Elektr energiya rivojlanish tarixidagi elektr energiya sifati Elektr energetikasining sanoat tarmog'i sifatida shakllanish tarixiga taxminan 150 yil bo’lgan. «Elektr energiyasi»
Elektr energiya rivojlanish tarixidagi elektr energiya sifati Elektr energetikasining sanoat tarmog'i sifatida shakllanish tarixiga taxminan 150 yil bo’lgan. «Elektr
energiyasi» jurnaliga ham deyarli shuncha yil bo’lgan. Shuning uchun elektroenergetika sanoatining rivojlanish tarixida elektr energiyasi sifatini ta'minlashning ilmiy-texnik muammosi eng qadimgi rus nashri - "Elektr energiyasi" jurnalida o'z aksini topgan. Bu mavzular to’plami muxandislar va olimlarning aspektlariga qisqa chuntirish imkoniyatini berdi. Ko'p jihatdan energiya sifati sohasida bir asrdan ortiq tadqiqotlar, ayniqsa, XX asrning 70-yillaridan boshlab o’quv qo’llanmalarida nashr etila boshlandi.
Dastlab, elektr energiyasining birinchi manbalarini, uni uzatish uchun elektr jihozlarini va elektr qabul qiluvchilarni yaratgan elektrotexnika muhandislari tegishli qurilmalarda elektrotexnika qonunlarini amalga oshirish yo'llari va yechimlarini topishlari kerak edi. Elektr energiyasini ishlab chiqarish va uzatish uchun birinchi sanoat qurilmalari to'g'ridan-to'g'ri tokda edi. Bunga to'plangan eksperimental bilim va tajriba yordam berdi. Biroq, tez orada, bu yo'lning ma'lum bir konservatizmi tufayli , elektroenergetika sanoatining butun texnologiyasini o'zgartirish kerak edi. Bunga uzatiladigan quvvatni ham, elektr energiyasini minimal yo'qotishlar bilan uzatish mumkin bo'lgan masofalarni ham oshirish zarurati sabab bo'ldi . 1891-yilda M.O. Dolivo-Dobrovolskiy Laufen-Frankfurt AC elektr tarmog'ini ishga tushirdi. Shu paytdan boshlab uch fazali AC tarmoqlarining rivojlanishi boshlanadi. Biroq, o'sha paytda yaratilgan barcha tarmoqlar izolyatsiya qilingan, ya'ni bir-biri bilan aloqasi yo'q edi . 1913-yilda Rossiyada birinchi marta issiqlik elektr stansiyasi va gidroelektrostantsiyaning parallel ishlashi amalga oshirildi. Bu davrda elektr energetika tizimlarining rivojlanishi boshlanadi. Shunday qilib, elektr energetikasi tarixida uchta bosqichni ajratish mumkin: avtonom doimiy tarmoqlarni yaratish , izolyatsiyalangan o'zgaruvchan tok tarmoqlarini ishlab chiqish va loyihalash va o'zgaruvchan tok elektr energiya tizimlariga o'tish.
Birinchi bosqichda elektromagnit moslashuvning birinchi talabi shakllantirildi, garchi o'sha paytda "elektromagnit moslik" atamasi mavjud emas edi. Bu 1870-yilda Germaniya qonunlari kodeksida yozilgan va shunday shakllantirilgan : "Elektr tarmog'ini ishlab chiqishda, yangi liniyani ulash buzilishlarga (aralashuvga) olib kelishi mumkinligini hisobga olish kerak, chunki bu mavjud tarmoqning ishlashining yomonlashishi yoki keyinchalik ulangan elektr inshootlarining ishlashiga ta'sir qilishda buzilishlar sodir bo'lmasligi uchun tarmoqlarni loyihalash kerak. Biroq, ushbu bosqichda to'g'ridan-to'g'ri oqimdan foydalanish tufayli, barqaror holatdagi og'ishlar va kuchlanishning o'zgarishi muhandislar duch kelgan yagona muammolar edi. Shunday qilib, XIX asrning 80-yillarida boshqa lampalariga berilgan kuchlanishni barqarorlashtirish uchun ular bilan ketma-ket ulangan qarshilik ishlatilgan. Ikkita yoy lampalari va balast qarshiligi ketma-ket ulanganda, har bir chiroqda kuchlanish yo'qolishi 45 V, qarshilikda esa 20 V bo'lib, bu zanjirni quvvatlantirish uchun 110 V tarmoq kuchlanishini talab qildi.Shunday qilib, 110 V kuchlanishga aylandi kuchlanish sifati uchun birinchi talab hisoblandi.
Muqobil oqimga o'tish bilan chastotani tanlash muammosi paydo bo'ldi. Hozirgi vaqtda o’zgaruvcha tokmotorlar keng qo'llaniladi . Dvigatellarning kuchi elektr stansiyalari generatorlarining kuchiga mutanosib edi. Ularning ishlash rejimidagi o'zgarishlar va ular iste'mol qiladigan quvvat o'zgaruvchan tokning chastotasiga ta'sir qildi. 1908-yilda muhandislar chastotaning og'ishi elektr stantsiyalaridan elektr tarmoqlari orqali elektr energiyasini uzatishga, shuningdek, elektr qabul qiluvchilarning ishlashiga ta'sirini qayd etdilar, ya'ni alternatorlarning aylanishlar sonining elektr motorlarining aylanishlar soniga ta'siri. Chastotani barqarorlashtirish uchun energiya tashuvchining (bug 'yoki suv) turbinaning pichoqlariga kirishiga ta'sir qiluvchi regulyatorlar ishlatilgan.
XIX asr oxirida dunyodagi elektr stantsiyalarining aksariyati turli chastotalarda ishlagan. Bu chastotali og'ishlarning texnik qurilmalarning ishlashiga ta'sirini baholashni qiyinlashtirdi. Biroq, o'sha paytda elektr uzatish liniyalarining katta quvvati va elektr motorlarining samaradorligini oshirish tufayli past chastotalardan foydalanish tendentsiyasi mavjud edi . 1893-yilda Niagara GESida o'tkazilgan ingliz elektrotexniki Forbesning tadqiqotlari alohida qiziqish uyg'otadi . U 16-sham (sham -9 yorug'lik kuchini o'lchash birligi ) cho'g'lanma lampalarning normal ishlashi uchun kamida 28 Gts chastota, boshqa lampalar uchun esa kamida 50 Gts talab qilinishini aniqladi. Va yorug'lik manbalari uzoq vaqt davomida asosiy elektr qabul qiluvchilar bo'lganligi sababli, bu 50 Gts standart chastotani o'rnatishda hal qiluvchi rol o'ynadi . Chastotani birlashtirishdan so'ng energiya tizimlarini rivojlantirish mumkin bo'ladi. XX asrning 20- yillarida. elektr stantsiyalarida yuqori tezlikda turbinali boshqaruvchilar yordamida chastotani boshqarishning qo'lda keng qo'llaniladigan usuli .Kelajakda avtomatik boshqaruv tizimlari bosqichma-bosqich joriy etilmoqda. XX asrning 30-yillarida. Sanoatni elektrlashtirish jarayonida tarmoqdagi chastotali og'ishlarning korxonalar samaradorligiga ta'sirini o'rganishga qiziqish tug'iladi. Shunday qilib, 1934 yilda Ukraina "Tyazhpromelektroproekt" instituti muhandislari chastotaning Xarkov lokomotiv zavodining elektr jihozlarining ishlashiga ta'siri bo'yicha sinovlarni o'tkazdilar. Natijada , chastotaning biroz ko'tarilishi ushbu zavodda o'rnatilgan asinxon motorlarning ishlash rejimiga ijobiy ta'sir ko'rsatishi aniqlandi, chunki bu holda iste'mol qilinadigan oqim va reaktiv quvvat kamayadi va mexanizmlarning ishlashi oshdi. Chastotani kamaytirish teskari ta'sirga olib keldi. Ushbu tadqiqotlar davomida tarmoqdagi chastota og'ishlarini normallashtirish tavsiya etildi. 1940-yilda SSSRda tarmoqda ± 0,5 Gts chastotaning ruxsat etilgan og'ishlarini o'rnatgan birinchi me'yoriy hujjat paydo bo'ldi. Keyinchalik, GOST 13109-67da bu talablar kuchaytirildi va ruxsat etilgan chastotali og'ishlar ± 0,1 Gts gacha kamaydi. Biroq, buning aniq texnik-iqtisodiy asoslari standarti bermadi va muhandislik hamjamiyatining bir qator jiddiy e'tirozlariga sabab bo'ldi. Keyinchalik, bu talablar GOST 13109-97 da o'zgartirildi, ular mos ravishda ± 0,2 va ± 0,4Gts chastotali normal va ruxsat etilgan maksimal og'ishlarning qiymatlarini o'rnatdi. AQShda 60 Gts ni tanlashni elektr jihozlarining yirik ishlab chiqaruvchisi Westinghouse kompaniyasida ishlagan taniqli olim Nikola Tesla tavsiya qilgan. Yevropa mamlakatlarida rus olimi M.O. ishtirokida. Dolivo-Dobrovolskiy, 50 Gts foydasiga tanlov qilindi .
Izolyatsiya qilingan AC tarmoqlarining keng tarqalgan davrida , hatto shaharning bir qismi bir-biri bilan raqobatlashadigan bir nechta mustaqil energiya kompaniyalari tomonidan ta'minlanishi mumkin edi. Shunday qilib , 19-20-asrlar oxirida Sankt-Peterburgda edi va Qozonda 20-asr boshlarida. Elektr tarmoqlarining bir-biri bilan "o'zaro bog'lanishi" natijasida ularning keyingi rivojlanishi cheklangan edi va yuk ortib borishi bilan kuchlanishning beqarorligi faqat oshdi. Shunday qilib, 1907 yilgi ma'lumotlarga ko'ra, o'zgaruvchan tok generatorlarining Qozon elektr tarmog'iga to'g'ridan-to'g'ri ulanishi tufayli bunday kuchlanish tebranishlari paydo bo'lib , elektr qabul qiluvchilarning normal ishlashi mumkin emas edi. Cho'g'lanma lampalarning miltillashi, shuningdek, elektr motorlarining egilishi (burilish) va kuchlanishning sezilarli og'ishi kuzatildi. Elektr tarmoqlarini qayta tashkil etish katta moddiy xarajatlarni talab qildi, shuning uchun o'sha paytda tarmoqdagi kuchlanish o'zgarishiga lampalarning sezgirligini kamaytirish bo'yicha ishlanmalar olib borildi. Shu bilan birga, muhandislar elektr qabul qiluvchilarni faqat elektr tarmog'iga moslashtirish bilan bu muammoni hal qilib bo'lmasligini tushunishdi. Shunday qilib, 1913 yilda Radiotexnika institutining VI (elektrotexnika) bo'limining navbatdagi yig'ilishida mavjud tarmoqlarni modernizatsiya qilish va kuchlanishning og'ishlari uchun standartlarni joriy etish, shuningdek, kuchlanishni ishlab chiqish va o'rnatish to'g'risida savollar ko'tarildi. tarmoqlarda tartibga solish vositalari . Birinchi standartlar faqat 20-yillarning oxiri - 30-yillarning boshlarida paydo bo'ladi. SSSR Mehnat va Mudofaa Kengashi huzuridagi Standartlashtirish qo'mitasining qaroriga binoan (OST №569) , elektr qabul qiluvchilarning terminallarida ruxsat etilgan kuchlanish og'ishlari ± 5% dan oshmasligi kerak . Aslida, elektr qabul qiluvchilarning terminallaridagi kuchlanish og'ishlari ± 10 % ga, ba'zan esa undan ham ko'proqqa etdi. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, haqiqiy kuchlanish og'ishlari hali ham standartda belgilangan qiymatlardan farq qilsa ham, elektr tarmoqlarida kuchlanish barqarorligi 1913 yilga nisbatan sezilarli darajada yaxshilandi. Bu eski elektr tarmoqlarini rekonstruksiya qilish va ularning EESga integratsiyalashuvi bilan bog'liq edi. 1930-yillarning boshlariga kelib, kuchlanishni tartibga solishning zarur vositalari ishlab chiqilgan va ushbu uskunani elektr tarmoqlariga joriy etish bo'yicha ishlar tashkil etilgan . Voltajni tartibga solishni amalga oshirish uchun uchta usul taklif qilindi: to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasini qabul qiluvchilarda, tarqatish punktlarida va elektr stantsiyalarining avtobuslarida tartibga solish. Biroq, birinchi usul elektr qabul qiluvchilarning terminallarida yaxshi kuchlanish barqarorligiga erishishga imkon berganiga qaramay, uning yuqori narxi tufayli u deyarli ishlatilmadi. O'sha paytda tarqatish punktlarida kuchlanishni tartibga solish hali keng tarqalmagan. Bu usul asosan faqat yirik taqsimlovchi podstansiyalarda qo'llanilgan. XX asrning 30-yillari boshlarida. buning uchun asinxron motorlar inhibe qilingan induksion regulyatorlari ishlatilgan . Bu qurilmalarning ishlashi avtomatlashtirilgan . 1930-yillarning o'rtalarida kondansatör banklari qo'llanila boshlandi. Ulardan foydalanish 11 samarali bo'ldi, chunki ular bir vaqtning o'zida bir nechta ko'rsatkichlarda Idorani yaxshiladilar, shuningdek, elektr tarmog'idagi quvvat omilini oshirdilar . 1917 yildan 1928 yilgacha elektr stantsiyalari avtobuslarida kuchlanishni tartibga solish uchun elektrosila va Dinamo mahalliy zavodlarida reostat regulyatorlari ishlab chiqarildi . Ular generatorlarning qo'zg'alish o'rash pallasiga ulangan va qo'zg'alish o'rashidagi oqimni yuk oqimiga mutanosib ravishda sozlash orqali generatorning chiqishlarida kuchlanishni o'zgartirgan. Kelajakda uglerod regulyatorlari ham keng tarqaldi. 1940-yillarning boshlarida elektr stantsiyalari avtobuslaridagi kuchlanishni tartibga solish uchun kuchaytiruvchi transformatorlarning transformatsiya nisbatini o'zgartirish orqali kuchlanishni tartibga solish usuli qo'llanildi. Buning uchun ular yuk ostida transformator kranlarini (OLTC) almashtirish qurilmalari bilan jihozlangan. XX asrning 20-yillarida. sanoatni elektrlashtirish jarayoni boshlandi. Hozirgi vaqtda tarmoqdagi kuchlanish darajasining zavodlar samaradorligiga ta'siri bo'yicha tadqiqotlar, barcha turdagi ishlab chiqarishlarda o'lchovlar, shuningdek kuchlanish ta'sirini baholash uchun sinovlar o'tkazilmoqda. Xarkov viloyatida joylashgan to'qqizta sanoat korxonasining ishlashi bo'yicha tarmoq darajasi . Natijada , kuchlanish kuchayishi bilan asenkron qo'zg'aluvchan mexanizmlarning ishlashi ortib borishi aniqlandi, lekin ayni paytda ularning xizmat qilish muddati qisqaradi. Kuchlanishni pasaytirish, aksincha, unumdorlikning pasayishiga va uskunaning xizmat qilish muddatining oshishiga olib keladi.
XX asrning 40-yillari boshlarida. Mahalliy iste'molchilarning yuklanishining ortishi, intervalgacha rejimda ishlaydigan motorlarning sanoatga kiritilishi bilan tarmoqdagi kuchlanish sifati bilan bog'liq muammolarga yondashuv o'zgarmoqda. Birinchi marta og'ish va kuchlanish tebranishlari kabi tushunchalar ajratilgan [ 8 ]. Bu yillar davomida og'ishlar va kuchlanish tebranishlarini o'rganish bilan bog'liq ko'plab ishlar amalga oshirilmoqda. Eng mashhuri frantsuz muhandisi P. Ayer tomonidan taklif qilingan integral baholash usulidir. Ushbu usul tufayli bir vaqtning o'zida kuchlanish o'zgarishining amplitudasi va davomiyligining elektr qabul qiluvchilarning ishlashiga ta'sirini hisobga olish mumkin bo'ldi. P. Ayere maxsus qurilmani ishlab chiqdi, u uni integral voltmetr deb atadi. Biroq, qurilma kuchlanish o'zgarishini baholash uchun yaroqsiz bo'lib chiqdi va shuning uchun u faqat kuchlanish og'ishlarini baholash uchun ishlatilgan. Uning asosida yotgan tamoyil hozir ham qo‘llanilmoqda [9].
1960-yillarning boshlarigacha. kuchlanish tebranishlari standartlashtirilmagan va elektr qabul qiluvchilarning terminallaridagi kuchlanish og'ishlari hali ham " Elektr o'rnatish qoidalari", " Elektr stansiyalari va tarmoqlarini texnik ekspluatatsiya qilish qoidalari" kabi ma'lumotnomalarda standartlashtirilgan . Normativ-huquqiy baza rivojlanmagan. Ushbu va boshqa muammolarni hal qilish uchun 1961 yilda Moskvada kuchlanish sifati va uni elektr tarmoqlari va tizimlarida tartibga solish bo'yicha Butunittifoq konferentsiyasi bo'lib o'tdi. Uni tashkil etishda SSSRning barcha yirik ilmiy markazlari qatnashdilar [10]. Natijada , 1967 yilda to'liq standart GOST 13109-67 “Elektr energiyasi. Umumiy tarmoqqa ulangan qabul qiluvchilar uchun energiya sifati standartlari" umumiy maqsadlardagi tarmoqlarda kuchlanishning o'zgarishi va og'ishlari uchun standartlarni belgilaydi . Elektr tarmog'idagi kuchlanish egri chizig'ining shakli va uning elektr energiyasi iste'molchilariga ta'siri haqida birinchi eslatma 1900 yilga to'g'ri keladi. Elektr qurilmalarining normal ishlashi o'zgaruvchan tokning kuchlanish egri chizig'i eng yaqin qiymatga yaqin bo'lganda samaraliroq ekanligi qayd etildi. sinusoid. Bunday egri chiziqning shakli sinxron generatorning ishlash printsipi bilan belgilanadi. Sinusoidal bo'lmagan kuchlanish egri chizig'i bilan hosil bo'lgan rezonans elektr stantsiyalarining yopilishiga olib kelgan holatlar kuzatildi . 1905 yilda generatorlarning 3, 5, 7 garmonik oqimlarini kamaytirish usullari ishlab chiqildi. Ushbu harmonikalar darajasini pasaytirishga elektr mashinalarining qutb qismlarining shaklini o'zgartirish orqali erishildi. Shu bilan birga, o'zgaruvchan tokning egri chiziqlarini qayd etish imkonini beruvchi birinchi uskuna yaratildi. Bu Gercke [11] tomonidan osiloskop edi. 1907 yilda Riga tarmog'iga yangi generator ulanganda, ko'chalarga o'rnatilgan yoy lampalar juda ko'p "shovqin" qila boshladi. Buning sababi ta'minot kuchlanishining sinusoidal bo'lmagan egri chizig'i edi. Egri shakli tuzatilgandan so'ng shovqin to'xtadi [12]. Sinxron mashinalarni parallel ishlash uchun yoqish mumkin bo'lmagan holatlar mavjud . 1920 yilda ular elektr energiyasi iste'molchilarining noroziligiga sabab bo'lgan o'lchash xatolari tufayli kuchlanish va oqim egri chizig'ining hisoblagich ko'rsatkichlariga ta'sirini tekshirishni boshladilar . 1923- yildayoq harmoniklarni bostirish uchun filtr ishlab chiqilgan [13]. 1930 yilga kelib, nochiziqli oqim kuchlanish xususiyatiga ega qurilmalar, xususan, simob rektifikatorlari joriy etilishi tufayli sinusoidal bo'lmagan kuchlanish kuchaya boshladi . 1939-yilda muhandislar o'tgan yillar tajribasini umumlashtirib, harmonikaga olib kelishi mumkin bo'lgan asosiy oqibatlarni aniqladilar , xususan: statik kondansatkichlarning haddan tashqari yuklanishi , tizimdagi yo'qotishlarning ko'payishi, rezonans hodisalari va 13 ta o'lchov natijalarining buzilishi. Idorani yaxshilashga qaratilgan chora-tadbirlar taklif qilindi va ishlab chiqildi:
transformatorlarni o'rnatish uchburchak ulanishi birlamchi o'rash , bu 3-harmonik
komponentni
cheklash imkonini berdi ;
po'latning to'yinganligi va buning natijasida harmoniklarning paydo bo'lishining oldini olish uchun past magnit oqimlarda ishlaydigan transformatorlarni o'rnatish;
yadrolarning maxsus konstruktsiyasi bo'lgan transformatorlarni qurish, bu ularning hatto yuqori magnit oqimlarida ham garmoniklar ko'rinmasdan ishlashiga imkon beradi;
rektifikatorlarni guruhlarga kiritish, ularning ba'zilarida transformatorlarning birlamchi sariqlari uchburchak, boshqalari esa yulduz bilan bog'langan;
filtrni kompensatsiya qiluvchi qurilmalarni taqsimlash. 1967 yilda GOST 13109-67 joriy etildi, unda sinusoidal bo'lmagan koeffitsient va kuchlanish egri chizig'ining harmonik komponentining koeffitsienti standartlari o'rnatildi. Idoralar yomonlashuvining belgisi sifatida uch fazali kuchlanishning assimetriyasi boshqa ko'rsatkichlar bilan solishtirganda, keyinchalik, 1910 yildan keyin paydo bo'la boshladi. Asosiy elektr qabul qiluvchilar kam quvvatli yorug'lik manbalari edi. Ularni tarmoqning uch fazasi o'rtasida shunday taqsimlash mumkin ediki, agar fazali oqimlarda qandaydir assimetriya bo'lsa , u shunchalik kichik ediki, u generatorning o'zi, xususan, ishiga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi. uning chiziqli kuchlanishlari bo'yicha. Neytral ofset ahamiyatsizligicha qoldi.Elektr energiyasining yirik bir fazali iste'molchilarining ishga tushirilishi munosabati bilan hamma narsa o'zgardi, bu esa kuchlanishni tegishli ravishda muvozanatlash vazifasini qo'ydi. 1922 yilda "Elektr" jurnali " Uch fazali sinxron generatorning assimetrik yuki muammosi" maqolasini nashr etdi, unda 20-asrning birinchi o'n yilligining oxirlarida birinchi marta eslatib o'tilgan. Bir fazali kollektor dvigatellari va bir fazali metallurgiya pechlarining rivojlanishi va bosqichma-bosqich tarqalishi bilan , allaqachon sezilarli quvvatga ega bo'lgan bir fazali qurilmalar mavjud uch fazali tarmoqqa ulangan va ularning ta'siri masalasi ko'paygan. xususan, sinxron generatorning ishlashi bo'yicha) ahamiyatli bo'ldi. Bunday rasm AQShda kuzatildi , u yrda 1911 yilda maxsus mashinalar - fazali konvertorlar paydo bo'ldi, bu katta bir fazali qurilmalarni oziqlantiruvchi uch fazali stantsiya yuklarini muvozanatlash imkonini berdi . 14 ta bunday konvertorning kuchi yuqori qiymatlarga yetdi. Shunday qilib, 1916 yilda Amerika elektr stantsiyalaridan birida har biri 5000 kVA quvvatga ega ikkita shunt tipidagi balanslash konvertorlari o'rnatildi. Shu bilan birga, uch fazali pechlar ishga tushirila boshlandi va bir fazali pechlarning quvvati elektr stantsiyalari quvvatiga qaraganda sekinroq o'sdi. Ta'kidlanganidek: "Rossiya sharoitida ko'tarilgan muammo yaqin kelajakda eng dolzarb ahamiyatga ega bo'lishi mumkin" [14]. 1939 yilda Rossiyada ular uch fazali tizimda balanslash vositalaridan foydalanishni boshladilar. Ta'kidlanganidek, ko'p hollarda tarmoqning fazalari o'rtasida yukni faqat bitta taqsimlash orqali kuchlanish balansining kerakli darajasiga erishish mumkin emas . Qiyinchilik shundaki, elektr qabul qiluvchilarning ishlash rejimining o'ziga xos xususiyatlari natijasida fazalarning notekis yuki doimiy va ma'lum fazalarga xos bo'lib qolmadi . Shuning uchun uch fazali tarmoqdagi kuchlanishni muvozanatlash uchun maxsus mashinalar va kondansatör banklari qo'llanila boshlandi [15].1955 yilda transpozitsiyani qo'llash orqali yuqori kuchlanishli elektr uzatish liniyalarida assimetriyani kamaytirish varianti ko'rib chiqildi. Voltaj assimetriya koeffitsienti birinchi marta GOST 13109-67 tomonidan ma’qullandi.