Электростанция

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ (электростанция) — предприятие по производству электроэнергии, а в отдельных случаях — и тепла. В зависимости от источника энергии Электрические станции подразделяются на тепловые электростанции (см.) (паротурбинные,газотурбинные и ядерные), гидроэлектрические станции (см.), гелиоэлектрические и ветроэлектрические станции (см.).

После первых удачных опытов (в середине 19 в.) по созданию машинных генераторов

elektroustanovkaРис. 1. Схема установки с двумя шунтовыми генераторами: (см. Г —генераторы; РР—ргулировочные реостаты; П — предохранители; Ш — шины; А — амперметры; V — вольтметры.)

возникли неоольшие генераторные установки постоянного тока (рис. 1) для одной, определённой нагрузки (освещение, электролиз, гальванопластика). Каждый генератор присоединялся к сборным шинам через предохранители, амперметр, разъединитель и автомат минимального тока. Предохранители отключали генератор в случае короткого замыкания на шинах электрической станции или на зажимах генератора, а автомат отключал генератор при внезапной остановке или повреждении двигателя. Район обслуживания такой Электрической станции был чрезвычайно ограничен.

Отходящие линии имели только предохранители. Переключатель первого вольтметра позволял измерять напряжение у потребителей, а переключатель второго давал возможность измерить напряжение каждого генератора. Первая электростанция для централизованиого снабжения электроэнергией освещения города была построена в США в Нью-Йорке на Пёрл-стрит в 1882 и уже обслуживала район с площадью ок. 2,5 км г(рис. 2).

edison elektrostanzijaРис. 2. Электростанция Т. Эдисона в Нью-Йорке.

На этой станции были установлены шесть динамомашин постоянного тока системы Т. Эдисона, приводимые в движение паровыми машинами (см.) мощностью по 125 л. с. каждая.

В Петербурге в 1883 для освещения Невского проспекта фирмой «Русские заводы Сименс и Гальске» были построены две Электрические станции: одна — на деревянной барже, оборудованная тремя локомобилями (см.) и 12 динамомашинами постоянного тока, а другая—у Казанской площади, с двумя локомобилями и тремя динамомашинами. В 1884 немецкое общество «Эдисон» начало строить для освещения в Берлине ряд Электрические станции с вертикальными паровыми компаунд-машинами (см.) мощностью от 300 до 900 л. с. и много полюсными генераторами постоянного тока на одном валу (рис. 3).

elektro peterburg
Рис. 3. Электростанция немецкого обoества «Эдисон» в Берлине
(1884).

Ток со щёток генераторов толстыми медными изолированными проводами подводился к распределительной доске, представлявшей собой каркас, на котором смонтированы шун- товые реостаты возбуждения генераторов, рубильники, предохранители, вольтметры, амперметры и сигнальные лампы (рис. 4). Со щита электроэнергия направлялась на небольшое расстояние непосредственно потребителям. Общая мощность машин четырёх таких станций к 1899 достигла 27400 л. с. (см. Мощность электростанции). «Акционерное общество электрического освещения 1886 года» начиная с 1886 строило в Москве и Петербурге Электрические станции, которые были оборудованы жаротрубными котлами с поверхностью нагрева до 50 ж 2 , и только в 1890 на Георгиевской станции в Москве были впервые установлены более совершенные водотрубные котлы для паровых машин мощностью 403 квт каждая(см. Котёл паровой). В 90-х гг. 19 в. в Петербурге работало 130 изолированных электростанций ввиду невозможности экономичной передачи электрэнергии на относительно большое расстояние, а к 1900 их стало более 200.

В 1894 инженером Н.В. Смирновым была построена в Петербурге Васильеостровская Электрическая станция мощностью 800 квт, оборудованная водотрубными котлами, ставшая типовой для Электрические станции, строившихся в России в начале 20 в. (рис. 5). Для сглаживания часовых и суточных колебаний нагрузки, а также повышения коэфициента использования установленной мощности на Электрические станции стали применять параллельно с генераторами буферные аккумуляторные батареи (рис. 6),

elektro smirnov
Рис. 5. Центральная электрическая станция Н. В.Смирнова в Петербурге (1894): 1 — котельная; 2 —машинный зал.

к-рые принимали на себя пики нагрузки (рис. 7). См. Пиковая мощность. Генераторы присоединялись к сборным шинам и зарядной шине через предохранители, амперметр, автомат минимального тока и переключатель, позволяющий переключать генератор на сборную или зарядную шину.

akkamuljator batareja
Рис.6. Аккумуляторная батарея.

Аккумуляторная батарея присоединялась к сборным шинам через предохранители, амперметр и двойной элементный коммутатор, позволяющий при переключении одного генератора на зарядную шину одновременно производить зарядку батареи и питание потребителей от неё и от другого генератора. После успешного применения русским учёным М. О. Доливо-Добровольским трёхпроводных сетей постоянного тока с делителем напряжения (рис. 8) появилась возможность передачи энергии к потребителям на большее расстояние. Но создание мощных Электрических станций около источников энергии и передача от них энергии к удалённым потребителям оказались возможными только на базе применения трёхфазного тока, к-рый позволил применить трансформатор, получать сколь угодно большое напряжение и экономично передавать энергию к потребителям на большое расстояние. М. О. Доливо-Добровольский по строил в 1891 в Лауфене (Германия) гидроэлектростанцию с водяной турбиной мощностью 300 л. с. и генератором трёхфазного тока (см. Генератор переменного тока) напряжением 95 в и мощностью 230 квт. Ток от генератора через повышающий трансформатор напряжением 95/15200 в поступал в трёхфазную

Рис. 7. Схема электростанции с двумя генераторами и аккумуляторной батареей: Г — генераторы; В — аккумуляторная батарея; ЗК — зарядный коммутатор; РК — разрядный коммутатор; РР — регулировочный реостат; Ш — шины.elektro 2 generatora

воздушную линию с медными проводами диаметром 4 мм, длиной 175 км, оканчивавшуюся во Франкфурте-на-Майне (Германия). На Всемирной выставке (1900) были построены две понизительные трансформаторные подстанции (см.) с трансформаторами 15 000/112 в. От одной из них питались, лампы накаливания, а от другой изобретённый Доливо-Добровольским асинхронный двигатель мощностью 100 л. с. Созданием простых по конструкции и удобных в эксплуатации генератора, трансформатора и двигателя трёхфазного тока удалось реализовать преимущества трёхфазного переменного тока перед постоянным, что привело к постепенному прекращению строительства Электрические станции постоянного тока и повлекло за собой строительство- Электрические станции переменного тока и переоборудование действующих установок постоянного тока на переменный.

elekto set
Рис. 8. Трёхпроводная сеть постоянного тока с делителем напряжения: а — трёхпроводная машина; б —расположение дроссельной катушки вне машины; в — динамо-машина дальней передачи в среднем проводе.

Вскоре после успешных опытов Доливо-Добровольского в Лауфене и Франкфурте-на-Майне была построена в США мощная гидроэлектростанция на Ниагарском водопаде (рис. 9) с гидротурбинами мощностью но 5000 л. с. и генераторами переменного тока; каждый из них давал ток в 775 а при напряжении 2 400 в. Электроэнергия через трансформаторы передавалась к заводам-потребителям, расположенным от Ниагары на расстоянии 30—40 км, по линии электропередачи (см.) напряжением 11000 в. В дальнейшем различные компании США и Канады всё в большей мере использовали Ниагарский водопад для строительства гидроэлектрич. станций. Первая в России Электрические станции трёхфазного тока частотой 25 гц, мощностью 1200 квт, напряжением 250 в была построена в 1893 русским инженером А. Н. Щснсновичем на элеваторе в Новороссийске. В 1896 по проекту инж. В. Н. Чиколева, помощником которого был Р. Э. Классон, ранее участвовавший вместе с Доливо-Добровольским в сооружении электропередачи Лауфен — Франкфурт-на-Майне, была сооружена для питания энергией Охтинского порохового завода гидростанция общей мощностью 270 квт с двумя генераторами 2000 в. После пуска Охтинского завода Р. Э. Классон приступил к постройке мощных тепловых Электрических станции трёхфазного тока в Москве 1897) и в Петербурге (1898).

В конце 19 в. в России строительство Электрических станций перешло в руки иностранных концессий. Наметившийся в это время экономия, подъём в промышленности вызвал быстрый рост мощностей Электрические станции и развитие электрич. сетей. Производство и распределение электроэнергии в России, а также снабжение Электрические станции и электрич. сетей машинами и аппаратами производилось герм, фирмами, т. к. отечественного производства электрич. машин и аппаратов еще не было.

gidroelektro niagaa
Рис. 9. Гидроэлектростанция на Ниагарском водопаде. Машинный зал.

В результате конкуренции между предпринимателями на территории одного завода или города началось строительство Электрические станции и сетей различного типа (постоянного, переменного тока, однофазного, трёхфазного с различными частотами). Напр., в Петербурге существовало четыре сети с различными системами тока, объединение которых в дальнейшем вызвало большие трудности. В Париже и в других городах за границей всё еще существуют Электрические станции и сети постоянного и ‘ переменного (одно и трёхфазного) тока. По сравнению со станциями, принадлежавшими концессиям, Электрические станции московского трамвая, построенная в 1907 городским управлением по проекту и под руководством выдающихся русских инженеров М. К. Поливанова и Н. П. Сушкина, находилась для своего времени на самом высоком технич. уровне. На тепловых Электрических станциях с тихоходными паровыми машинами (100 об/мин ) применялись многополюсные генераторы переменного тока (альтернаторы), роторы (индукторы) которых с электромагнитами возбуждения служили маховиками паровых машин (рис. 10).

elektrostanzija moskva
Рис. 10. Московская центральная электростанция «Акционерного общества электрического освещения 1886 года».

В конце 19 в. на тепловых Электрические станции одновременно с паровыми машинами начинают применять двигатели внутреннего сгорания (см.) (рис. 11) и в т. ч. газовые двигатели (см.). В тот период основным видом парового привода генераторов Электрические станции становится паровая турбина (см.). Этот первичный двигатель, отличающийся большой агрегатной мощностью, постоянством крутящего момента при высоком числе оборотов (3000 об/мин) и высокой экономичностью, был создан специально для привода мощных быстроходных генераторов, поэтому появление турбогенератора знаменует собой новый этап в развитии тепловой Электрические станции Паровая турбина резко увеличивает мощность генератора; с увеличением мощности Электрические станции плавкие предохранители и рубильники, к-рые до этого периода не создавали затруднений, уже но могут обеспечить отключение возросших токов короткого замыкания.

На смену им появляются автоматич. масляные выключатели (см.). Но дальнейшее повышение мощности агрегата приводит к повышению напряжения генератора, к-рое делает скачок от 2 кв до 6 кв.

Рис. 11. Центральная электростанция Бергамо (Италия); 6-цилиндровыи двигатель внутреннего сгорания 1 400 л. с. и электрический генератор переменного тока.

С повышением генераторного напряжения повышается опасность поражения персонала, управляющего коммутационной аппаратурой, поэтому распределительные доски заменяются более сложными и совершенными распределительными устройствами электрическими (см.), в которых располагаются сборные шины, разъединители, защитные разрядники и другая высоковольтная аппаратура. Для селективного отключения аварийного места короткого замыкания начали применять наряду с плавкими предохранителями аппараты релейной защиты (см.). Замена плавких вставок аппаратами релейной защиты и усложнение схем релейной защиты вызвали необходимость разделения цепей первичной и вторичной коммутации.

В начале 20 в. началось строительство районных Электрические станции Преимущества централизации производства и распределения электроэнергии привели в 1910—1913 к ликвидации в городах мелких электростанций, а также некоторых центральных Электрические станции и станций промышленных предприятий. Напр., в Москве с 1897 по 1913 было закрыто 286 таких Электрические станции В то же время Р. Э. Классон предложил построить на торфяных болотах, в 70 км от Москвы, тепловую районную Электрические станции «Электропередача», к-рая и была построена к 1914.

elektro klasson
Рис. 12. Электрическая станция «Электропередача» имени Р. Э. Классона.

Станция «Электропередача», ныне ГРЭС им. Р. Э. Классона, была пущена с тремя турбинами по 5000 квт (рис. 12). Позднее была установлена ещё одна, четвёртая, такая же турбина. Котельная состояла из 10 котлов. В 1925 на станции была установлена ещё одна турбина в 16000 квт и построена новая котельная с 4 котлами. Энергия от этой Электрические станции передавалась в Москву по воздушной линии напряжением 70 кв. Станция «Электропередача» и московская станция «Акционерного общества электрического освещения 1886 года» в 1915 были включены на параллельную работу, вследствие чего создалось первое в России объединение Электрических станциий. Элктрич. схемы первых районных Электростанций на напряжение 6 и 35 кв выбирались в виде двух систем сборных шин при одном выключателе на цепь (рис. 13). Генераторы через повышающие трансформаторы включались на сборные двойные шины 35 кв через выключатель 35 кв и вилку с двумя разъединителями. Сборные шины имеют междушинный выключатель (см.), к-рый позволяет переводить генераторы с одной сборной системы шин на другую. От сборных шин также через выключатель 35 кв и вилку с двумя разъединителями отходят линии электропередачи. На сборные шины через выключатель и вилку с двумя разъединителями включён трёхфазный трансформатор собственных нужд 35/0,22 кв. От сборных шин низшей стороны отходят через предохранители линии собственных нужд (для питания насосов, мотор-генераторов и др.). Для включения генераторов на параллельную работу предусмотрено синхронизационное устройство, к-рое включено с помощью двух трансформаторов напряжения. Щит управления всё еще размещался непосредственно в машинном зале. См. Собственные нужды электростанции. После первой мировой войны 1914—18 в Западной Европе и в Америке начали строиться мощные районные тепловые и гидравлич. станции.

gidrostanzija
Рис. 13. Схема электростанции с двумя системами сборных шин при одном выключателе на цепь: Г-генераторы, Т- трансформаторы: Р — разъединители; В — выключатели; Ш — шины; ТН — трансформаторное напряжение; П — предохранители. 

В России после Великой Октябрьской социалистической революции Электрические станции были национализированы. В. И. Ленин в своём «Наброске плана научно-технических работ» в апреле 1918 поставил вопрос об электрификации промышленности в государственном масштабе и обратил особое внимание на использование для этой цели «непервоклассных сортов топлива»: торфа и худших сортов угля. 15 декабря 1917 В. И. Ленин дал указание об организации Шатурстроя, 22 апреля 1918 был рассмотрен вопрос о строительстве гидростанций на реках Волхове, Свири, и на Иматре, а в конце 1918 ВСНХ наметил мероприятия по объединению для параллельной работы существующих Электрические станции в Ленинграде, Москве и Донбассе. Волховская электростанция имени В. И. Ленина (см.) является первенцем по плану ГОЭЛРО (см.). В то время такое строительство являлось большим и сложным не только для молодой Советской республики, но и для западноевропейских стран. В 1926 Волховская ГЭС была самой мощной Электрические станции в стране. На ней были установлены 8 агрегатов по 7,25 тыс. квт каждый с вертикальными радиально-осевыми турбинами (см. Гидравлическая турбина). Из 8 агрегатов 4 были закуплены в Швеции, а 4 изготовлены на заводе «Электросила» в Ленинграде. Непосредственно после утверждения плана ГОЭЛРО было развёрнуто строительство также и тепловых электростанций под Москвой—Каширской и Шатурской, на Урале — Губахинской (Кизеловской), в Ленинграде — «Красный октябрь» (Уткина заводь), и несколько позднее Нижегородской (ныне Горьковской) и Штеровской (Донбасс).

Построенные в 1922 Каширская (для работы на подмосковном угле) и затем в 1925 Шатурская Электрические станции (на торфе) явились крупным этапом в овладении передовой техникой и в организации производства. Первая очередь Каширской районной Электрические станции имела 2 турбогенератора по 6000 квт и 10 котлоагрегатов, из которых наибольший имел поверхность нагрева 750 м 2 . Давление пара в котельной было 16 ат. Необходимость установки большого количества котлов вызывалась их невысокой пароироизводительностью по сравнению с расходом турбин. На Шатурской электричостанции в 1925 был пущен турбогенератор мощностью 16 000 квт, а с 1925 по 1927 была введена в эксплуатацию вся первая очередь станции, состоящая из трёх таких турбогенераторов и 9 котлов с поверхностью нагрева 750 м 2 каждый. Давление пара у турбины — 17 ат, температура нагрева пара — 375°. Электрические станции, строившиеся в это время за рубежом, характеризуются значительной установленной мощностью и высокими параметрами пара.

Примерно в эти же годы во Франции в 6 км от Парижа была сооружена крупнейшая тепловая районная электростанция (на угле) «Жонвилье». Мощность её первой очереди — 200 000 квт с возможностью дальнейшего расширения до 320 000 квт. В котельной было установлено 25 мощных котлов, из них 5 вертикальных с поверхностью нагрева 2100 м\ механич. решётками, 20 горизонтальных котлов с цепными решётками и поверхностью нагрева 1 830 м г . Температура перегретого пара была принята 350°—370°. В машинном зале было установлено 5 турбогенераторов мощностью 40 000 квт каждый и 2 турбогенератора собственных нужд по 3 000 квт.

В США быстрый рост нагрузок Электрические станции компании Эдисона, снабжавшей энергией район Нью-Йорка, заставил её приступить в 1924 к строительству новой мощной тепловой районной электростанции на берегу Ист-Ривер. Особенностью этой Электрические станции являлось, с одной стороны, увеличение мощности для покрытия нагрузок сети с частотой 25 герц, а с другой — покрытие нагрузок сети 60 герц. Кроме того, посредством мощных преобразователей станция обеспечивала связь между этими сетями. Котельная Электрические станции, предназначенная для работы на пылевидном топливе, была рассчитана на установку 44 котлов с поверхностью нагрева 1 295 м 2 каждый, к-рые соответственно могли бы обеспечить получение мощности в 1 млн. квт. Первая очередь станции имела 3 турбогенератора, каждый мощностью 60 000 квт, давление пара у турбины 26,4 ат, напряжение генераторов 400 в. Преобразователь имел мощность 40 000 квт.

В Германии для питания электроэнергией Берлина в 1927 была построена новая крупная тепловая районная Электростанциия«Клингенберг» с мощностью первой очереди 270 000 квт и возможностью дальнейшего расширения до 600 000 квт. В котельной было установлено 8 котлов с пылеугольным отоплением (по 1800 м 2 ), давлением пара 34 ат и температурой перегрева пара 410°. В машинном зале были установлены 3 турбогенератора мощностью каждый 80 000 квт. Перед машинным залом в пристройке расположен щит управления станции и трансформаторная подстанция. Кроме 3 основных обычных конденсационных турбин мощностью 80 000 квт, в машинном зале установлены 3 дополнительных турбогенератора мощностью 10 000 квт каждый (теплофикацпоітныо турбины с отбором пара при давлении 4 ат и противодавлением 0,45 ат). Электрич. часть электростанции выполнена без сборных шин на генераторном напряжении 6000 е. Электроэнергия от генератора через генератор-трансформатор подавалась на сборные двойные шины 30 кв, откуда по линиям 30 кв подавалась в район Берлина. Увеличение мощности и объединение для параллельной работы электростанций (см.) вызвали необходимость в установках на отходящих линиях реакторов (см.) для ограничения токов короткого замыкания.

Объединение электрических станций потребовало совершенствования релейной защиты. Простые токовые реле, применявшиеся для защиты радиальных линий, были непригодны для защиты генераторов. В 1923 была впервые применена дифференциальная защита для генераторов и трансформаторов связи Электростанций. Распределительные

dneproges
Рис. 14. Днепровская гидроэлектростанция имени В. И. Ленина.

устройства генераторного напряжения станций стали размещать в отдельных камерах для аппаратуры цепей генераторов, трансформаторов и линий. Щит управления стали располагать в специальных помещениях, часто с верхним светом. Основным направлением развития электростанций в ССОР по первому пятилетнему плану явилось создание мощных тепловых и гидравлич. станций, объединённых для работы в энергосистемы (см.) и использующих местные энергоресурсы. Первой крупнейшей районной гидроэлектростанцией, предусмотренной планом ГОЭЛРО, является Днепрогэс имени В. И. Ленина (см.), в которой плотина длиной в 760 м перекрывает р. Днепр и создаёт напор ок. 40 м. Её 47 водосливных пролётов перекрыты гигантскими металлич. затворами. К правому берегу примыкает аванкамера со зданием гидростанции (рис. 14). К левому — растянувшийся на 2 км трёхступенчатый шлюз с подводными каналами.

dneproges mashina
Рис. 15. Днепровская гидроэлектростанция имени В. И. Ленина. Машинный зал.

Так как советское гидротурбостроение в то время было еще очень молодой отраслью, гидротурбины мощностью по 67 000 квт при расчётном напоре 35,5 м пришлось заказать амер. фирме. Из 9 генераторов 5 были изготовлены в США, а 4—заводом «Электросила» (Ленинград). В период Великой Отечественной войны станция была разрушена (1943). Первый агрегат после восстановления был пущен в начале 1947, а вся станция (9 генераторов по 75 000 квт) восстановлена на полную мощность в 1950 (рис. 15). В средний по водности год станция вырабатывает 3 миллиарда квт-ч дешёвой электроэнергии. Если уже в первой пятилетке вступали в строй Электрические станции, оснащённые советскими машинами, то во второй появились крупные районные Электрические станции, целиком построенные на советском оборудовании. Необходимо учесть, что кпд тепловой конденсационной электростанции при параметрах пара 14—16 атм. и 350°С достигает 16—18%, при средних начальных параметрах 40 атм. и 450°С он повышается до 27—28%, при 100 атм. и 510° С он увеличивается еще на 3—4%; кпд мощных современных пылеугольных электростанций высокого давления достигает 30—32% . Повышение начальных параметров до 170—225 ата и 550°— 660°С может дать кпд 34—37%. Во второй пятилетке была поставлена задача перехода на более высокие начальные параметры пара.

tez vti
Рис. 16. ТЭЦ Всесоюзного теплотехнического института им. Ф. Э. Дзержинского (ВТИ). Турбинный зал.

С этой целью для 1-й очереди одной из московских Электрические станции (ТЭЦ ВТИ) мощностью 60 000 квт были установлены начальные параметры пара 125 ат и 470°. Это была первая в СССР электростанция таких высоких параметров пара, одновременно она представляла собой и крупную районную Электрjстанцию. На ней был установлен прямоточный котёл системы Л. К. Рамзина (паропроизводительностыо 200 т/час) совместно с барабанным котлоагрегатом высокого давления. Пар от котлов поступал в предвключённую турбину мощностью 24 000 квт , срабатывающую его давление с 127 до 27 ат при температуре 280°. Пар, отработавший в предвключённой турбине, перегревается до 400° во вторичных газовых перегревателях, к-рыми снабжён каждый котёл. Вторично перегретый пар с давлением 25 ат поступает к турбинам низкого давления и через редуктор с давлением 15 ат — к тепловым потребителям.

Турбогенератор мощностью 12 000 квт с ухудшенным вакуумом подогревает зимой в своём конденсаторе сетевую воду в системе отопления в качестве первой ступени до 95°, а турбогенератор мощностью 24000 квт (рис. 16), имеющий регулируемый отбор пара, подогревает сетевую воду в качестве второй ступени в подогревателях до требуемой более высокой температуры; из этого же отбора пар, имеющий давление 5 ат, поступает к тепловым потребителям и регенеративным подогревателям первой ступени. Управление всей котельной сосредоточено на центральном тепловом щите, а электрич. частью — на центральном электрич. щите (рис. 18).

К 1937 появились тепловые Электрические станции с высоким временем использования установленной мощности, что давало существенное снижение расхода топлива па выработанный кет-ч. Так, например, в Московской энергосистеме у некоторых Электрические станции это время достигло 6 355 часов в год. К концу второй пятилетки удельный расход условного топлива составил 0,614 кг/квт-ч и 202 кг на 1 миллион ккал отпускаемой тепловой энергии. Средний электрич. кпд электростанции несколько превысил 20%, т. е. возрос по сравнению с 1913 почти вдвое. За 1940 удельный расход условного топлива составил 0,596 кг/квт-ч и 190 кг на 1 миллион ккал отпущенного тепла. С ростом мощности и сложности оборудования электростанции для удовлетворения собственных нужд стали применять специально для этого предназначенные турбоагрегаты. Последующее объединение отдельных электростанций в системы сделало такое выделение агрегатов нецелесообразным, так как при любых авариях данная Электростанция могла обеспечивать свои собственные нужды от общей сети. Но в дальнейшем снова потребовалось удовлетворять собственные нужды своими силами, поэтому на турбогенераторе устраивают специальную отпайку и особый трансформатор. В третьей пятилетке были достигнуты большие успехи в автоматизации и механизации гидростанций. В 1940 пять гидростанций канала имени Москвы были автоматизированы. Контроль их работы сосредоточен в диспетчерском пункте (см.) на расстоянии 70 км и осуществляется посредством телеизмерения и телесигнализации (см.).

В 1946 была произведена полная автоматизация Буджарской ГЭС в Узбекистане.

В 1948 были полностью автоматизированы все гидростанции Узбекской энергосистемы, а в 1949 все гидростанции Московской энергосистемы. Советская система автоматизации гидростанций развивалась своими, оригинальными путями, отличными от зарубежных. Эта автоматизация прошла три стадии в своём развитии. Первая стадия характеризуется приставной автоматикой. Во второй стадии идёт процесс сращивания автоматич. управления с основным управлением. В третьей стадии создавались оригинальные схемы, в которых автоматика уже является составным органич. элементом. Для советской системы автоматич. управления свойственны: широкий диапазон энергетич. характеристик; отсутствие тока во всех оперативных приборах во время нормальной работы, в отличие от заграничных схем, и вызов к действию только в случае необходимости вмешаться в ведение процесса с самовозвратом в нерабочее состояние после окончания работы; сокращение до минимума элементов автоматики. Опыт эксплуатации автоматизированных ГЭС показал высокую надёжность их работы. Получило распространение телеуправление (см.). В частности, стали работать ГЭС, управляемые на расстоянии 200 км. Применение механизации и автоматизации увеличило производительность труда на Электрических станциях в 1950 на 50% по сравнению с 1940. Удельный расход топлива сократился на 9,2%..

К концу 1950 было автоматизировано управление агрегатами двух третей районных гидростанций и в основном завершена автоматизация питания котлов; автоматизирован процесс управления горением котельных агрегатов, составляющих более половины установленной мощности. Вся эта работа проведена на отечественном оборудовании. Современные автоматич. регуляторы тепловых процессов повышают кпд котельных агрегатов в среднем на 3%. В эксплуатации электрических станций нашли применение две системы автоматич. регуляторов тепловых процессов котельных агрегатов: электромеханическая (система ЦКТИ) и электронная (система ВТИ). Опыт эксплуатации показывает, что электронная система имеет значительные преимущества. Успешному выполнению плана особенно способствовали укрупнение единичных мощностей основных агрегатов Электрические станции, переход на ещё более высокие параметры пара, а также дальнейшее развитие теплофикации и применение автоматизации тепловых процессов.

riga teploelektro
Рис. 19. Рижская теплоэлектроцентраль. Внешний вид.

Чрезвычайно большое значение в развитии техники тепловых Электростанций в СССР имел принятый в 1947 государственный стандарт на паровые турбины и котлы, установивший для турбогенераторов с единичной мощностью 12—100 тыс. квт в качестве основных параметров пара 90 ат и 480°— 500°, в отличие от применявшихся до 1940 (29 ат и 400°). Переход на новые параметры пара даёт по сравнению со средними параметрами экономию топлива ок. 12— 14% и общее повышение кпд Электрические станции Серийное изготовление мощных турбогенераторов 50 и особенно 100 тыс. квт (3000 об/мин) обеспечило быстрые темпы наращивания мощностей тепловых Электрические станции В пятой пятилетке для производства электроэнергии на тепловых Электрические станции стали применяться газовые турбины (см.), имеющие по сравнению с паровыми турбинами значительно более высокий кпд.

Газотурбостроение является молодой отраслью советского энергетич. машиностроения. В 1955 были изготовлены агрегаты мощностью 1500, 6000 и 12000 квт и газотурбокомпрессор в 50000 квт. Современные тенденции при строительстве Электрические станции сводятся к повышению надёжности электроснабжения, к снижению капитальных затрат и расходов топлива на выработанный квт-ч, а также к снижению численности эксплуатационного персонала. Для вновь строящихся Электрических станций характерными особенностями в электрич. части являются: принцип блочности, как с точки зрения построения электрич. схем соединений станции, так и компоновки всего оборудования в главных зданиях; увеличение мощности трансформаторных групп, позволяющее уменьшить количество дорогостоящего высоковольтного оборудования и снизить эксплуатационные расходы; использование автотрансформаторов (вместо обычных трансформаторов) на напряжениях 400/220 кв, повышающих гибкость схемы и увеличивающих возможность перетока мощностей между системами 400 и 220 кв без увеличения капитальных затрат, и др. Компактное расположение электрич. устройств с минимальной длиной связей между генераторами и соответствующими повысительными трансформаторами, а также между трансформаторами и распределительными устройствами собственных нужд, применение шинных связей (вместо кабельных) на напряжениях 6 и 18 кв в цепях рабочих трансформаторов 18/6 кв наряду с экономией значительного числа кабелей обеспечивает повышение надёжности установки собственного расхода. Совмещение щитового блока со служебным корпусом наряду с уменьшением количества отдельных зданий на территории Электрические станции дозволяет уменьшить кабельные коммуникации между главным щитом управления и главным корпусом. Снижение ёмкости аккумуляторных батарей аварийного освещения вместе с блочным принципом построения сети рабочего освещения позволяет существенно облегчить сеть освещения электрической станции.

podkljuhenie shemaШироко практикуется открытая установка отдельных сооружений Электрические станции (золоуловителей, дымососов) и намечается тенденция к расширению зоны применения открытых установок. Электрич. схема современной электрической станции представлена на рис. 21. К сборным шинам распределительного устройства генераторного напряжкения 6,3 кв (может быть также 3,15; 10,5; 11; 13,8; 15,75; 18 кв) электроэнергия подводится по кабелю через кабельные разъединители, трансформаторы тока, масляный выключатель малообъёмного типа и линейные разъединители от генератора, установленного в машинном зале Электрические станции От сборных шин через шинные разъединители, выключатель, трансформаторы тока, кабельные разъединители по кабельным линиям (фидерам) подводится электрич. энергия к трансформаторам собственных нужд 6,3/3,15 кв и 6,3/0,22 кв, к повысительный трансформаторам 6,3/110 кв и, кроме того, отходят питающие кабельные линии (фидера) к абонентам вне территории Электрические станции От трансформатора собственных нужд 6,3/3,15 кв электроэнергия поступает на сборные шины распределительного устройства 3,15 кв и затем от сборных шин подводится к различным мощным потребителям этой категории (питательные насосы, дымососы, эксгаустеры, угольные мельницы и т. п.). От трансформатора собственных нужд 6,3/0,22 кв питаются мелкие двигатели 220 в, двигатели-генераторы для зарядки аккумуляторных батарей и т. и. После повысительных трансформаторов 6,3/110 кв энергия через трансформаторные разъединители и трансформаторные выключатели и шинные разъединители поступает на сборные шины ПО кв. От сборных шин 110 кв через шинные разъединители и линейные выключатели и разъединители отходят линии электропередачи к районным подстанциям НО кв или к районным Электрические станции См. также рис. на отдельном листе. Комбинированное использование тепла на ТЭЦ существенно снижает стоимость 1 квт-ч. Повышение производительности достигается на современных тепловых электрических станциях путём применения прямоточных котлов, устройства двухсветных экранов в топках котлов, в т. ч. ширмовых, применение циклонных топок, подсушка влажного топлива дымовыми газами (имеющими 400°). Фундаментом под главное здание Электрические станции иногда служит сплошная массивная плита, В массиве этой плиты располагаются напорные и сливные туннели технич. водоснабжения. Каркасы котельных агрегатов совмещаются с каркасом здания котельной, к-рый, в свою очередь, объединяется с каркасом бункерной или бункерно-деаэраторной этажерки. Предполагается увеличение единичной мощности турбогенератора до 500 тыс. квт. Возможно и дальнейшее увеличение мощности турбогенератора до 1—1,2 млн. квт.

Всё более расширяется применение центральных щитов управления двумя блоками, причём каждый блок состоит из котла — турбины — генератора—повысительного трансформатора— распределительного устройства для вспомогательных механизмов и электродвигателей. Па Электрические станции получил распространение электронный способ управления. Для расчётов по регулированию частоты в сложных системах и для расчётов устойчивости применяются высокоскоростные электронные счётные машины. В условиях СССР широко используются мощные районные теплоэлектроцентрали (см.) (напр., Рижская Электрические станции, рис. 19 и 20), снабжающие потребителей (промышленные предприятия, жилые дома и др.) электрич. энергией и теплом. Обычно на ТЭЦ начальные параметры пара 90 ат и 535° С при турбогенераторах мощностью 25000 квт и 130 ат и 565° С при турбогенераторах мощностью 50000 квт. Дальнейшее повышение параметров пара ограничивается затруднениями с водным режимом Электрические станции, т. к. на промышленных ТЭЦ имеется большая потеря конденсата. Для ТЭЦ отопительного характера разрабатываются начальные параметры 220 ат и 600° С. Новые электростанции строятся вблизи месторождений топлива Одна из. этих станций—Мироновская—входит в энергетич. систему Донбасса, в её машинном зале установлены 4 турбогенератора по 100000 квт. В 1956 мощность Мироновской станции увеличилась до 500 000 квт. Эта электростанция чисто конденсационного типа выполнена по блочному принципу; котёл — турбина — генератор — повышающий трансформатор. Параметры пара: 110 ат и 510° С — у котлов, 90 ат и 500° С — у турбин. Пылеприготовление индивидуальное с промежуточными бункерами пыля. На каждый котёл установлены 2 барабанно-шаровые мельницы. Регулировка котельной осуществляется с помощью электронной автоматики. Дымовые газы очищаются с помощью батарейных циклонов.

Другая — Черепетская ГРЭС, включённая в эксплуатацию в 1954, работает на сверхвысоких параметрах пара (давление 170 ат и температура 550° С). В машинном зале Электрические станции установлены турбогенераторы мощностью по 150 000 квт каждый. Такие сверхвысокие параметры пара и единичные мощности турбогенераторов позволили уже в феврале 1956 получить удельный расход условного топлива 379г/квт-ч (проектная величина 376 г/квт-ч). Электроэнергия со станции передаётся по линиям электропередачи 220 кв в Московскую энергетич. систему через повысительную подстанцию, к-рая является частью Электрические станции На подстанции установлены мощные повысительные трансформаторы, воздушные выключатели 220 кв, разъединители 220 кв, вентильные разрядники и другое электрич. оборудование. Всё управление электростанций сосредоточено на щите управления, где находится дежурный инженер, производящий оперативные переключения. Среди гидроэлектрич. станций, построенных в СССР за пятую пятилетку, видное место занимает ряд деривационных ГЭС в горных районах страны; характерной является Гюмушская ГЭС Севанского каскада гидроэлектростанций. Новым оригинальным типом ГЭС для рек равнинных районов является Камская гидроэлектростанция мощностью 504 тыс. квт, в которой водосливная плотина (рис. 24) совмещена с машинным залом. На Камской ГЭС установлено 24 гидрогенератора по 21 тыс. квт, из которых 23 вертикальных и 1 горизонтальный, имеющий по сравнению с вертикальными меньшие габариты и больший кпд.

Первый агрегат Камской ГЭС был включён в работу в 1954, последний в 1957. Для связи с системой на повысительной подстанции Камской ГЭС установлены 4 группы повышающих трансформаторов по 150 тыс. кеа каждая. На Цимлянской гидроэлектростанции впервые в СССР применено расположение пяты на крышке турбины, что на 3 ж уменьшило высоту агрегата. Каховская Электрические станции на нижнем течении Днепра имеет мощность 312000 квт. В средний по видимости в год  она будет вырабатывать около 1,2 миллиарда квт-ч. В октябре 1956 включён последний (шестой) гидрогенератор. Для упрощения управления и автоматизации, снижения капитальных затрат и повышения надёжности применена схема блока: турбина — генератор—трансформатор (всего 5 таких блоков).На Каховской ГЭС впервые в СССР применена низкая отсасывающая труба с изогнутым колоном, высотой, равной 1,54 диаметра гидротурбины. Это дало возможность уменьшить глубину котлована под зданием станции до 4 м. 

 В СССР вступила в строй (1954) первая в мире промышленная атомная электрическая станция мощностью 5 000 квт. Делящийся материал (обогащённый уран) размещается в графитовом замедлителе в виде отдельных блоков. Блоки со своей системой охлаждения образуют отдельные рабочие каналы, пронизывающие графитовую кладку. Отвод тепла от каналов осуществляется водой высокого давления, к-рая нагревается до температуры кипения и испаряется. Полученный пар перегревается до 500°, после чего поступает в парогенератор, где и отдаёт тепло воде паротурбинного контура. В этой же пятилетке начато строительство ещё нескольких атомных Электростанций мощностью 50 и 100 тыс. квт. В течение шестой пятилетки намечается ввести в строй атомные Электрические станции общей мощностью 2—2,5 миллиона квт, в первую очередь в районах, лишённых собственной топливной базы. Поскольку экономически выгодных показателей можно достигнуть только на крупных атомных Электрические станции, вначале мощность их составит 400—600 тыс. квт. Из 5 больших атомных Электрические станции часть будет построена с реактором на медленных нейтронах, где вода будет служить замедлителем. Помимо атомных Электрические станции осуществлённого типа, проектируются также Электрические станции с замедлением нейтронов тяжёлой водой; с замедлением кипящей водой и с турбиной, работающей на слаборадиоактивном паре; с гомогенным реактором, в к-ром горючее в виде тонкого порошка находится взвешенным в тяжёлой воде; с охлаждением реактора при помощи расплавленного натрия; с реактором на быстрых нейтронах и др. См. Ядерная техника.

Быстро развивается строительство электрических станций за рубежом. Производство электроэнергии на базе местных эноргоресурсов приводит к концентрации больших мощностей на отдельных Электрические станции Мощность агрегатов на тепловых Электростанциях США достигает 200 000 квт, отдельные агрегаты имеют мощность 335 тыс. квт, и приступлено к постройке турбогенератора мощностью 450 тыс. квт. 85% всей электроэнергии США вырабатывается на центральных Электрических станциях и 15% на Электрические станции промышленных предприятий. Производство электроэнергии в США в основном сосредоточено на тепловых Электрические станциях. Современные тенденции при строительстве Электрических станций в США — размещать на открытом воздухе оборудование(котлы, турбогенераторы, вентиляторы, нагреватели, насосы, подогреватели воздуха, пылособиратели и т. п.). Полностью открытые Электрические станции особо часто сооружаются в тёплом и умеренном климате. Несмотря на то, что открытые Электрические станции получают широкое распространение, в США ряд специалистов доказывает, что устранение большой части строительной коробки Электрические станции снижает капитальные затраты лишь от 1,5 до 4,5% от общей стоимости и в то же время повышает затраты на защиту оборудования и трубопроводов от вредного атмосферного воздействия (предохранительные покрытия, изоляция, обогревательные приспособления для защиты от примораживания и т. п.).

Стоимость эксплуатации открытых Электрических станций также значительно выше, так как условия работы на них тяжелее. Для снижения удельного расхода топлива и капитальных затрат, повышения надёжности и снижения численности эксплуатационного персонала прибегают к повышению параметров пара и мощности турбогенераторов и котлов, многоступенчатому подогреву питательной воды, однократному и двухкратному перегреву пара, снижению количества резервного оборудования.

Все новые Электрические станции строятся с блоками котёл-турбина. Агрегаты мощностью 100— 135 тыс. квт выполняются на давление пара 102— 126 ат; 140—200 тыс. квт —126—140 а/и; 150—287 тыс. квт —165—168 ат. Агрегат мощностью 335 тыс. квт (Электрические станции Астория, США) работает при давлении 140 ат. Температура на всех агрегатах с давлением пара выше 100 ат превосходит 535° С. Они имеют централизованные щиты управления на 2 агрегата.

elektro sscha
Рис.. Турбинный зал открытой электростанции ( США).
Видны кабины для обслуживания каждой турбины.

Очень часто электрические и тепловые щиты располагаются в общем помещении, причём стенки здания щита управления выполняются звуконепроницаемыми. Электрич. щит управления обращается в сторону машинного зала, и над ним устраивается большая стеклянная панель с хорошим обзором для наблюдения за турбогенераторами. Боковые и задние щиты оборудуются приборами управления котлов и турбин. В задней стене здания щита устраиваются окна для наблюдения за котельными агрегатами. Иногда щиты управления для котлоагрегатов и для турбин каждого блока размещаются в самостоятельных помещениях, чтобы в случае пожара исключить необходимость одновременного отключения двух агрегатов. В области паровых котлов применяется принудительная циркуляция. Усовершенствуется топочная техника: топливо подаётся в топку под давлением, всячески увеличивается теплоизлучающая поверхность нагрева, изобретено пульсирующее сжигание. На передовых Электрические станции, имеющих мощность в среднем 70 000 квт, параметры пара обычно: давление 105 кг/см 2 , температура 535° С. Широко применяется централизованное управление котлами, турбогенераторами и двигателями для удовлетворения собственных нужд Электрические станции; автоматич. регулирование нагрузки между параллельно работающими Электрические станции осуществляется высокоскоростными счётными машинами; контроль уровня воды в котле, сгорания топлива и проверка чистоты дымовых труб — телевидением. Дымовые газы подвергаются механич. и электрич. очистке

Среди новых электрических станций около трети (по мощности) построены с_ открытыми и полуоткрытыми котлами, около одной пятой части — с целиком открытыми турбогенераторами. В СССР в шестой пятилетке строительство Электрические станции получает особенно большой размах. К концу последнего года шестой пятилетки должны быть сданы в эксплуатацию как в Европейской, так и в Азиатской частях СССР 10 паротурбинных Электрические станции мощностью от 600 до 1200 тыс. квт каждая. На одной из первых таких «миллионных» тепловых Электрических станций— Южно-Уральской, кроме 4 агрегатов мощностью по 150 тыс. квт, включаются в работу два самых крупных в Европе блока с генераторами мощностью по 200 тыс. кв т каждый, с паровыми установками высокого давления.