 тыс. квт, с дальнейшим расширением до 88 тыс. квт, расположена на огромном Писцовском болоте. Станция предназначается для электроснабжения промышленных предприятий районов: Иваново-Вознесенского, Кохмского, Шуйского, Тейковского, Середовского, Вичуго-Роднинского, Кипешемского и Писцовского.

Челябинская станция предназначается для снабжения энергией Златоустовского металлургического и металлообрабатывающего завода, Карабашского медеплавильного завода, Кыштымского электролитного завода, гор. Челябинска, угольных копей и в дальнейшем Кочкарских золотых приисков, Байкальских рудников и ряда других потребителей.

Брянская станция мощностью в 44 тыс. квт с установкой первой очереди к концу 1929 г. - 22 тыс. квт предназначается для снабжения энергией промышленных предприятий Мальцевского фабрично-заводского района и гор. Брянска, Людиново, Дятьково и других населенных пунктов.

Оршанская станция на Осиновском торфяном болоте предназначается для электроснабжения Витебского, Оршанского и Шкловского районов. Главным потребителем является гор. Витебск, льнопрядильная фабрика, машиностроительный завод, железнодорожный узел, г. Орша, бумажная фабрика и ряд других. Небезынтересно отметить, что в настоящее время г. Витебск снабжается энергией от 33 мелких установок. Все установки в конец изношены и требовали бы замены, если бы не строилась районная станция.

Новороссийская станция, главным образом предназначается для снабжения порта, элеватора, ж.-д. узла, крупных мельниц и цементных заводов.

Рионская гидроэлектрическая станция предназначается для электроснабжения Тифлисского и Кутаисского районов и Сурамского перевала. Рионская станция соединяется линией передачи с Земо-Авчальской станцией для параллельной работы.

Рионская станция должна дать дешевую электрическую энергию таким важным отраслям промышленности, какими являются крупнейшие в СССР Чиатурский марганцевый район и единственный в Закавказской федерации Тквибульский каменноугольный район. Рост местной каменноугольной промышленности даст в свою очередь мощный толчок к развитию целого ряда новых отраслей.

Гизельдонская гидроэлектрическая станция мощностью в 21 тыс. квт представляет интерес, как одна из первых высоконапорных гидроэлектрических станций (высота падения воды - 340 м). Станция предназначается для электроснабжения Владикавказского района, а также предприятий Казцинка и Грознефти. С сооружением этой станции мы получим возможность на предприятиях Казцинка поставить электрическим путем переработку руды.

Калагеранская (Каменная) гидроэлектрическая станция должна снабдить энергией промышленность (медную и текстильную) в Алавердинском и Ленинградском районах и густо населенный Лори-Бамбакский район. Эта станция является первой крупной станцией Армении.

Краснодарская станция - паровая на угольном штыбе. Эта станция явится базой для развития сельского хозяйства и промышленности одного из мощных округов Северного Кавказа. Главным потребителем станции станут г. Краснодар, мукомольные, маслобойный, консервный, кожевенный и другие заводы.

Из общего числа 11 станций, начатых постройкой в текущем году, мы имеем гидроэлектрических 5, торфяных и угольных - по 3.

Кроме построенных и строящихся станций районного значения, за эти годы построен целый ряд сравнительно крупных электрических станций местного значения: Эриванская гидроэлектрическая станция; гидростанция близ Ташкента - Боз-су в районе виноградно-винодельческих и хлопковых оазисов, торфяные станции - Свердловская и Ярославская (Ляпинская) и др.

Одновременно с постройкой крупных районных станций велась и ведется работа по электрификации сельского хозяйства. К работам в области сельской электрификации вплотную мы приступаем лишь в настоящее время, и понятно почему: к разрешению этой задачи мы смогли перейти лишь сейчас, когда уже положено прочное начало крупной электрификации.

В настоящее время мы имеем 858 установок общей мощностью 17,5 тыс. квт. Годовая выработка электроэнергии сельских установок составляет около 10 млн. квт-час. Число электрифицированных крестьянских дворов достигает цифры 90 тыс.

Получив в начале 1917 г. в наследство от старой помещичьей России 78 установок, Советская Россия сумела не только сохранить и восстановить, но и увеличить число в 11 раз.

Увеличение производства электрической энергии.

Одновременно с ростом мощности наших электрических станций увеличивается производство электрической энергии.

Все крупные электрические станции общественного пользования выработали (в млн. квт-час): в 1913 г. - 630, в 1920 г. - 400, в 1923- 24 г. - 900, в 1924-25 г. - 1130, в 1925-26 г. - 1500, в 1926-27 г. - около 2000, и в 1927-28 г. выработают около 2400 млн. квт-час.

Общая же выработка электроэнергии по всему Союзу к концу пятилетки (к 1932 г.), т.е. к 10-летию с момента начала осуществления большого государственного плана электрификации СССР, достигнет внушительного размера - 10 млрд. квт-час.

Особенно бурный рост производства электроэнергии мы имеем в Московском и Ленинградском районах. Так, в 1913 г. московские станции выработали энергии 153 млн. квт-час, а на 1927-28 год намечена программа в размере 720 млн. квт-час. По объединению ленинградских электрических станций соответствующие цифры - 158 млн. квт-час и 500 млн. квт-час.

Развитие нашего электрохозяйства дало возможность значительно снизить себестоимость электроэнергии, и в настоящее время она является относительно самым дешевым товаром в СССР. Так, до войны по Москве, например, киловатт-час осветительной энергии стоил 19 коп. золотом, в настоящее время продажная цена установлена в 16 коп.

Такая же картина имеет место и в Ленинграде, где энергия в 1913 г. стоила 26 коп., а в настоящее время 18 коп. за киловатт-час.

Заключение

В конце XIX в. назрела крупная энергетическая проблема -- проблема передачи электроэнергии на большие расстояния и промышленного ее потребления. Только решение этой проблемы могло освободить промышленность от сковывавших ее местных энергетических условий. Техническим средством, позволившим решить проблему передачи электроэнергии на большие расстояния, явился трехфазный ток, так как он наиболее экономичный и технически наиболее совершеный. Основоположником техники трехфазного тока является М.О. Доливо-Добровольский. Испытанием системы трехфазного тока явилось сооружение и испытание передачи электроэнергии из Лау-фена во Франкфурт-на-Майне. При протяженности линии передачи 170 км и напряжениях 15 кви около 30 кв был достигнут к. п. д. 70--80%. Результаты Лауфен-франкфуртокой передачи наглядно показали не только принципиальную возможность экономичной передачи электроэнергии на большие расстояния, но и показали конкретные пути практического решения этой задачи. Успехи в развитии практической электротехники вызвали большой интерес ученых к вопросам теоретической электротехники, особенно теории переменного тока. В обстановке борьбы между сторонниками техники переменного тока и техники постоянного тока в 80-х и 90-х годах прошлого века трудами многих ученых были заложены основы теории переменного тока, теории трансформаторов и асинхронных машин. Возникновение техники трехфазного тока и решение проблемы электропередачи позволили приступить к осуществлению большого комплекса мероприятий по электрификации промышленности, транспорта, а позже и сельского хозяйства.

Становление эдектрификации в России начинается с плана ГОЭЛРО, принятого в 1920 г. во время Гражданской войны в России (1917-1922 гг.), когда производство в промышленных отраслях упало до 4 - 20%, а сельское хозяйство - почти вдвое по сравнению с 1913 г., когда электроэнергетика была представлена большим числом местных электростанций в основном мощностью от нескольких десятков киловатт до 10 МВт, главным образом трёх типов: промышленные; общего назначения, преимущественно для освещения зданий и улиц; трамвайные - с более низкой частотой тока.

План электрификации РСФСР, принятый по Докладу на VIII Съезде Советов Государственной комиссии по электрификации, предусматривал за 10-15 лет построить 30 государственных районных электростанций (ГРЭС) мощностью 1750 МВт. К концу 1935 г. было построено 40 ГРЭС, что вместе с ТЭЦ промышленности составило 6914 МВт. Выполнение плана ГОЭЛРО и требования развития привели к лозунгу «За единую высоковольтную сеть Союза».

Библиография

1. Кудрин Б.И. Электрика: некоторые теоретические основы//Электрификация. Вып. 6. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1986. С. 5--73.

2. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий; учебник для студентов высших учебных заведений. М.: Интермет Инжиниринг, 2007.

3. План ГОЭЛРО. -- 2-изд. М.: Госполитиздат, 1955.

4. Экономика социалистической промышленности. Ин-т экономики Комакадемии. М. -- Л.: Соцэкономгиз.

Размещено на Allbest.ru