Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, альтернативные источники энергии и многое другое.
 
Школа для электрика | Правила электробезопасности | Электротехника | Электроника | Электрические аппараты | Электрические машины
Автоматизация | Робототехника | Возобновляемая энергетика | Тренды, актуальные вопросы | Научно-популярные статьи | Контакты



Электричество - величайшее открытие человечества. Мы ежедневно пользуемся электричеством и различными электрическими устройствами, но многие из нас практически ничего не знают о людях, которые посвятили свои жизни его изучению и событиях, приведших к открытиям и изобретениям в этой интересной области деятельности. Расширьте свой кругозор и познайте мир электричества вокруг себя. История развития электричества - интересные факты и события.

 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / История электричества / Как были устроены первые системы передачи электроэнергии в истории


 Школа для электрика в Telegram

Как были устроены первые системы передачи электроэнергии в истории


Особенности передачи электроэнергии в период зарождения электротехники

В первые годы развития техники сильных токов считалось необходимым для питания каждого приемника иметь отдельный генератор.

В 1877 г. Павел Яблочков, соединив последовательно несколько своих свечей, дал первое решение задачи одновременного питания нескольких приемников от одного источника энергии.

В 1878 г. Рихард Вердерманн впервые осуществил параллельное включение приемников энергии. Отсюда уже нетруден был переход к центральным электростанциям (первые из которых появились в США в 1879 г.), питавшим сперва отдельные дома или кварталы. Вскоре Томас Эдисон предложил идею питательных проводов (фидеров), которая позволила удешевить распределительные сети и увеличить охватываемую ими площадь.

С появлением в 1883 г. трехпроводной системы постоянного тока, предложенной Эдисоном и изобретением трансформаторов (1885 г.) становится возможным снабжать целый город от одной центральной электростанции. Вскоре в больших городах заставляют несколько электростанций работать совместно на общую электрическую сеть. При этом время до 1885 г. является периодом расцвета машин постоянного тока.

Этот период продолжается до 1891 г., но с появлением трансформатора начинается уже борьба между постоянным током и переменным (однофазным), который оказался весьма выгодным для целей передачи, но тогда еще непригодным для силовых применений (в то время еще не было подходящего электродвигателя).

Высоковольтная линия электропередачи

Одним из наиболее знаменательных событий в истории электротехники является международная электротехническая выставка во Франкфурте (в 1891 г.). К ее открытию было приурочено сооружение первой трехфазной линии передачи, положившей начало необыкновенно быстрому распространению трехфазного тока.

Обнаружившиеся уже ранее тенденции к повышению экономичности методов получения энергии начинают, с развитием техники передачи энергии (канализации электрической энергии), находить себе выражение в постройке — в начале XX века — районных электростанций для снабжения энергией районных сетей, охватывающих крупные районы.

Наконец, около в 20-х годах XX века, стали соединять сети отдельных районов для параллельной работы: когда две соседние сети достаточно сближались, их соединяли между собой. Соединение сетей особенно развилось в США к концу Первой мировой войны и в Италии во время катастрофической засухи 1921—1922 гг.

Вскоре были оценены его значительные выгоды: лучшее использование установок и уменьшение резервов, надежность работы, возможность использования разнообразных естественных источников энергии (силы морских приливов и отливов, силы ветра и пр.), упрощение и рациональное развитие генераторных установок, уменьшение сжигания и транспорта топлива и др. В то время также уже активно шли эксперименты и попытки создать экономически выгодную модель ветроэнергетической установки.

Первая мировая война, приведшая, в связи с вызванным ею топливным кризисом, к стремлению возможно рациональнее использовать все естественные запасы энергии, заставила мировое энергетическое хозяйство вступить на новый путь планомерной электрификации, которая характеризуется комбинированным и концентрированным использованием энергетических ресурсов различных районов и стран.

С этой целью создаются сверхмощные системы, охватывающие целые страны и континенты, с производством энергии, сосредоточенным на сверхмощных электростанциях, занимающих выгодное положение (у источников водной энергии, близ месторождений топлива) и с соединением этих электростанций между собой посредством сверхмощной сети очень высокого напряжения. Оказалось, что у технологии объединения электростанций для параллельной работы в энергосистему есть очень много преимуществ.

Подробнее этот вопрос рассмотрен здесь:

Развитие систем передачи электрической энергии - от линий постоянного тока до первой трехфазной линии переменного тока

Системы передачи электроэнергии

Конструктивные решения

В начальный период развития идеи передачи электрической энергии по проводам еще отсутствовало представление о неизолированном проводе, подвешенном на изоляторах в качестве воздушной линии. Подземная проводка казалась чем то более близким и естественным. Таким образом, задача сводилась к тому, чтобы проложить провод под землей, изолируя его при этом. Поэтому техника изготовления развилась в этой области, как усовершенствование техники прокладки.

Уже в XVIII веке во Франции неоднократно предлагалась для целей "мгновенной корреспонденции" (т. е. передачи сообщений помощью электричества) идея подземной проводки.

В начале XIX века телеграфные линии осуществлялись помощью изолированных (пропитанных шелком) железных проводов, прокладывавшихся под землей в железных или глиняных трубках. В Англии же и США прокладывали, кроме того, и голые провода в деревянных колодах. Эти линии давали неудовлетворительные результаты из-за неумения предохранить изоляцию от проникновения влаги.

Техника подземной проводки пошла по новому пути, когда около 1879 г. был изобретен пресс для покрытия кабельных жил изоляцией из гуттаперчи и гидравлический пресс для изготовления кабельной свинцовой оболочки без шва. Его создал Франсуа Борель. Он же построил в Швейцарии первый в мире завод по производству кабелей со свинцовой оболочкой. После этого начинается быстрое развитие освинцованных кабелей, которые быстро стали популярными в системах передачи электроэнергии.

В 1885 г. фирмой Siemens было введено применение для защиты кабелей брони из железных полос. Дальнейший прогресс в области кабельной техники характеризуется следующими этапами: от двух- и трехжильных концентрических кабелей к скрученным и от резины и джута к изоляции из пропитанной бумаги.

Пропитанную бумагу для кабелей начинают применять около 1890 г., и в течение первого пятилетия XX века бумажная кабельная изоляция становится наиболее распространенным видом изоляции для силовых кабелей.

К началу Первой мировой войны активно начинает использоваться экранирование жил помощью металлических оболочек.

В 1925 г. итальянская компания Pirelli начинает изготавливать кабели с масляным наполнением. Последняя система дала возможность делать кабели на более высокие напряжения: в начале XX века выпускаются кабели на 132 кВ (Нью-Йорк, 1926 г.), затем фирма  Pirelli проектирует кабель на 220 кВ.

В 30 - 40 годах XX века опыты по прокладке кабелей в трубах, наполненных газом под высоким давлением. Эта технология получила быстрое развитие. В наше время высоковольтные кабели с масляным и газовым наполнением очень часто используются для передачи электроэнергии на большие расстояния.

Передача электроэнергии по ВЛЭП

Воздушные линии сильных токов на первых порах строились по образцам, выработанным практикой телеграфных линий. В дальнейшем на конструкцию их наиболее существенное влияние оказало развитие идей в области основной проблемы связанной с изоляцией линий электропередачи — изолированного укрепления проводов точке подвеса: от простого штыревого изолятора к великанам — многоюбочным изоляторам для высоких напряжений.

Совершенно новую идею представлял собой появившийся в 1907 г. подвесной изолятор, который позволил повысить напряжение воздушных линий сперва до 110, а затем до 220 кВ и более.

Кроме того, в развитии воздушных линий можно проследить влияние проблемы предохранения проводов от соприкосновения друг с другом (при раскачивании их), от аварий, вызываемых птицами, влияние защиты от перенапряжений атмосферного происхождения. Все эти факторы оказывают непосредственное влияние на устройство воздушных ЛЭП разного напряжения.

Первоначально в качестве материалов проводов воздушных линий электропередачи чаще всего использовалась медь, но затем недостаток меди повысил интерес к проводам из других металлов, в особенности из сталеалюминия, алюминия и его сплавов.

Оборудование кабельных и воздушных высоковольтных линий электропередачи тесно связано с техникой высоких напряжений.

В наше время передача электроэнергии на большие расстояния часто осуществляется с помощью линий электропередач постоянного тока. У этого подхода есть много преимуществ:  Преимущества высоковольтных ЛЭП постоянного тока по сравнению с ЛЭП переменного тока

Смотрите также по этой теме: Технический прогресс в передаче электроэнергии, современные воздушные и кабельные линии электропередачи