История развития электроэнергетики и электромеханики в россии

РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ БАЗЫ
ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ РОССИИ

Развитие сети электрических станций и энергетических систем потребовало создания и расширения специализированной производственной базы – электротехнических заводов, на основе которых возникла электротехническая промышленность России. Первые генераторы для Шатурской ГЭС поставили фирмы «Сименс-Шуккерт», а прочее оборудование покупалось у английских фирм.

На базе существующих в России заводов иностранных фирм и заново построенных были созданы крупные специализированные предприятия: «Электросила» и «Электрик» в Санкт-Петербурге; «Динамо» и Завод имени Ильича в Москве; Харьковский электромеханический завод и «Электротяжмаш»; Запорожский трансформаторный завод; «Сибтяжмаш» в Новосибирске; «Электромашина» в Прокопьевске; «Электроаппарат» в Санкт-Петербурге и Екатеринбурге.
В дальнейшем были построены крупные электротехнические заводы в Саранске, Чебоксарах, Баку, Ангарске, Тирасполе, Таллинне, Пскове и других городах.
К созданию электрооборудования привлекались ведущие ученые. На самих заводах появились специалисты, внесшие большой вклад в теорию электрических машин, аппаратов, полупроводниковых преобразователей, в создание и совершенствование электрооборудования, подготовку инженерных и научных кадров. Назовем несколько фамилий таких ученых, работавших в области теории электрических машин и электромашиностроения: В.А.Толвинский (синхронные машины, машины постоянного тока); Л.М.Пиот­ровский (синхронные машины, трансформаторы); М.П.Костенко (синхронные машины, асинхронные машины); Р.А.Лютер (синхронные машины, машины постоянного тока); И.А.Сыромятников (синхронные машины); А.А.Горев (синхронные машины); Г.Н.Пет­ров (трансформаторы); А.Е.Алексеев (асинхронные двигатели, машины постоянного тока); К.И.Шенфер (машины постоянного тока); В.Т.Касьянов (машины постоянного тока); О.Б.Брон (машины постоянного тока, высоковольтные выключатели).
Работами русских ученых создаются все более мощные и современные электрические машины. Приведем в качестве примера повышение единичной мощности синхронных генераторов.
Турбогенераторы (скорость вращения 3000 об/мин) 1924 г. – 3000 кВА; 1927 г. – 5000 кВА; 1928 г. – 10000 кВА; 1930 г. – 24000 кВА; 1938 г. – 100000 кВА; 1950 г. – 150000 кВА с водородным охлаждением; 1959 г. – 300000 кВА с водородно-водяным охлаждением; 1964 г. – 500 МВА; 1969 г. – 800 МВА;
Сейчас для АЭС создаются генераторы мощностью 1000-1200 МВА.
Удельный расход материалов в 1938 г. для генератора 100 МВА составил 2,07 кг/кВА, а в 1964 г. для генератора 500 МВА – 0,67 кг/кВА.
Гидрогенераторы:
1926 г. – Земо-Авчальская ГЭС; 3,2 МВА; 214 об/мин (число пар полюсов р = 14); 1926 г. – Свирская ГЭС; 24 МВА; 75 об/мин (р = 40); Днепровская ГЭС; 62 МВА; 68,3 об/мин (р = 44); 1948 г. – Днепровская ГЭС; 72 МВА; 83,3 об/мин (р = 36); 1953 г. – Волгоградская ГЭС; 115 МВА; 63,3 об/мин (р = 44); 1960 г. – Братская ГЭС; 225 МВА; 125 об/мин (р = 24); Красноярская ГЭС; 500 МВА; 93,8 об/мин (р = 32).
Повышение мощности генераторов так же, как и других электрических машин, ограничивается их допустимым нагревом. Поэтому для турбогенераторов широко применяется водородное и водородно-водяное охлаждение. В ВНИИЭлектромаш под руковод­ством академика И.А.Глебова проводились работы по созданию генераторов с криогенным охлаждением. Криогенный генератор мощностью 300 МВА разрабатывался в объединении «Электросила».
Передача энергии на большие расстояния сразу же поставила задачу повышения напряжения переменного тока до 110, 220, 330, 500, 750 кВ. Дальнейшее повышение потребовало перехода к передачам на постоянном токе на основе применения высоковольтных выпрямителей и инверторов. В свою очередь, это потребовало повышения электрической прочности изоляции, создания высоковольтных выключателей, дальнейшего изучения процессов в дуге и в длинных линиях, создания систем защиты от перенапряжения, грозозащиты.
Увеличение напряжений потребовало выпуска специальных кабелей для передачи электроэнергии в тех случаях, когда прокладка воздушных линий была невозможна (в городской черте, при пересечении широких водоемов и рек). Первые кабели имели изоляцию из резины или гуттаперчи. В 1884 г. был изготовлен первый одножильный кабель с изоляцией из пропитанной джутовой ткани. В 1880–1890 гг. распространение получает изоляция из пропитанной бумаги. В 1910–1920 гг. появляются оболочки из свинца, стальной ленты.
В 1919 г. изготовлен первый маслонаполненный кабель высокого напряжения. В 1931 г. в Ленинграде создан маслонаполненный кабель на напряжение 110 кВ. Появляются маслонаполненные кабели высокого давления на напряжение 110-500 кВ.
Для воздушных линий передачи медные провода заменяются алюминиевыми и сталеалюминиевыми.
Объединение станций в энергосистемы привело к необходимости исследования вопросов устойчивости систем, способов перераспределения нагрузки, специальных видов защит (например, направленных) и сетевой автоматики (АПВ – автоматическое повторное включение, АВР – автоматическое включение резервного питания, АРЧ – автоматическая разгрузка по частоте).
В электрическом оборудовании начинает применяться полупроводниковая техника:
1904 г. – Джон Амброуз Флемминг разрабатывает двухэлектродную вакуумную лампу (диод);
1907 г. – на основе диода разрабатывается лампа с управляющей сеткой (триод);
1921 г. – Нижегородская радиолаборатория выполнила для Свердловской радиостанции стеклянные ртутные выпрямители на 4 кВ;
1926 г. – «Электросила» выпустила металлические запаянные ртутные выпрямители на 500 А и 600 В;
1930 г. – для Московского метрополитена были созданы мощные ртутные вентили на ток 5000 А, а в 1940 г. для питания нагрузок мощностью до 40000 кВт;
1926-1929 гг. – академик А.Ф.Иоффе создал твердые полупроводники медно-закисные (купроксные);
1938 г. – появляются селеновые выпрямители;
1940 г. – появляются германиевые выпрямители, затем крем­ниевые, выпускаемые в настоящее время на ток до 5000 А и напряжение до 4000 В;
1958 г. – в США появились первые интегральные схемы, а с 1962 г. начинается их серийный выпуск.