История электротехники
Шрифт:
Отметим основные направления и создателей научно-методических основ прогрессивного развития РЭС в СССР и России. К ним, в первую очередь, относится создание методик расчетов РЭС на основе технических ограничений и требований, обеспечивающих надежное питание потребителей электроэнергии (А.А. Глазунов — 1925–1940 гг., В.Г. Холмский — 1940–1960 гг., Н.А. Мельников, Л.А. Жуков — 1950–1970 гг. и др.). С 30-х годов начинают развиваться методики оптимизации структур, схем, параметров линий и подстанций и режимов РЭС на основе усложняющихся технико-экономических критериев и с применением методов математической оптимизации. Здесь последовательно должны быть отмечены работы по общей теории формирования РЭС: В.М. Хрущева (Харьков), А.А. Глазунова (1935–1960
5.3.5. ПОТЕРИ И КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Один из важных показателей, характеризующих экономичность передачи электроэнергии по электросетям, — уровень потерь электроэнергии.
В период 1970–1990 гг. уровень потерь в сетях Минэнерго СССР составлял 9,0–9,4% от отпуска электроэнергии в сети. В 1990 г. это соответствовало потерям энергии в абсолютных единицах более 150 млрд. кВт•ч. Для сравнения можно привести объем полезного потребления энергии наиболее энергоемкой отраслью — черной металлургией, который в том же периоде составлял 147 млрд. кВт•ч.
Из общих потерь электроэнергии 80–85% приходится на сети напряжением 220, 110, 35 и 6 — 10 кВ.
Мероприятия по снижению потерь включают экономические расчеты режимов сетей всех классов напряжения, определение структуры потерь, выявление причин и конкретных точек, где потери особенно велики, и выбор наиболее эффективных решений. Слабая методическая проработка этих вопросов и невысокий уровень вычислительной техники начала 70-х годов ограничивали возможности детального анализа потерь, особенно в сетях низших классов напряжения. В середине 70-х годов исследования уже привели к выводу о том, что для отечественных условий наиболее эффективны компенсирующие устройства в сетях потребителей электроэнергии, разгружающие сети всех классов напряжения от излишних потоков реактивной мощности (Ю.С. Железко, Ф.Ф. Карпов, А.А. Тайц).
Однако оснащенность отечественных сетей средствами компенсации реактивной мощности составляла менее 0,25 квар на 1 кВт максимальной нагрузки, в то время как для зарубежных энергосистем этот показатель составлял 0,6–0,8 квар/кВт.
В 1975 г. были введены нормативные документы, предусматривавшие в договорах на пользование электроэнергией индивидуальные требования по компенсации реактивной мощности (КРМ) каждому потребителю и скидки (надбавки) к тарифам на электроэнергию, стимулирующие выполнение этих требований. Требования по КРМ рассчитывались по специальной методике, учитывающей потери электроэнергии, обусловленные передачей реактивной мощности конкретному потребителю, и затраты на КУ, снижающие ее потоки по сетям (Ю.С. Железко).
Методическое и программное обеспечение таких расчетов постоянно совершенствовалось, и к 1992 г. уже 30 энергосистем перешли с более простого нормативного метода расчета на оптимизационный, предусматривающий выполнение расчета одновременно для всех потребителей, присоединенных к общей сети, с учетом взаимного влияния их реактивных нагрузок на уровень потерь. Подход к решению этих вопросов остается таким же и в настоящее время, хотя методики и программное обеспечение совершенствуются.
К середине 80-х годов к допросам расчета и анализа потерь стали подходить более тщательно. Возникла необходимость в систематизации разработанных программных средств, а также в унификации перечня возможных
В последние 10–15 лет в связи с широким распространением электронной техники, чувствительной к помехам в сети питания, с одной стороны, и развитием и ростом мощностей технологического оборудования, вносящего помехи в сеть, в связи с реализуемыми электротехнологическими процессами (дуговые сталеплавильные печи, преобразовательные устройства, мощные сварочные аппараты и т.п.), с другой стороны, возросло внимание к проблеме качества электрической энергии (Л.А. Солдаткина, Н.А. Мельников, Ю.С. Железко, И.В. Жежеленко, Г.Я. Вагин и др.).
Стандарт, устанавливающий перечень показателей качества и нормы, впервые был введен в нашей стране в 1967 г. (ГОСТ 13109–67). В первые годы он использовался в основном проектными организациями. В 1984 г. были введены тарифные санкции за нарушение норм стандарта (скидки и надбавки к тарифам за качество электроэнергии), которые предъявляются к потребителям, вносящим искажения в сеть (надбавки к тарифам) и при расчетах с потребителями, вынужденными потреблять некачественную электроэнергию (скидки с тарифа). В то же время житомирским заводом «Электроизмеритель» были выпущены первые в стране приборы контроля качества электроэнергии, прошедшие аттестацию и включенные в государственный реестр.
В дальнейшем стандарт был модифицирован и в значительной степени приведен в соответствие с международными требованиями. В 1987 г. была введена в действие следующая его редакция (ГОСТ 13109–87), а в 1991 г. — действующая в настоящее время (Ю.С. Железко, И.В. Жежеленко).
В начале 90-х годов разработаны дополнительные документы, определяющие правила присоединения потребителя к сети по условиям влияния на качество электроэнергии, и новая редакция тарифных санкций.
5.4. ТЕХНИКА ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ ОТ ГРОЗОВЫХ И ВНУТРЕННИХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
5.4.1. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ И ИХ ОГРАНИЧЕНИЕ
Первоначально исследования в этой области были направлены на обеспечение надежной эксплуатации линий электропередачи и электрооборудования. Изучалась работа линейных изоляторов, электропроводность и диэлектрические потери в изоляционных материалах, грозовые перенапряжения и защита от них электрооборудования, создавались теории пробоя изоляции. В дальнейшем с повышением номинальных напряжений электропередач на первый план вышли проблемы внутренних перенапряжений, их ограничения, координации изоляции.
Грозовые перенапряжения подразделяются на перенапряжения прямого удара молнии в электрическую установку и индуцированные перенапряжения, возникающие при ударе молнии в землю или в заземленные объекты поблизости от электроустановки. При прямом ударе молнии элементы электроустановки приобретают весьма высокий потенциал, достигающий нескольких мегавольт. Индуцированные перенапряжения значительно ниже — до 200–300 кВ.
В качестве основного защитного устройства еще в начале века было рекомендовано применение на линиях электропередачи заземленных тросов. Однако трос в то время рассматривался, в основном как средство для снижения индуцированных перенапряжений, значение которых весьма преувеличивалось. Защита от прямых ударов молнии считалась практически невыполнимой, да и сами удары молнии в линию редким явлением.