Elektrane su preduzeća koja proizvode električnu energiju. Elektrane se dijele na termo, hidraulične i nuklearne. Zahvaljujući mehanizaciji i automatizaciji, rad elektrana se kontroliše centralno. Rad osoblja karakteriše velika odgovornost i napetost.

Najpovoljniji uslovi rada su u hidroelektranama. U nuklearnim elektranama radioaktivno zračenje, aerosoli i plinovi predstavljaju opasnost po zdravlje.

Glavni proizvođači električne energije su moćne termoelektrane blokovskog tipa koje kao gorivo koriste ugalj, škriljac, treset, lož ulje i prirodni plin. Štetni faktori su visoke temperature (vidi), buka (vidi) i vibracije (vidi). Ljeti temperatura u kotlovsko-turbinskoj radnji dostiže 30-35°, na kotlovskim platformama, na deaeratorima i u kabinama dizalice - 35-50°. Zimi mikroklimu karakteriziraju nagle promjene temperature i propuh. Mikroklima se može poboljšati pažljivom toplinskom izolacijom opreme i pravilnom ventilacijom. Potrebno je ugraditi klima uređaje u komandne table i kabine kranista. Prilikom istovara i transporta goriva, u kotlarnici i odjeljenju za pepeo, koncentracije goriva i pepelne prašine dostižu 20-100 mg/m3; kod popravke i čišćenja kotlova - 100-500 mg/m3. Pepeo lož ulja može izazvati trovanje zbog vanadijuma koji sadrži i kožna oboljenja uzrokovana nečistoćama nikla, vanadijuma itd.

Smanjenje nivoa prašine je olakšano: zaptivanje puteva za dovod goriva, uvođenje bezprašnih metoda za čišćenje kotlova i mokro čišćenje prostorija. U područjima sa intenzivnim stvaranjem prašine potrebno je koristiti (vidi). Izvori buke i vibracija su turbogeneratori, gasovodi i parovodi, pumpe, mlinovi itd. Ukupni nivoi buke na turbinama su 94-110 dB, na mlinovima - 109-120 dB, u kotlarnici - 80-95 dB, u kontrolne ploče - 70-90 dB. Šumovi su visoke frekvencije. Opšti parametri vibracija neznatno premašuju dozvoljene nivoe. Smanjenje buke i vibracija može se postići temeljitom zvučnom i vibracionom izolacijom mašina. U nekim područjima preporučljivo je koristiti antifone (vidi).

Elektrane su preduzeća (termalna, hidraulična i nuklearna) koja proizvode električnu energiju. Osnovu energetskog sektora čine moćne termoelektrane blokovskog tipa, koje osim električne energije mogu proizvoditi toplotnu energiju za industrijske i kućne potrebe u vidu pare i tople vode (kogeneracija). Radom elektrane upravlja se sa glavne centrale, pojedinačnih blokova i jedinica sa grupnih i lokalnih centrala. Rad vozača-operatora karakteriše velika odgovornost i napetost, posebno u startnom periodu iu vanrednim situacijama. Za racionalnu organizaciju njihovog rada trenutno se koriste upravljački elektronski računari.

Najpovoljniji uslovi rada su u hidroelektranama (HE) i nuklearnim elektranama (NE).

Glavne radionice termoelektrane su kotlovnica i turbina. Gorivo koje se koristi je ugalj, uljni škriljci, treset, lož ulje i prirodni gas. Štetni faktori su visoke temperature, intenzivna buka (vidi), prašina (vidi) i otrovni gasovi. Ljeti temperatura dostiže 30-35°, na mjestima pregleda vode, deaeratora i u kabinama dizalice - 35-50°. Zimi mikroklimu karakteriziraju nagle promjene temperature i propuh. Povoljni meteorološki uslovi postižu se poboljšanjem toplotne izolacije opreme i ispravnim radom sistema aeracije. Preporučljivo je ugraditi klima uređaje u prostorije grupnih komandnih panela i kabine kranista.

Najveće koncentracije prašine (10-50 mg/m3) primećuju se prilikom istovara, drobljenja, transporta goriva i u prostoriji za pepeo. Prilikom popravke i čišćenja kotlova koncentracija prašine dostiže 100-500 mg/m3. Aerosoli polisulfurnog pepela za lož ulje sadrže od 5 do 27% vanadijuma i do 8-10% nikla, aerosoli pepela od uglja sadrže do 24% slobodnog silicijum dioksida, a pepeo iz škriljaca do 10-20% slobodnog vapna. Smanjenje nivoa prašine može se postići ugradnjom lokalnog usisavanja, uvođenjem bezprašnih metoda za čišćenje kotlova i mokrim čišćenjem prostorija. Radnici na popravcima moraju koristiti respiratore (vidi) i posebnu odjeću.

Koncentracija ugljičnog monoksida, ugljovodonika, sumpor-dioksida i sumpornih anhidrida u pravilu ne prelazi dozvoljene vrijednosti. Izvori buke su turbogeneratori, parovodi, ejektori, pumpe, mlinovi. Opšti nivoi buke za turbine se kreću od 94 do 110 dB, za kuglaste mlinove - od 109 do 120 dB, u kotlarnici - od 80 do 95 dB, u grupnim centralama - od 70 do 90 dB. Šumove karakterizira cijeli frekventni opseg, uključujući ultrazvučni. Da biste smanjili buku, potrebno je pažljivo zvučno izolirati parne i plinovode i odmah ukloniti dodatnu buku. Antifone treba koristiti u određenim područjima.

Prije samo sto godina, običan čovjek nije mogao ni zamisliti koliko će ga različitih uređaja okružiti. A sva sadašnja elektronika, kućanski aparati i industrijska oprema koriste električnu energiju u svom radu - od banalne lampe za rasvjetu do multifunkcionalnih centara za obradu u velikim industrijama.

Opskrba električnom energijom jedan je od najvažnijih zadataka za dom, ured ili industriju. Sasvim je jasno da se za to koristi specijalizirana oprema koja zadovoljava potrebe u svakom konkretnom slučaju - elektrane različitih namjena i kapaciteta.

Elektrana - šta je to?

Prema definiciji prihvaćenoj u tehničkoj literaturi, elektrana je kompleks opreme, instalacija i upravljačke opreme koja osigurava proizvodnju električne energije. Osim toga, elektrane su sve zgrade i objekti uključeni u proces proizvodnje električne energije, koji pripadaju jednom preduzeću i nalaze se na određenoj teritoriji.

Gotovo sve elektrane u svom radu koriste energiju rotacije osovine glavnog elementa - generatora, koji zapravo proizvodi električnu energiju. Glavne razlike između svih vrsta takve opreme za proizvodnju su u veličini, faktoru oblika i vrsti izvora energije, koji zapravo rotira osovinu.

Pored samog generatora, koji je glavni dio svih elektrana, bez obzira na njihovu veličinu, kompletan set uključuje i druge elemente: dalekovode i priključne dalekovode, kotlove i rezervoare, turbine i transformatore, sklopke i opremu za automatizaciju. Svi ovi dijelovi, spojeni u jedan sistem, formiraju elektrane potrebne snage i namjene.

Malo istorije i statistike

Početak razvoja elektrana može se nazvati otvaranjem prve od njih. Istorijski događaj zbio se u septembru 1882. godine u New Yorku, gdje je kompanija Thomasa Edisona otvorila prvu termalnu stanicu koja je napajala cijelo područje grada. Takođe 1882. godine pojavila se prva hidroelektrana koja je snabdevala strujom dve fabrike papira i privatnu kuću vlasnika kompanije koja je realizovala ovaj projekat.

Za Rusiju je era elektrifikacije započela 1886. godine – te je godine uspješno puštena u rad termoelektrana, koja je garantirala osvjetljenje, prvo samo Zimskog dvora, a potom i svih pomoćnih prostorija i Dvorskog trga. Stanica je radila na kamenom uglju i uspješno je pokazala mogućnost obezbjeđenja velikog broja potrošača jeftinom i kvalitetnom energijom. Ovu godinu treba smatrati početkom uspješne, iako prilično spore, elektrifikacije zemlje. S dolaskom sovjetske vlasti, tempo stvaranja jedinstvenog moćnog energetskog sistema značajno se povećao - sjetite se samo poznatog Goelrovog plana, koji je čak i udaljenim naseljima Sovjetskog Saveza uspješno opskrbio "Iljičeve sijalice".

Razvoj tehnologije nije zanemario energetski sektor. Osim toga, čovječanstvo je već dugo zabrinuto zbog postepenog iscrpljivanja prirodnih resursa, što je dovelo i do promjene izvora energije, a uobičajeni ugalj, plin i naftu postupno zamjenjuju obnovljivi izvori - energija vjetra, sunca, plime i oseke. nuklearna energija. Naravno, nove vrste energije zahtijevaju nova tehnološka rješenja koja osiguravaju ne samo pravilno korištenje, već i potpunu sigurnost svake elektrane.

Uzimajući u obzir specifičnosti vlastitih prirodnih resursa, tradicionalna energija u različitim zemljama i kontinentima dobila je različite glavne smjerove razvoja: termalna, nuklearna i hidroenergija trenutno stvara ogromnu većinu sve električne energije u svijetu. Više od 90% svih elektrana u svijetu radi na tečna, čvrsta i plinovita goriva - naftni derivati, ugalj, plin. Njihova upotreba preovlađuje u energetskim sistemima ne samo naše zemlje, već i drugih zemalja - Kine, Meksika, Australije.

Hidroelektrane omogućavaju uspješno korištenje usmjerenog i koncentriranog vodenog mlaza kao pogonskog uređaja za turbine, uz minimalan utjecaj na okoliš. U Brazilu i Norveškoj, skoro svu proizvedenu električnu energiju proizvode hidroelektrane, što je olakšano dostupnošću velikih količina vodnih resursa.

Upečatljiv primjer zemalja u kojima prevladava nuklearna energija su Francuska i Japan. Bez vlastitih rezervi uglja ili plina, ove zemlje su, otkrićem mogućnosti korištenja kontrolirane nuklearne reakcije, gotovo u potpunosti prešle na električnu energiju koju proizvode nuklearne elektrane.

Kućna elektrana nije san

Prirodan pravac u energetskom sektoru je razvoj kompaktnih izvora energije. Čak i mala dizel elektrana je prilika da se poslovna zgrada, radno naselje ili nekoliko kuća osiguraju nesmetanom opskrbom električnom energijom. Često su takve opcije jedini mogući način da se omogući rad udaljenih polja, posebno u uslovima permafrosta ili polarnih stanica. Konvencionalni izvori energije za generatore elektrana na mjestima gdje je nemoguće instalirati konvencionalne dalekovode postupno se zamjenjuju alternativnim opcijama - vjetrogeneratori, solarni paneli, elektrane na energiju plime ili surfanja.

Zbog svoje kompaktnosti, alternativne metode proizvodnje električne energije dobivaju veliku popularnost među pojedincima. Jedna relativno mala vjetroturbina može lako obezbijediti struju za privatno domaćinstvo, a ako procesu pristupite sveobuhvatno, dodavanjem solarne stanice i baterija u sistem, možete dobiti odličan autonomni dom. Između ostalog, nestandardne opcije za proizvodnju električne energije mogu značajno smanjiti njenu cijenu, što je u savremenim uvjetima važan faktor. Upravo alternativni načini snabdijevanja energijom nam omogućavaju da sa sigurnošću kažemo da će u bliskoj budućnosti biti slučaj da kompaktna kućna elektrana nije luksuz, već potpuno pristupačan i siguran izvor električne energije za svaku porodicu.

Elektrane se koriste za opskrbu električnom energijom stacionarnih i mobilnih objekata. Oni su skup instalacija, aparata i opreme koji se koriste za proizvodnju električne energije, zajedno sa zgradama i objektima potrebnim za to, koji se nalaze na određenom području. Moderne elektrane mogu se pokrenuti za kratko vrijeme i zaštićene su od padavina i mehaničkih utjecaja. Najveća projektovana je Evenkijska hidroelektrana.

Zašto su potrebne elektrane?

Elektranu se lako može nazvati jednom od najvažnijih objekata neophodnih za osiguranje egzistencije stanovništva. Bez struje danas ne može postojati nijedno naselje ili preduzeće. Moderne elektrane se grade daleko od gusto naseljenih područja, sastoje se od kompleksa zgrada i instalacija, a podijeljene su na različite tipove i tipove, ujedinjene zajedničkim principom. Leži u činjenici da svi rade iz sistema generatora koji proizvode energiju rotacijom osovine.

Vrste elektrana

Prema načinu proizvodnje energije, elektrane se dijele na:

• atomski. Energiju proizvode nuklearni reaktori i niz specijalizovanih instalacija i sistema;
• termalni. Glavno je vanjsko gorivo, koje, kada sagorijeva, stvara energiju za okretanje osovine generatora;
• hidroelektrane. Glavna “sila” je prirodna energija rijeka na kojima se postavljaju brane;
• vjetroelektrane. Zavisi od zračnih masa;
• geotermalni. Napajaju ih podvodni termalni izvori;
• sunčano. Upija i pretvara sunčevu energiju.

Prema svojoj namjeni, elektrane se dijele na sljedeće vrste:

• moć. Neophodan za napajanje velikih potrošača, kao što su gradovi i fabrike;
• punjači. Koriste se za punjenje raznih akumulatora i baterija, opremljeni su punjačima, a elektrana mora imati i DC električni pogon;
• osvetljenje Opremljen kompletnim setom reflektora i lampi, namenjen za osvetljenje poslovnih objekata i gradilišta;
• poseban. Koristi se za zavarivanje i druge vrste radova.

Elektrane se također dijele na:

• na promenljive i konstantne (prema vrsti struje);
• za dizel i benzin (po tipu motora);
• za velike, srednje i male snage (u smislu snage);
• za niski i visoki napon (napon).

Električna energija, koja se počela aktivno koristiti, prema povijesnim standardima, ne tako davno, značajno je promijenila život cijelog čovječanstva. Trenutno različite vrste elektrana proizvode ogromne količine energije. Naravno, za precizniji prikaz, mogu se pronaći određene numeričke vrijednosti. Ali za kvalitativnu analizu to nije toliko važno. Važno je napomenuti i činjenicu da se električna energija koristi u svim sferama ljudskog života i aktivnosti. Modernoj osobi je čak teško i zamisliti kako je bilo moguće bez struje prije samo sto godina.

Velika potražnja zahtijeva i odgovarajuće proizvodne kapacitete. Za proizvodnju električne energije, kako to ljudi ponekad kažu u svakodnevnom životu, koriste se termo, hidraulične, nuklearne i druge vrste elektrana. Kao što nije teško uočiti, konkretan tip proizvodnje određen je vrstom energije koja je potrebna za generiranje električne struje. U hidroelektranama energija vode koja teče sa visine pretvara se u električnu struju. Na isti način, elektrane na plin pretvaraju toplinsku energiju sagorijevanja plina u električnu.

Svi znaju da u prirodi djeluje zakon održanja energije. Sve gore navedeno inherentno transformira jednu vrstu energije u drugu. Lančana reakcija nastaje u razgradnji određenih elemenata uz oslobađanje topline. Ova toplota se putem određenih mehanizama pretvara u električnu energiju. Termoelektrane rade na potpuno istom principu. Samo u ovom slučaju izvor topline je organsko gorivo - ugalj, lož ulje, plin, treset i druge tvari. Praksa poslednjih decenija pokazala je da je ovaj način proizvodnje električne energije veoma skup i nanosi značajnu štetu životnoj sredini.

Problem je što su zalihe planete ograničene. Treba ih štedljivo koristiti. Progresivni umovi čovječanstva su to odavno shvatili i aktivno traže izlaz iz ove situacije. Jednom od mogućih izlaznih opcija smatraju se alternativne elektrane koje rade na različitim principima. Konkretno, sunčeva svjetlost i vjetar se koriste za proizvodnju energije. Sunce će uvijek sijati i vjetar se nikada neće umoriti od duvanja. Kako stručnjaci kažu, oni su neiscrpni ili ih treba racionalno koristiti.

Nedavno je lista tipova elektrana bila kratka. Postoje samo tri pozicije - termička, hidraulična i atomska. Trenutno nekoliko poznatih kompanija u svijetu provodi ozbiljna istraživanja i razvoj u oblasti solarne energije. Kao rezultat njihovog djelovanja, na tržištu su se pojavili pretvarači sunčeve svjetlosti u električnu energiju. Treba napomenuti da njihova efikasnost i dalje ostavlja mnogo da se poželi, ali ovaj problem će se prije ili kasnije riješiti. Potpuno ista situacija je i sa korištenjem energije vjetra. postaju sve rasprostranjeniji.

3.4. RANE ELEKTRANE

Elektrane, koje se podrazumijevaju kao fabrike za proizvodnju električne energije koja se distribuira među proizvođačima, nisu se pojavile odmah. 70-ih i ranih 80-ih godina XIX vijeka. mjesto proizvodnje električne energije nije odvojeno od mjesta potrošnje.

Električne stanice koje su opskrbljivale električnu energiju ograničenom broju potrošača nazivale su se blok-stanicama (ne treba ih brkati sa modernim konceptom blok-stanica, pod kojim neki autori razumiju tvorničke termoelektrane). Takve stanice su se ponekad nazivale "brownie" stanicama.

Razvoj prvih elektrana uključivao je prevazilaženje poteškoća ne samo naučne i tehničke prirode. Tako su gradske vlasti zabranile izgradnju nadzemnih vodova, ne želeći narušiti izgled grada. Konkurentske gasne kompanije dale su sve od sebe da istaknu stvarne i izmišljene nedostatke nove vrste rasvjete.

Na blok stanicama su se uglavnom koristile klipne parne mašine i, u nekim slučajevima, motori sa unutrašnjim sagorevanjem (koji su u to vreme bili novina) kao glavni motori. Napravljen je remenski pogon od glavnog pokretača do elektrogeneratora. Tipično, jedna parna mašina pokretala je jedan do tri generatora; Stoga je na velikim blok stanicama postavljeno nekoliko parnih mašina ili lokomobila. Za podešavanje napetosti remena, električni generatori su postavljeni na klizače. Na sl. Slika 3.7 prikazuje prikaz elektrane za osvjetljenje jedne kuće.

Po prvi put u Parizu su izgrađene blok stanice da bi osvetlele ulicu Opere. U Rusiji je prva instalacija ove vrste bila rasvjetna stanica za Litejni most u Sankt Peterburgu, nastala 1879. uz učešće P.N. Yablochkova.

Rice. 3.7. Blok stanica - elektrana sa dva generatora (dole desno) i lokomobilom (lijevo) za rasvjetu jedne kuće

Međutim, ideja o centraliziranoj proizvodnji električne energije bila je toliko ekonomski opravdana i toliko usklađena s trendom koncentracije industrijske proizvodnje da su prve centralne elektrane nastale već sredinom 80-ih godina 19. stoljeća. i brzo zamenio blok stanice. Zbog činjenice da su ranih 80-ih samo izvori svjetlosti mogli postati masovni potrošači električne energije, prve centralne elektrane su projektirane, po pravilu, za napajanje rasvjetnog opterećenja i generiranje istosmjerne struje.

Godine 1881. nekoliko preduzimljivih američkih finansijera, impresionirani uspjehom koji je pratio demonstraciju žarulja sa žarnom niti, sklopilo je sporazum sa T.A. Edison i započeo izgradnju prve centralne elektrane na svijetu (u Pearl Streetu u New Yorku). U septembru 1882. godine ova elektrana je puštena u rad. U turbinskoj prostoriji stanice postavljeno je šest T.A. Edison, snaga svake je bila oko 90 kW, a ukupna snaga elektrane premašila je 500 kW. Zgrada stanice i njena oprema projektirani su vrlo svrsishodno, tako da su se u budućnosti, prilikom izgradnje novih elektrana, razvili mnogi od istih principa koje je predložio T.A. Edison. Tako su generatori stanice umjetno hlađeni i povezani direktno na motor. Napon je automatski podešen. Stanica je obezbijedila mehaničko dovod goriva u kotlarnicu i automatsko uklanjanje pepela i šljake. Oprema je bila zaštićena od struja kratkog spoja osiguračima, a glavni vodovi su bili kablovski. Stanica je tada opskrbljivala električnom energijom ogromno područje od 2,5 km.

Ubrzo je izgrađeno još nekoliko stanica u New Yorku. Godine 1887. već je radilo 57 centralnih elektrana sistema T.A. Edison.

Početni napon prvih elektrana, iz kojih su kasnije proizvedene druge, formirajući dobro poznatu naponsku skalu, razvijao se istorijski. Činjenica je da je u periodu izuzetne distribucije elektrolučne rasvjete empirijski utvrđeno da je najpogodniji napon za sagorijevanje luka 45 V. Da bi se smanjile struje kratkog spoja koje su nastale u trenutku paljenja sijalica (kada se ugalj upali). došao u kontakt), a radi stabilnijeg sagorevanja lukovi su povezani u seriju sa lučnom lampom sa balastnim otpornikom.

Takođe je empirijski utvrđeno da otpor balastnog otpornika treba da bude takav da pad napona na njemu tokom normalnog rada bude približno 20 V. Dakle, opšti napon u DC instalacijama je u početku bio 65 V, a ovaj napon je korišćen za dugo vremena. Međutim, u jedan krug su često bile uključene još dvije lampe, za čiji je rad bio potreban 2x45 = 90 V, a ako ovom naponu dodate još 20 V, što se može pripisati otporu balastnog otpornika, dobićete napon od 110 V. V. Ovaj napon je bio gotovo univerzalno prihvaćen kao standard.

Već pri projektovanju prvih centralnih elektrana nailazile su se na poteškoće koje nisu u dovoljnoj meri savladane tokom čitavog perioda dominacije tehnologije jednosmerne struje. Radijus napajanja određen je dozvoljenim gubicima napona u električnoj mreži, koji su za datu mrežu manji što je napon veći. Upravo je ta okolnost primorala izgradnju elektrana u centralnim dijelovima grada, što je značajno otežalo ne samo nabavku vode i goriva, već i povećalo cijenu zemljišta za izgradnju elektrana, jer zemljište u gradu centar je bio izuzetno skup. To, dijelom, objašnjava neobičan izgled njujorških elektrana, gdje je oprema bila smještena na mnogim spratovima. Situaciju je dodatno zakomplikovala činjenica da su prve elektrane morale instalirati veliki broj kotlova čija proizvodnja pare nije odgovarala novim zahtjevima elektroprivrede.

Naš savremenik ne bi bio ništa manje iznenađen da vidi prve elektrane u Sankt Peterburgu koje su opsluživale područje Nevskog prospekta. Početkom 80-ih godina XIX vijeka. postavljeni su na barže osigurane na vezovima na rijekama Moika i Fontanka (slika 3.8). Graditelji su polazili od razmatranja jeftinog vodosnabdijevanja, osim toga, ovom odlukom nije bilo potrebe za kupovinom zemljišta blizu potrošača.

Godine 1886. u Sankt Peterburgu je osnovano akcionarsko „Društvo za električnu rasvjetu 1886.“ (skraćeno „Društvo 1886.“), koje je nabavilo elektrane na rijekama Mojka i Fontanka i izgradilo još dvije: u blizini Kazanjske katedrale i na Inženjerskom trgu. Snaga svake od ovih elektrana jedva je prelazila 200 kW.

Rice. 3.8. Elektrana na rijeci Fontanka u Sankt Peterburgu

U Moskvi je prva centralna elektrana (Georgievskaya) izgrađena 1886. godine, takođe u centru grada, na uglu Bolshaya Dmitrovka i Georgievsky Lane. Njegova energija je korištena za osvjetljavanje okolnog područja. Snaga elektrane bila je 400 kW.

Ograničena mogućnost proširenja radijusa napajanja značila je da je zadovoljenje potražnje za električnom energijom vremenom postalo sve teže. Tako su u Sankt Peterburgu i Moskvi do sredine 90-ih iscrpljene mogućnosti povezivanja novog opterećenja na postojeće elektrane i postavilo se pitanje promjene mrežnih dijagrama ili čak promjene vrste struje.

Rastuća potražnja za električnom energijom efektivno je stimulisala povećanje produktivnosti i efikasnosti termalnog dijela elektrana. Prije svega, treba napomenuti odlučujući zaokret od klipnih parnih strojeva ka parnim turbinama. Prva turbina u ruskim elektranama postavljena je 1891. godine u Sankt Peterburgu (stanica na rijeci Fontanka). Godinu dana ranije, izvršeno je ispitivanje turbine na stanici koja se nalazi na rijeci. Moika. Najznačajniji nedostatak napajanja jednosmjernom strujom već je naveden gore - područje regije je premalo, koje može opsluživati ​​centralna elektrana. Udaljenost tereta nije prelazila nekoliko stotina metara. Elektrane su nastojale proširiti krug potrošača svog proizvoda - električne energije. To objašnjava upornu potragu za načinima povećanja područja napajanja, uz očuvanje već izgrađenih DC stanica. Predloženo je nekoliko ideja za povećanje radijusa distribucije energije.

Prva ideja, koja nije stekla značajnu popularnost, odnosila se na snižavanje napona električnih lampi povezanih na kraju linije. Međutim, proračuni su pokazali da je s dužinom mreže većom od 1,5 km ekonomski isplativije graditi novu elektranu.

Drugo rješenje, koje bi u mnogim slučajevima moglo zadovoljiti potrebu, bila je promjena dizajna mreže: prelazak sa dvožične mreže na višežične mreže, tj. zapravo povećava napon

Trožični sistem distribucije električne energije je 1882. predložio J. Hopkinson i nezavisno T. Edison. Kod ovog sistema su generatori u elektrani bili povezani serijski i neutralna, odnosno kompenzaciona žica, išla je iz zajedničke tačke. Istovremeno su zadržane obične lampe. Uključivali su se, po pravilu, između radne i neutralne žice, a motori su se mogli uključiti na viši napon (220 V) kako bi se održala simetrija opterećenja.

Praktični rezultati uvođenja trožilnog sistema bili su, prvo, povećanje radijusa napajanja na oko 1200 m, i drugo, relativna ušteda bakra (pod svim ostalim identičnim uslovima potrošnja bakra sa trostrukom žičani sistem je bio skoro upola manji nego kod dvožičnog sistema).

Za regulaciju napona u granama trožilne mreže korišteni su različiti uređaji: regulacijski dodatni generatori, djelitelji napona, posebno razdjelnici napona Mihaila Osipoviča Dolivo-Dobrovolskog, koji su postali široko rasprostranjeni, i punjive baterije. Trožični sistem bio je široko korišten kako u Rusiji tako iu inostranstvu. Preživjela je do 20-ih godina 20. stoljeća, au nekim slučajevima je korištena i kasnije.

Maksimalna verzija višežičnih sistema bila je petožilna DC mreža, u kojoj su korištena četiri serijski povezana generatora i napon je učetverostručen. Radijus napajanja je povećan na samo 1500 m, međutim, ovaj sistem nije bio u širokoj upotrebi.

Treći način povećanja radijusa napajanja uključivao je izgradnju baterijskih podstanica. Baterije su bile obavezan dodatak svakoj elektrani u to vrijeme. Pokrivali su vršna opterećenja. Punjenje danju i kasno u noć, služili su kao rezerva.

Mreže s baterijskim podstanicama postale su donekle raširene. U Moskvi je, na primjer, 1892. godine izgrađena baterijska podstanica u Gornjim trgovačkim redovima (danas GUM), koja se nalazi na udaljenosti od 1385 m od centralne stanice Georgievskaya. Na ovoj trafostanici postavljene su baterije koje su napajale oko 2.000 sijalica sa žarnom niti.

U poslednje dve decenije 19. veka. Izgrađeno je mnogo jednosmjernih elektrana koje su dugo vremena davale značajan udio u ukupnoj proizvodnji električne energije. Snaga takvih elektrana rijetko je prelazila 500 kW, agregati su obično imali snagu do 100 kW.

Sve mogućnosti za povećanje radijusa napajanja jednosmernom strujom brzo su iscrpljene, posebno u velikim gradovima.

80-ih godina XIX vijeka. Počinju se graditi elektrane na izmjeničnu struju, čije su koristi za povećanje radijusa napajanja bile neosporne. Osim blok-stanica naizmjenične struje izgrađene u Engleskoj 1882–1883., tada se, po svemu sudeći, prvom stalno radnom elektranom naizmjenične struje može smatrati Growner Gallery elektrana (London). Na ovoj stanici, puštenoj u rad 1884. godine, ugrađena su dva generatora naizmjenične struje W. Siemensa, koji su preko serijski spojenih transformatora J.D. Na osvjetljenju galerije radili su Golyar i L. Gibbs. Nedostaci serijskog povezivanja transformatora, a posebno poteškoće u održavanju konstantne struje, uočeni su prilično brzo, a 1886. godine ova stanica je rekonstruisana prema projektu S.Ts. Ferranti. Generatori W. Siemensa zamijenjeni su mašinama koje je dizajnirao S.Ts. Ferranti snage 1000 kW svaki sa terminalnim naponom od 2,5 kV. Transformatori proizvedeni prema projektu S.Ts. Ferranti su bili priključeni paralelno na strujno kolo i služili su za smanjenje napona u neposrednoj blizini potrošača.

Godine 1889–1890 S.Ts. Ferranti se vratio na problem snabdijevanja električnom energijom u Londonu s ciljem opskrbe električnom energijom područja Londonskog Sitija. Zbog visoke cijene zemljišta u centru grada, odlučeno je da se elektrana izgradi na jednom od periferija Londona, u Deptfordu, udaljenom 12 km od Cityja. Očigledno, na tako velikoj udaljenosti od mjesta potrošnje električne energije, elektrana je morala proizvoditi naizmjeničnu struju. Prilikom izgradnje ove instalacije korišteni su tada snažni visokonaponski generatori (10 kV) snage 1000 KS. Ukupni kapacitet Deptfordske elektrane bio je približno 3000 kW. Na četiri gradske trafostanice, napajane sa četiri magistralne kablovske linije, napon je pao na 2400 V, a potom kod potrošača (u kućama) - na 100 V.

Primjer velike hidroelektrane koja je napajala rasvjetno opterećenje u jednofaznom krugu je stanica izgrađena 1889. na vodopadu u blizini Portlanda (SAD). Na ovoj stanici hidraulički motori pokretali su osam monofaznih generatora ukupne snage 720 kW. Osim toga, u elektranu je instalirano 11 generatora, posebno dizajniranih za napajanje lučnih lampi (100 lampi po generatoru). Energija sa ove stanice prenošena je na udaljenosti od 14 milja do Portlanda.

Karakteristična karakteristika prvih elektrana na izmjeničnu struju je izolovan rad pojedinačnih mašina. Sinhronizacija generatora još nije bila obavljena, a od svake mašine do potrošača je išlo zasebno kolo. Lako je razumjeti kako su se u takvim uvjetima pokazale neekonomične električne mreže, za čiju su izgradnju bile potrebne ogromne količine bakra i izolatora.

U Rusiji su najveće stanice naizmjenične struje izgrađene krajem 80-ih i početkom 90-ih godina 19. stoljeća. Prvu centralnu elektranu izgradila je mađarska kompanija Ganz and Co.? u Odesi 1887. Glavni potrošač energije bio je monofazni sistem električnog osvetljenja novog pozorišta. Ova elektrana je bila progresivna struktura za svoje vrijeme. Imao je četiri vodocijevna kotla ukupnog kapaciteta 5 tona pare na sat, kao i dva sinhrona generatora ukupne snage 160 kW na terminalnom naponu od 2 kV i frekvenciji 50 Hz. Iz razvodne ploče energija je dovođena u vod od 2,5 km koji vodi do trafostanice pozorišta, gdje je napon smanjen na 65 V (za šta su i predviđene žarulje sa žarnom niti). Oprema elektrane bila je toliko napredna za svoje vrijeme da je, uprkos činjenici da je kao gorivo služio uvezeni engleski ugalj, cijena električne energije bila niža nego u kasnijim elektranama u Sankt Peterburgu i Moskvi. Potrošnja goriva je bila 3,4 kg/(kWh) [u elektranama u Sankt Peterburgu 3,9–5,4 kg/(kWh)].

Iste godine počeo je rad jednosmjerne elektrane u Carskom Selu (danas grad Puškin). Dužina nadzemne mreže u Carskom Selu je već 1887. godine iznosila oko 64 km, dok je dve godine kasnije ukupna kablovska mreža „Društva 1886. u Moskvi i Sankt Peterburgu bio je samo 115 km. Godine 1890. elektrana i mreža u Carskom Selu su rekonstruisani i prebačeni na jednofazni sistem naizmenične struje napona od 2 kV. Carskoe Selo je, prema rečima savremenika, bilo prvi grad u Evropi koji je bio osvetljen isključivo električnom energijom.

Najveća elektrana u Rusiji za napajanje jednofaznog sistema naizmjenične struje bila je stanica na Vasiljevskom ostrvu u Sankt Peterburgu, koju je 1894. godine izgradio inženjer N.V. Smirnov. Njegova snaga je bila 800 kW i premašivala je snagu bilo koje jednosmjerne stanice koja je postojala u to vrijeme. Kao glavni motori korištene su četiri vertikalne parne mašine snage 250 KS. svaki. Upotreba izmjeničnog napona od 2000 V omogućila je pojednostavljenje i smanjenje troškova električne mreže i povećanje radijusa napajanja (više od 2 km s gubitkom do 3% napona u glavnim žicama umjesto 17–20% u DC mrežama). Dakle, iskustvo rada centralnih stanica i jednofaznih mreža pokazalo je prednosti naizmjenične struje, ali je istovremeno, kao što je već napomenuto, otkrilo ograničenja u njenoj upotrebi. Jednofazni sistem je usporio razvoj elektromotora i zakomplikovao ga. Na primjer, pri povezivanju energetskog opterećenja na mrežu Deptford stanice, bilo je potrebno dodatno postaviti ubrzavajući AC komutator na osovinu svakog sinkronog monofaznog motora. Lako je shvatiti da je takva komplikacija električnog pogona dovela u sumnju mogućnost njegove široke upotrebe.