История электротехники - Коллектив авторов

В настоящее время сооружен ряд электропередач постоянного тока с использованием тиристорных вентилей. Крупнейшей является электропередача ГЭС Итайпу — Сан Пауло (Бразилия) (±600 кВ; 6300 МВт; 900 км), которая введена в работу в 1988 г.

В нашей стране разработано и испытано оборудование для электропередачи Экибастуз — Центр (2400 км; ±750 кВ; 6300 МВт).

В разработке проблем электропередач постоянного тока в нашей стране ведущая роль принадлежит коллективам Научно-исследовательского института постоянного тока (А.В. Поссе, В.И. Емельянов, Л.Р. Нейман) и ВЭИ (В.П. Фотин, А.В. Стукачев, И.П. Таратута). В решении этой задачи также принимали участие коллективы многих промышленных предприятий.

Помимо электропередач постоянного тока получили распространение так называемые вставки постоянного тока, где выпрямитель и инвертор расположены на одной подстанции, а линия отсутствует. Такие вставки служат для связи примыкающих друг к другу систем переменного тока, как межгосударственные связи.

Вставки постоянного тока сооружены в Канаде, Японии, США, Австрии. В России вставка введена в работу в 1981 г. и служит для связи энергосистем России и Финляндии.

5.3.2. СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ СВН И УВН — ВЫДАЮЩЕЕСЯ ДОСТИЖЕНИЕ РОССИЙСКИХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКОВ

В 30-е годы сложились две крупные научные электротехнические школы: ленинградская и московская.

В Ленинграде в ЛПИ под руководством чл.-корр. АН СССР М.А. Шателена над проблемами дальних электропередач работали крупные ученые — профессора А. А. Горев, Н.П. Виноградов, A.M. Залесский, Н.Н. Щедрин. Большой вклад в развитие техники передачи электрической энергии внесли работавшие в ЛЭТИ под руководством проф. А.А. Смурова профессора Г.Т. Третьяк, Л.Е. Машкиллейсон и др. Фундаментальные исследования, в том числе по электрической изоляции, проводились в Электрофизическом институте (выделившемся из Физико-технического института) выдающимися учеными А.П. Александровым, Н.Н. Семеновым, А.Ф. Вальтером, Б.М. Гохбергом и др.

В Москве исследования и разработки по широкому кругу вопросов, связанных с проблемами передачи электроэнергии, проводились в 30-е годы в основном в ВЭИ, МЭИ, «Мосэнерго». В центре этих проблем находился профессор-энциклопедист Л.И. Сиротинский, занимавший в то время посты начальника отдела высоких напряжений ВЭИ и одновременно заведующего кафедрой техники высоких напряжений МЭИ. Работы по электрическим сетям, включая вопросы их строительства, вели А.А. Глазунов, Н.И. Сушкин, А.Я. Рябков и др. Значительным вкладом в решение проблем устойчивости параллельной работы электростанций явились результаты исследований П.С. Жданова и С.А. Лебедева, затем Г.Р. Герценберга. Над вопросами электрической изоляции сетей и электрооборудования работали А.В. Александров, А.В. Ефимов, В.К. Кожухов, П.А. Флоренский и др. Коммутационную аппаратуру разрабатывали А.Я. Буйлов, Г.В. Буткевич, Е.М. Цейров, A.M. Бронштейн, М.А. Бабиков и др. Вопросами защиты от перенапряжений и разработкой защитной аппаратуры занимались А.А. Акопян, Л.И. Иванов, В.И. Пружинина, В.А. Карасев и др.

Все работы велись в тесном контакте с электротехническими заводами «Электроаппарат», «Пролетарий» (Ленинград), МЭЗ и «Изолятор» (Москва), «Уралэлектроап парат» — (Свердловск).

В Ленинграде как основном электротехническом центре в 30-е годы при ЛПИ под руководством А.А. Горева создается «Бюро куйбышевских работ» (БКР), где были начаты конкретные исследования и предпроектные проработки по ЛЭП 400–500 кВ. Быстро был построен высоковольтный корпус, в котором была создана, в частности, крупная электродинамическая модель для воспроизведения переходных процессов в ЛЭП и примыкающих энергосистемах (Л.Е. Машкиллейсон, Н.Н. Миролюбов). По проекту Н.П. Виноградова и его ученика К.П. Крюкова сооружается однопролетная опытная линия напряжением 500 кВ, на которой изучались механика опор и проводов, нагрев током проводов, проводились первые измерения потерь на корону. Исследование фарфоровых изоляторов и их характеристик вел К.С. Архангельский, внутренней изоляции — А.С. Зингерман.

Одной из серьезных задач, которая была успешно решена, явилась проблема устойчивости параллельной работы электростанций и ОЭС. Опираясь на основополагающие работы по анализу статической и динамической устойчивости А.А. Горева, П.С. Жданова, С.А. Лебедева и др., удалось найти ряд методов повышения устойчивости: регулирование турбин и возбуждения генераторов, быстродействие защит и выключателей, компенсация параметров линий и др. (В.А. Веников, М.П. Костенко, И.А. Глебов, И.А. Груздев, М.Л. Левинштейн, О.В. Щербачев, Д.И. Азарьев, С.А. Совалов, Л.А. Жуков и др.).

В результате исследований и разработок ВЭИ (Г.Р. Герценберг) было установлено, что перевод генераторов в зону «искусственной устойчивости» позволяет существенно повысить предел статической устойчивости. Для этого необходимо иметь электронные регуляторы возбуждения без зоны нечувствительности. Они были созданы в 1939 г. В послевоенные годы эти регуляторы были усовершенствованы за счет введения в закон регулирования производных от параметров режима, что позволило еще выше поднять предел статической устойчивости.

После Великой Отечественной войны исследования по ЛЭП СВН были развернуты под руководством института «Теплоэлектропроект» (и в выделившемся затем из него институте «Энергосетьпроект») во многих институтах страны (МЭИ, НИИПТ, ВЭИ, ВНИИЭ, ЭНИН, ЛПИ и др.). Наиболее ответственные технические решения принимались большой группой ученых и инженеров, среди которых были С.С. Рокотян (главный инженер института «Энергосетьпроект»), А.И. Колпакова, A.M. Федосеев, Н.Н. Соколов, Д.И. Азарьев, Г.А. Славин и др. Одновременно под руководством ВЭИ (Л.И. Сиротинский, Г.В. Буткевич, Е.М. Цейров и др.) в НИИ, КБ и на заводах электротехнической промышленности (ВЭИ, ВИТ, ЗТЗ, МЭЗ, «Электроаппарат», «Пролетарий», «Уралэлектроаппарат» и многих других) велись разработки силовых трансформаторов, шунтирующих реакторов, выключателей и другого оборудования на напряжение 400 кВ.

Помимо методов аналитического исследования большую роль сыграли методы физического моделирования [5.14]. В начале 50-х годов в МЭИ (В.А. Веников, Т.Л. Золотарев) была создана физическая модель электропередачи Волжская ГЭС — Москва, на которой отрабатывались методики расчета переходных процессов и натурные образцы регуляторов и релейной защиты. В последующие годы физические модели были созданы в ряде исследовательских центров в нашей стране и за рубежом.

В ЛПИ на кафедрах ТВН и электрических систем и сетей под руководством А.А. Горева и в теснейшем контакте со специалистами «Теплоэлектропроекта» проводили исследования режимов дальних ЛЭП О.В. Щербачев, И.А. Груздев, М.Л. Левинштейн, К.П. Кадомская и др.

Усилия ученых, проектировщиков, конструкторов оборудования и монтажников завершились вводом в эксплуатацию в мае 1956 г. первой цепи ЛЭП 400 кВ от Куйбышева к Москве протяженностью 815 км. На этой ЛЭП был проведен большой комплекс пусконаладочных работ и исследований. Их результаты и накопленный за два первых года опыт эксплуатации ЛЭП, быстрое развитие экономики и электроэнергетики страны поставили в повестку дня повышение пропускной способности ЛЭП 400 кВ. Первым смелым экспериментом в этом направлении был перевод кольцевой линии 400 кВ (длиной 78 км) на рабочее напряжение 500 кВ за счет переключения трансформаторной группы по схеме 500/115/11 кВ. Целеустремленная работа ученых, эксплуатационников (В.А. Вершков) и проектировщиков, поддержанная руководством Министерства электростанций и Госплана СССР, позволила сделать заключение о том, что при сравнительно небольшом усовершенствовании основного высоковольтного оборудования на 400 кВ построенная и строящиеся ВЛ смогут работать при напряжении 500 кВ. Такое решение в 1957 г. было актуально для нашей страны с ее

огромной территорией и перспективой быстрого объединения динамично развивающихся энергосистем в Единую электроэнергетическую систему. Одна цепь ЛЭП от Волгограда до Москвы была перепроектирована на 500 кВ без замены проводов, линейной изоляции, опор и без увеличения габаритов подстанций 400 кВ. Она была введена в эксплуатацию 27 декабря 1959 г., а в сентябре 1961 г. вошла в строй действующих и вторая цепь 500 кВ той же передачи. Эти две ЛЭП 500 кВ стали первыми в мире передачами нового класса номинального напряжения.

Два технических обстоятельства способствовали успеху всего проекта. Это, во-первых, правильный выбор расщепленных проводов (ЗхАС-480/59,7) на двух первых двухцепных ВЛ от Волги до Москвы, что позволило сохранить ранее выбранные расщепленные провода на перепроектированных ВЛ 500 кВ при умеренном росте потерь на корону (В.И. Попков, Л.В. Егорова, Н.Н. Тиходеев, Н.П. Емельянов), во-вторых, в 50-е годы считалось, что линейная, внутренняя и внешняя изоляция трансформаторов и аппаратов определяется прежде всего внутренними перенапряжениями. Эта предпосылка привела к созданию новой системы защитных аппаратов для более глубокого, чем на ЛЭП 400 кВ, ограничения этих перенапряжений в сетях 500 кВ до уровня 2,5 наибольшего фазного напряжения с тем, чтобы абсолютные значения перенапряжений в сетях 400 и 500 кВ оказались практически одинаковыми (Ю.И. Лысков, Н.И. Соколов, В.П. Фотин, А.А. Акопян, В.П. Савельев, С.С. Шур и др.). Выбранная система защиты от внутренних перенапряжений включала в себя комбинированные разрядники РВМК-500, шунтирующие реакторы и другое оборудование.