Elektrostacijas ir uzņēmumi, kas ražo elektroenerģiju. Spēkstacijas ir sadalītas termiskajās, hidrauliskajās un kodolelektrostacijas. Pateicoties mehanizācijai un automatizācijai, spēkstaciju darbība tiek kontrolēta centralizēti. Personāla darbu raksturo liela atbildība un spriedze.

Vislabvēlīgākie darba apstākļi ir hidroelektrostacijās. Atomelektrostacijās radioaktīvais starojums, aerosoli un gāzes apdraud veselību.

Galvenie elektroenerģijas ražotāji ir jaudīgas blokveida termoelektrostacijas, kas par kurināmo izmanto ogles, slānekli, kūdru, mazutu un dabasgāzi. Kaitīgie faktori ir augsta temperatūra (sk.), troksnis (sk.) un vibrācija (sk.). Vasarā katlu-turbīnu cehā temperatūra sasniedz 30-35°, katlu platformās, pie deaeratoriem un celtņu kabīnēs - 35-50°. Ziemā mikroklimatu raksturo pēkšņas temperatūras izmaiņas un caurvēja. Mikroklimatu var uzlabot ar rūpīgu iekārtu siltumizolāciju un pareizu ventilāciju. Ir nepieciešams uzstādīt gaisa kondicionētājus vadības paneļos un celtņa operatora kabīnēs. Izkraujot un transportējot degvielu, katlu cehā un pelnu nodaļā degvielas un pelnu putekļu koncentrācijas sasniedz 20-100 mg/m3; remontējot un tīrot katlus - 100-500 mg/m3. Mazuta pelni var izraisīt saindēšanos, pateicoties tajā esošajam vanādijam un ādas slimībām, ko izraisa niķeļa, vanādija u.c. piemaisījumi.

Putekļu līmeņa samazināšanu veicina: degvielas padeves ceļu noblīvēšana, bezputekļu metožu ieviešana katlu tīrīšanai un telpu mitrā tīrīšana. Vietās ar intensīvu putekļu veidošanos nepieciešams izmantot (sk.). Trokšņa un vibrācijas avoti ir turboģeneratori, gāzes un tvaika cauruļvadi, sūkņi, dzirnavas uc Kopējie trokšņu līmeņi pie turbīnām ir 94-110 dB, pie dzirnavām - 109-120 dB, katlu cehā - 80-95 dB, in vadības paneļi - 70-90 dB. Trokšņi ir augstas frekvences. Vispārējie vibrācijas parametri nedaudz pārsniedz pieļaujamos līmeņus. Trokšņa un vibrācijas samazināšanu var panākt ar rūpīgu iekārtu skaņas un vibrācijas izolāciju. Dažās jomās ir ieteicams izmantot antifonus (sk.).

Elektrostacijas ir uzņēmumi (termiskās, hidrauliskās un kodolenerģijas), kas ražo elektroenerģiju. Enerģētikas sektora pamatu veido jaudīgas blokveida termoelektrostacijas, kas papildus elektroenerģijai spēj ražot siltumenerģiju rūpnieciskām un sadzīves vajadzībām tvaika un karstā ūdens veidā (koģenerācija). Elektrostacijas darbību kontrolē no galvenā sadales skapja, atsevišķiem blokiem un blokiem no grupu un lokālajiem sadales paneļiem. Šoferu-operatoru darbu raksturo liela atbildība un spriedze, īpaši iedarbināšanas periodā un avārijas situācijās. Sava darba racionālai organizācijai šobrīd tiek izmantoti vadības elektroniskie datori.

Vislabvēlīgākie darba apstākļi ir hidroelektrostacijās (HES) un atomelektrostacijās (AES).

Termoelektrostacijas galvenie cehi ir katlu un turbīnu cehi. Izmantotā degviela ir ogles, degslāneklis, kūdra, mazuts un dabasgāze. Kaitīgie faktori ir augsta temperatūra, intensīvs troksnis (sk.), putekļi (sk.) un toksiskas gāzes. Vasarā temperatūra sasniedz 30-35°, ūdens apskates vietās, deaeratoros un celtņu kabīnēs - 35-50°. Ziemā mikroklimatu raksturo pēkšņas temperatūras izmaiņas un caurvēja. Labvēlīgi meteoroloģiskie apstākļi tiek panākti, uzlabojot iekārtu siltumizolāciju un pareizu aerācijas sistēmu darbību. Grupu vadības paneļu telpās un celtņu operatoru kabīnēs vēlams uzstādīt gaisa kondicionētājus.

Lielākā putekļu koncentrācija (10-50 mg/m3) tiek novērota izkraušanas, drupināšanas, degvielas transportēšanas un pelnu telpā. Remontējot un tīrot katlus, putekļu koncentrācija sasniedz 100-500 mg/m3. Polisēra mazuta pelnu aerosoli satur no 5 līdz 27% vanādija un līdz 8-10% niķeļa, ogļu pelnu aerosoli satur līdz 24% brīva silīcija dioksīda, bet slānekļa pelni satur līdz 10-20% brīva kaļķa. Putekļu līmeni var samazināt, uzstādot lokālo iesūkšanu, ieviešot bezputekļu metodes katlu tīrīšanai un telpu mitrai tīrīšanai. Remonta darbiniekiem jālieto respiratori (sk.) un īpašs apģērbs.

Oglekļa monoksīda, ogļūdeņražu, sēra dioksīda un sērskābes anhidrīdu koncentrācija parasti nepārsniedz pieļaujamās vērtības. Trokšņa avoti ir turboģeneratori, tvaika cauruļvadi, ežektori, sūkņi, dzirnavas. Vispārējie trokšņu līmeņi turbīnām ir no 94 līdz 110 dB, lodīšu dzirnavām - no 109 līdz 120 dB, katlu cehā - no 80 līdz 95 dB, grupu sadales telpās - no 70 līdz 90 dB. Trokšņus raksturo viss frekvenču diapazons, ieskaitot ultraskaņu. Lai samazinātu troksni, nepieciešams rūpīgi veikt tvaika un gāzes cauruļvadu skaņas izolāciju un nekavējoties novērst papildu troksni. Noteiktās vietās jāizmanto antifoni.

Vēl pirms simts gadiem parasts cilvēks pat nevarēja iedomāties, cik daudz dažādu ierīču viņu ieskauj. Un visa pašreizējā elektronika, sadzīves tehnika un rūpnieciskās iekārtas savā darbā izmanto elektrību - no banālas apgaismojuma lampas līdz daudzfunkcionāliem apstrādes centriem lielajās nozarēs.

Elektrības nodrošināšana ir viens no svarīgākajiem mājas, biroja vai nozares uzdevumiem. Pilnīgi skaidrs, ka tam tiek izmantota specializēta tehnika, kas atbilst vajadzībām katrā konkrētajā gadījumā - dažāda mērķa un jaudas elektrostacijas.

Elektrostacija - kas tas ir?

Saskaņā ar tehniskajā literatūrā pieņemto definīciju, spēkstacija ir iekārtu, instalāciju un vadības iekārtu komplekss, kas nodrošina elektroenerģijas ražošanu. Turklāt elektrostacijas ir visas elektroenerģijas ražošanas procesā iesaistītās ēkas un būves, kas pieder vienam uzņēmumam un atrodas noteiktā teritorijā.

Gandrīz visas elektrostacijas savā darbā izmanto galvenā elementa - ģeneratora, kas faktiski ražo elektroenerģiju, vārpstas rotācijas enerģiju. Galvenās atšķirības starp visiem šādu ģenerēšanas iekārtu veidiem ir izmērā, formas faktorā un enerģijas avota veidā, kas faktiski rotē vārpstu.

Papildus pašam ģeneratoram, kas ir visu elektrostaciju galvenā sastāvdaļa neatkarīgi no to izmēra, komplektācijā ietilpst arī citi elementi: elektropārvades līnijas un savienojošās elektropārvades līnijas, katli un tvertnes, turbīnas un transformatori, slēdži un automatizācijas iekārtas. Visas šīs daļas, apvienotas vienā sistēmā, veido vajadzīgās jaudas un mērķa spēkstacijas.

Nedaudz vēstures un statistikas

Par elektrostaciju attīstības sākumu var saukt pirmās no tām atvēršanu. Vēsturisks notikums notika 1882. gada septembrī Ņujorkā, kur Tomasa Edisona uzņēmums atvēra pirmo termālo staciju, kas darbināja visu pilsētas teritoriju. Arī 1882. gadā parādījās pirmā hidroelektrostacija, kas ar elektroenerģiju nodrošināja divas papīrfabrikas un šo projektu realizējošā uzņēmuma īpašnieka privātmāju.

Krievijai elektrifikācijas laikmets sākās 1886. gadā - tieši šajā gadā veiksmīgi tika iedarbināta termoelektrostacija, kas garantēja vispirms tikai Ziemas pils, bet pēc tam visu saimniecības telpu un Pils laukuma apgaismojumu. Stacija darbojās ar akmeņoglēm un veiksmīgi demonstrēja iespēju nodrošināt lielu skaitu patērētāju ar lētu un kvalitatīvu enerģiju. Šis gads jāuzskata par veiksmīgas, lai arī visai lēnas, valsts elektrifikācijas sākumu. Līdz ar padomju varas parādīšanos vienas jaudīgas energosistēmas izveides temps ievērojami palielinājās - atcerieties tikai slaveno Goelro plānu, kas veiksmīgi nodrošināja pat attālās Padomju Savienības apmetnes ar “Iļjiča spuldzēm”.

Tehnoloģiju attīstība nav ignorējusi enerģētikas nozari. Turklāt cilvēci jau sen satrauc dabas resursu pakāpeniska izsīkšana, kas arī izraisīja enerģijas avotu maiņu un ierastās ogles, gāze un nafta pamazām tiek aizstātas ar atjaunojamiem resursiem – vēja, saules, plūdmaiņu un plūdmaiņu enerģiju, kodolenerģija. Likumsakarīgi, ka jauniem enerģijas veidiem ir nepieciešami jauni tehnoloģiskie risinājumi, kas nodrošina jebkuras elektrostacijas ne tikai pareizu izmantošanu, bet arī pilnīgu drošību.

Ņemot vērā viņu pašu dabas resursu specifiku, tradicionālā enerģētika dažādās valstīs un kontinentos ir saņēmusi dažādus galvenos attīstības virzienus: siltumenerģija, kodolenerģija un hidroenerģija šobrīd saražo lielāko daļu visas pasaulē visas elektroenerģijas. Vairāk nekā 90% no visām pasaules elektrostacijām darbojas, izmantojot šķidro, cieto un gāzveida kurināmo – naftas produktus, akmeņogles, gāzi. To izmantošana dominē ne tikai mūsu valsts, bet arī citu valstu – Ķīnas, Meksikas, Austrālijas – energosistēmās.

Hidroelektrostacijas dod iespēju veiksmīgi izmantot virzītu un koncentrētu ūdens strūklu kā turbīnu dzinējspēku, tikai minimāli ietekmējot vidi. Brazīlijā un Norvēģijā gandrīz visa saražotā elektroenerģija tiek saražota hidroelektrostacijās – to veicina liela ūdens resursu daudzuma pieejamība.

Spilgts piemērs valstīm, kurās dominē kodolenerģija, ir Francija un Japāna. Bez savām ogļu vai gāzes rezervēm šīs valstis, atklājot iespēju izmantot kontrolētu kodolreakciju, gandrīz pilnībā pārgāja uz atomelektrostaciju ražoto elektroenerģiju.

Mājas spēkstacija nav sapnis

Dabisks virziens enerģētikas sektorā ir kompaktu enerģijas avotu attīstība. Pat neliela dīzeļelektrostacija ir iespēja nodrošināt biroju ēku, darba ciematu vai vairākas mājas ar nepārtrauktu elektroenerģijas padevi. Bieži vien šādas iespējas ir vienīgais iespējamais veids, kā nodrošināt attālu lauku darbību, īpaši mūžīgā sasaluma vai polāro staciju apstākļos. Tradicionālos strāvas avotus elektrostaciju ģeneratoriem vietās, kur nav iespējams ierīkot parastās elektrolīnijas, pamazām nomaina alternatīvas iespējas - vēja ģeneratori, saules paneļi, elektrostacijas, kuras darbina ar plūdmaiņu vai sērfošanas enerģiju.

Alternatīvās elektroenerģijas ražošanas metodes to kompaktuma dēļ gūst lielu popularitāti privātpersonu vidū. Viena salīdzinoši neliela vēja turbīna var viegli nodrošināt elektrību privātai mājsaimniecībai, un, pieejot procesam vispusīgi, pievienojot sistēmai saules staciju un akumulatorus, var iegūt izcilu autonomu mājokli. Cita starpā nestandarta iespējas elektroenerģijas ražošanai var ievērojami samazināt tās izmaksas, kas mūsdienu apstākļos ir svarīgs faktors. Tieši alternatīvas energoapgādes metodes ļauj droši apgalvot, ka tuvākajā nākotnē būs tā, ka kompakta mājas elektrostacija nav greznība, bet gan pilnīgi pieņemams un drošs elektroenerģijas avots katrai ģimenei.

Elektrostacijas tiek izmantotas stacionāro un mobilo objektu elektroenerģijas piegādei. Tie ir instalāciju, aparātu un iekārtu kopums, kas tiek izmantots elektroenerģijas ražošanai, kopā ar tam nepieciešamajām ēkām un būvēm, kas atrodas noteiktā teritorijā. Mūsdienu spēkstacijas var iedarbināt īsā laikā un ir aizsargātas no nokrišņiem un mehāniskas ietekmes. Lielākā plānotā ir Evenki hidroelektrostacija.

Kāpēc ir vajadzīgas spēkstacijas?

Elektrostaciju var viegli saukt par vienu no svarīgākajām struktūrām, kas nepieciešamas iedzīvotāju iztikas nodrošināšanai. Bez elektrības mūsdienās nevar pastāvēt neviena apdzīvota vieta vai uzņēmums. Mūsdienu spēkstacijas ir būvētas tālu no blīvi apdzīvotām vietām, sastāv no ēku un instalāciju kompleksa, un tās ir sadalītas dažādos veidos un veidos, ko vieno kopīgs princips. Tas ir saistīts ar faktu, ka tie visi darbojas no ģeneratoru sistēmas, kas ražo enerģiju caur vārpstas rotāciju.

Elektrostaciju veidi

Saskaņā ar enerģijas ražošanas metodi elektrostacijas iedala:

• atomu. Enerģiju ražo kodolreaktori un vairākas specializētas iekārtas un sistēmas;
• termiskais. Galvenā ir ārējā degviela, kas, sadedzinot, rada enerģiju ģeneratora vārpstas pagriešanai;
• hidroelektrostacijas. Galvenais “spēks” ir to upju dabiskā enerģija, uz kurām ir uzstādīti dambji;
• vēja elektrostacijas. Atkarīgs no gaisa masām;
• ģeotermālā. Tos darbina zemūdens siltuma avoti;
• saulains. Absorbēt un pārveidot saules enerģiju.

Saskaņā ar to mērķi elektrostacijas iedala šādos veidos:

• jauda. Nepieciešams elektroapgādei lieliem patērētājiem, piemēram, pilsētām un rūpnīcām;
• lādētāji. Tos izmanto dažādu akumulatoru un bateriju uzlādēšanai, kas aprīkoti ar lādētājiem, un elektrostacijā jāiekļauj arī līdzstrāvas elektriskā piedziņa;
• apgaismojums Aprīkots ar pilnu prožektoru un lampu komplektu, kas paredzēts biznesa telpu un būvlaukumu apgaismošanai;
• īpašs. Izmanto metināšanai un cita veida darbiem.

Elektrostacijas ir arī sadalītas:

• mainīgajā un nemainīgajā (atbilstoši strāvas veidam);
• dīzelim un benzīnam (pēc dzinēja veida);
• lielai, vidējai un mazai jaudai (jaudas ziņā);
• zemam un augstam spriegumam (spriegumam).

Elektroenerģija, kuru pēc vēsturiskiem standartiem sāka aktīvi izmantot ne tik sen, ir būtiski mainījusi visas cilvēces dzīvi. Pašlaik dažāda veida spēkstacijas ražo milzīgus enerģijas daudzumus. Protams, precīzākam attēlojumam var atrast konkrētas skaitliskās vērtības. Bet kvalitatīvai analīzei tas nav tik svarīgi. Ir svarīgi atzīmēt faktu, ka elektriskā enerģija tiek izmantota visās cilvēka dzīves un darbības jomās. Mūsdienu cilvēkam pat grūti iedomāties, kā vēl pirms simts gadiem varēja iztikt bez elektrības.

Lielais pieprasījums prasa arī atbilstošas ​​ražošanas jaudas. Elektroenerģijas ražošanai, kā cilvēki to dažkārt mēdz teikt ikdienā, tiek izmantotas termiskās, hidrauliskās, atomelektrostacijas un cita veida elektrostacijas. Kā nav grūti pamanīt, konkrēto ģenerēšanas veidu nosaka enerģijas veids, kas nepieciešams elektriskās strāvas ģenerēšanai. Hidroelektrostacijās ūdens, kas plūst no augstuma, enerģija tiek pārvērsta elektriskā strāvā. Tādā pašā veidā ar gāzi darbināmas elektrostacijas pārvērš siltumenerģiju, kas rodas, sadedzinot gāzi, elektroenerģijā.

Ikviens zina, ka dabā darbojas enerģijas nezūdamības likums. Viss iepriekš minētais pēc būtības pārveido vienu enerģijas veidu citā. Ķēdes reakcija notiek dažu elementu sadalīšanās procesā ar siltuma izdalīšanos. Šis siltums tiek pārvērsts elektroenerģijā, izmantojot noteiktus mehānismus. Termoelektrostacijas darbojas tieši pēc tāda paša principa. Tikai šajā gadījumā siltuma avots ir organiskais kurināmais - ogles, mazuts, gāze, kūdra un citas vielas. Pēdējo desmitgažu prakse ir pierādījusi, ka šī elektroenerģijas ražošanas metode ir ļoti dārga un rada būtisku kaitējumu videi.

Problēma ir tā, ka planētas krājumi ir ierobežoti. Tie jālieto taupīgi. Cilvēces progresīvie prāti to jau sen ir sapratuši un aktīvi meklē izeju no šīs situācijas. Viens no iespējamiem izejas variantiem tiek uzskatīts par alternatīvām elektrostacijām, kas darbojas pēc dažādiem principiem. Jo īpaši enerģijas ražošanai tiek izmantota saules gaisma un vējš. Saule vienmēr spīdēs un vējš nekad neapniks pūst. Kā saka eksperti, tās ir neizsmeļamas vai arī tās jāizmanto racionāli.

Pavisam nesen spēkstaciju veidu saraksts bija īss. Ir tikai trīs pozīcijas - termiskā, hidrauliskā un atomu. Šobrīd vairākas pasaulē pazīstamas kompānijas veic nopietnus pētījumus un attīstību saules enerģijas jomā. Viņu darbības rezultātā tirgū parādījās saules gaismas pārveidotāji elektroenerģijā. Jāatzīmē, ka to efektivitāte joprojām atstāj daudz vēlamo, taču šī problēma agri vai vēlu tiks atrisināta. Tieši tāda pati situācija ir ar vēja enerģijas izmantošanu. kļūst arvien izplatītāki.

3.4. Agrīnās spēkstacijas

Elektrostacijas, kas tiek saprastas kā rūpnīcas elektroenerģijas ražošanai, kas sadalāma starp dažādiem ražotājiem, neparādījās uzreiz. XIX gadsimta 70. gados un 80. gadu sākumā. elektroenerģijas ražošanas vieta netika nodalīta no patēriņa vietas.

Elektriskās stacijas, kas nodrošināja elektroenerģiju ierobežotam patērētāju skaitam, tika sauktas par blokstacijām (nejaukt ar mūsdienu blokstaciju koncepciju, ar kuru daži autori saprot rūpnīcā bāzētas termoelektrostacijas). Šādas stacijas dažreiz sauca par "brūni" stacijām.

Pirmo spēkstaciju attīstība ietvēra ne tikai zinātniska un tehniska rakstura grūtību pārvarēšanu. Tādējādi pilsētas varas iestādes aizliedza būvēt gaisvadu līnijas, nevēloties sabojāt pilsētas izskatu. Konkurējošie gāzes uzņēmumi darīja visu iespējamo, lai uzsvērtu jaunā apgaismojuma veida patiesos un iedomātos trūkumus.

Bloku stacijās kā primārās lokomotīves plaši izmantoja virzuļu tvaika dzinējus un atsevišķos gadījumos arī iekšdedzes dzinējus (kas tolaik bija jaunums). Siksnas piedziņa tika izgatavota no galvenā dzinēja līdz elektriskajam ģeneratoram. Parasti viens tvaika dzinējs darbināja vienu līdz trīs ģeneratorus; Tāpēc lielajās bloku stacijās tika uzstādīti vairāki tvaika dzinēji vai lokomobili. Lai noregulētu siksnas spriegojumu, elektriskie ģeneratori tika uzstādīti uz sāniem. Attēlā 3.7. attēlā parādīts elektrostacijas skats vienas mājas apgaismošanai.

Pirmo reizi Parīzē tika uzceltas bloku stacijas, lai apgaismotu Operas ielu. Krievijā pirmā šāda veida iekārta bija Sanktpēterburgas Liteini tilta apgaismes stacija, kas izveidota 1879. gadā, piedaloties P.N. Jabločkova.

Rīsi. 3.7. Bloku stacija - spēkstacija ar diviem ģeneratoriem (apakšējā labajā pusē) un lokomobili (pa kreisi) vienas mājas apgaismošanai

Taču ideja par centralizētu elektroenerģijas ražošanu bija tik ekonomiski pamatota un tik ļoti saskanēja ar rūpnieciskās ražošanas koncentrācijas tendenci, ka pirmās centrālās elektrostacijas radās jau 19. gadsimta 80. gadu vidū. un ātri nomainīja blokstacijas. Sakarā ar to, ka 80. gadu sākumā par masveida elektroenerģijas patērētājiem varēja kļūt tikai gaismas avoti, pirmās centrālās spēkstacijas, kā likums, tika konstruētas, lai darbinātu apgaismojuma slodzi un radītu līdzstrāvu.

1881. gadā vairāki uzņēmīgi amerikāņu finansisti, pārsteigti par panākumiem, kas pavadīja kvēlspuldžu demonstrāciju, noslēdza līgumu ar T.A. Edisonu un sāka būvēt pasaulē pirmo centrālo spēkstaciju (Pērlstrītā Ņujorkā). 1882. gada septembrī šī elektrostacija tika nodota ekspluatācijā. Stacijas turbīnu telpā tika uzstādīti seši T.A. Edison, katra jauda bija aptuveni 90 kW, un elektrostacijas kopējā jauda pārsniedza 500 kW. Stacijas ēka un tās aprīkojums tika projektēts ļoti mērķtiecīgi, lai nākotnē, būvējot jaunas elektrostacijas, tiktu izstrādāti daudzi tie paši principi, kurus piedāvāja T.A. Edisons. Tādējādi stacijas ģeneratori tika mākslīgi atdzesēti un savienoti tieši ar dzinēju. Spriegums tika noregulēts automātiski. Stacija nodrošināja mehānisku degvielas padevi katlu telpai un automātisku pelnu un izdedžu izvešanu. Iekārtas no īssavienojuma strāvām tika aizsargātas ar drošinātājiem, un galvenās līnijas bija kabeļi. Stacija tajā laikā apgādāja ar elektroenerģiju plašā 2,5 km platībā.

Drīz Ņujorkā tika uzceltas vēl vairākas stacijas. 1887. gadā jau darbojās 57 T.A sistēmas centrālās spēkstacijas. Edisons.

Pirmo spēkstaciju sākotnējais spriegums, no kura vēlāk tika ražotas citas, veidojot plaši pazīstamo sprieguma skalu, attīstījās vēsturiski. Fakts ir tāds, ka loka elektriskā apgaismojuma izņēmuma sadalījuma periodā empīriski tika noteikts, ka loka dedzināšanai vispiemērotākais spriegums ir 45 V. Lai samazinātu īssavienojuma strāvas, kas radās lampu aizdegšanās brīdī (kad ogles). saskārās), un stabilākai sadegšanai loki tika savienoti virknē ar loka lampu ar balasta rezistoru.

Tāpat empīriski konstatēts, ka balasta rezistora pretestībai jābūt tādai, lai sprieguma kritums pār to normālas darbības laikā būtu aptuveni 20 V. Tādējādi vispārējais spriegums līdzstrāvas iekārtās sākotnēji bija 65 V, un šis spriegums tika izmantots ilgu laiku. Tomēr vienā ķēdē bieži tika iekļautas divas citas lampas, kuru darbībai bija nepieciešams 2x45 = 90 V, un, ja šim spriegumam pievieno vēl 20 V, kas ir attiecināms uz balasta rezistora pretestību, jūs iegūstat spriegumu 110 V. Šis spriegums tika gandrīz vispārpieņemts kā standarts.

Jau projektējot pirmās centrālās elektrostacijas, tika sastaptas grūtības, kuras netika pietiekami pārvarētas visā līdzstrāvas tehnoloģiju dominēšanas periodā. Strāvas padeves rādiusu nosaka pieļaujamie sprieguma zudumi elektrotīklā, kas konkrētajam tīklam ir mazāki, jo lielāks spriegums. Tieši šis apstāklis ​​lika būvēt elektrostacijas pilsētas centrālajos rajonos, kas būtiski sarežģīja ne tikai ūdens un degvielas piegādi, bet arī sadārdzināja zemes izmaksas elektrostaciju celtniecībai, jo zeme pilsētā centrs bija ļoti dārgs. Tas daļēji izskaidro Ņujorkas spēkstaciju neparasto izskatu, kur iekārtas atradās daudzos stāvos. Situāciju vēl vairāk sarežģīja tas, ka pirmajās elektrostacijās bija jāuzstāda liels skaits katlu, kuru tvaika ražošana neatbilda jaunajām elektroenerģijas nozares prasībām.

Mūsu laikabiedrs būtu ne mazāk pārsteigts, ieraugot pirmās Sanktpēterburgas elektrostacijas, kas apkalpoja Ņevska prospekta apkaimi. XIX gadsimta 80. gadu sākumā. tās tika novietotas uz liellaivām, kas nostiprinātas piestātnēs Moikas un Fontankas upēs (3.8. att.). Būvnieki vadījās no lētas ūdensapgādes apsvērumiem, turklāt ar šo lēmumu nebija jāpērk zemesgabali tuvu patērētājam.

1886. gadā Sanktpēterburgā nodibināja akciju sabiedrību “1886. gada elektriskā apgaismojuma biedrība” (saīsināti “1886. gada biedrība”), kas iegādājās spēkstacijas Moikas un Fontankas upēs un uzcēla vēl divas: pie Kazaņas katedrāles un Inženieru laukumā. Katras no šīm elektrostacijām jauda knapi pārsniedza 200 kW.

Rīsi. 3.8. Spēkstacija uz upes Fontanka Sanktpēterburgā

Maskavā pirmā centrālā spēkstacija (Georgievskaya) tika uzcelta 1886. gadā, arī pilsētas centrā, Bolšaja Dmitrovkas un Georgievska ielas stūrī. Tās enerģija tika izmantota, lai apgaismotu apkārtējo teritoriju. Elektrostacijas jauda bija 400 kW.

Ierobežotā iespēja paplašināt elektroenerģijas padeves rādiusu ir nozīmējusi, ka laika gaitā elektroenerģijas pieprasījuma apmierināšana ir kļuvusi arvien grūtāka. Tā Sanktpēterburgā un Maskavā līdz 90. gadu vidum jau bija izsmeltas iespējas pieslēgt jaunu slodzi esošajām elektrostacijām un radās jautājums par tīkla diagrammu maiņu vai pat strāvas veida maiņu.

Pieaugošais pieprasījums pēc elektroenerģijas efektīvi stimulēja elektrostaciju siltumenerģijas daļas produktivitātes un efektivitātes pieaugumu. Pirmkārt, jāatzīmē izšķirošais pavērsiens no virzuļveida tvaika dzinējiem uz tvaika turbīnām. Pirmā turbīna Krievijas elektrostacijās tika uzstādīta 1891. gadā Sanktpēterburgā (stacija pie Fontankas upes). Gadu iepriekš stacijā, kas atrodas pie upes, tika veikta turbīnas pārbaude. Moika. Būtiskākais līdzstrāvas elektroapgādes trūkums jau tika atzīmēts iepriekš - reģiona platība ir pārāk maza, ko var apkalpot centrālā elektrostacija. Kravas attālums nepārsniedza vairākus simtus metru. Elektrostacijas centās paplašināt sava produkta - elektroenerģijas - patērētāju loku. Tas izskaidro pastāvīgo meklēšanu, kā palielināt barošanas avota laukumu, ja tiek saglabātas jau uzbūvētās līdzstrāvas stacijas. Ir ierosinātas vairākas idejas, kā palielināt enerģijas sadales rādiusu.

Pirmā ideja, kas neieguva ievērojamu popularitāti, attiecās uz līnijas galā pieslēgto elektrisko lampu sprieguma pazemināšanu. Taču aprēķini liecināja, ka ar tīkla garumu, kas pārsniedz 1,5 km, ekonomiski izdevīgāk bija būvēt jaunu elektrostaciju.

Vēl viens risinājums, kas daudzos gadījumos varētu apmierināt vajadzību, bija tīkla dizaina maiņa: pārejot no divu vadu tīkliem uz daudzvadu tīkliem, t.i. faktiski palielina spriegumu

Trīs vadu elektroenerģijas sadales sistēmu 1882. gadā ierosināja J. Hopkinsons un neatkarīgi T. Edisons. Ar šo sistēmu elektrostacijas ģeneratori tika savienoti virknē un no kopēja punkta skrēja neitrāls jeb kompensācijas vads. Tajā pašā laikā tika saglabātas parastās lampas. Tie, kā likums, tika ieslēgti starp darba un neitrālajiem vadiem, un motorus varēja ieslēgt ar lielāku spriegumu (220 V), lai saglabātu slodzes simetriju.

Trīs vadu sistēmas ieviešanas praktiskie rezultāti bija, pirmkārt, elektroenerģijas padeves rādiusa palielināšana līdz aptuveni 1200 m un, otrkārt, relatīvs vara ietaupījums (visos citos identiskos apstākļos vara patēriņš ar trīs- vadu sistēma bija gandrīz uz pusi mazāka nekā ar divu vadu sistēmu).

Lai regulētu spriegumu trīs vadu tīkla atzaros, tika izmantotas dažādas ierīces: regulēja papildu ģeneratorus, sprieguma dalītājus, jo īpaši Mihaila Osipoviča Dolivo-Dobrovolska sprieguma dalītājus, kas ir kļuvuši plaši izplatīti, un uzlādējamās baterijas. Trīs vadu sistēma tika plaši izmantota gan Krievijā, gan ārzemēs. Tas saglabājās līdz 20. gadsimta 20. gadiem, un dažos gadījumos to izmantoja vēlāk.

Vairāku vadu sistēmu maksimālā versija bija piecu vadu līdzstrāvas tīkls, kurā tika izmantoti četri virknē savienoti ģeneratori un spriegums tika četrkāršots. Strāvas padeves rādiuss palielinājās tikai līdz 1500 m. Tomēr šī sistēma netika plaši izmantota.

Trešais veids, kā palielināt barošanas avota rādiusu, bija akumulatoru apakšstaciju būvniecība. Baterijas tajā laikā bija obligāts katras spēkstacijas papildinājums. Tie aptvēra maksimālās slodzes. Uzlādējot dienas laikā un vēlu vakarā, tie kalpoja kā rezerve.

Tīkli ar akumulatoru apakšstacijām ir kļuvuši diezgan plaši izplatīti. Piemēram, Maskavā 1892. gadā augšējā tirdzniecības rindās (tagad GUM) tika uzbūvēta akumulatoru apakšstacija, kas atrodas 1385 m attālumā no Georgievskas centrālās stacijas. Šajā apakšstacijā tika uzstādītas baterijas, kas darbināja aptuveni 2000 kvēlspuldžu.

19. gadsimta pēdējās divās desmitgadēs. Tika uzbūvētas daudzas līdzstrāvas elektrostacijas, un ilgu laiku tās nodrošināja ievērojamu daļu no kopējās elektroenerģijas ražošanas. Šādu elektrostaciju jauda reti pārsniedza 500 kW agregātu jauda parasti bija līdz 100 kW.

Visas iespējas palielināt strāvas padeves rādiusu ar līdzstrāvu tika ātri izsmeltas, it īpaši lielajās pilsētās.

XIX gadsimta 80. gados. Sāk būvēt maiņstrāvas elektrostacijas, kuru ieguvumi elektroapgādes rādiusa palielināšanai bija nenoliedzami. Ja neskaita 1882.–1883. gadā Anglijā celtās maiņstrāvas bloku stacijas, tad, šķiet, par pirmo pastāvīgi darbojošos maiņstrāvas elektrostaciju var uzskatīt Growner Gallery elektrostaciju (Londona). Šajā stacijā, kas nodota ekspluatācijā 1884. gadā, tika uzstādīti divi W. Siemens maiņstrāvas ģeneratori, kas caur virknē savienotiem transformatoriem J.D. Golyar un L. Gibbs strādāja pie galerijas apgaismojuma. Diezgan ātri tika identificēti transformatoru sērijveida pieslēguma trūkumi un jo īpaši pastāvīgās strāvas uzturēšanas grūtības, un 1886. gadā šī stacija tika rekonstruēta pēc S.Ts projekta. Ferranti. W. Siemens ģeneratori tika aizstāti ar S.Ts. Ferranti ar jaudu 1000 kW katrs ar spaiļu spriegumu 2,5 kV. Transformatori, kas ražoti pēc S.Ts. Ferranti tika savienoti paralēli ķēdei un kalpoja, lai samazinātu spriegumu patērētāju tiešā tuvumā.

1889.–1890 S.Ts. Ferranti atgriezās pie elektroenerģijas piegādes problēmas Londonā ar mērķi nodrošināt elektrību Londonas Sitijas apgabalā. Sakarā ar augsto zemes cenu pilsētas centrā, tika nolemts būvēt spēkstaciju vienā no Londonas nomalēm Deptfordā, kas atrodas 12 km attālumā no pilsētas. Acīmredzot, tik lielā attālumā no elektroenerģijas patēriņa vietas elektrostacijai bija jāģenerē maiņstrāva. Šīs iekārtas būvniecības laikā tika izmantoti jaudīgi augstsprieguma ģeneratori (10 kV) ar jaudu 1000 ZS. Deptfordas spēkstacijas kopējā jauda bija aptuveni 3000 kW. Četrās pilsētas apakšstacijās, kuras baro četras galvenās kabeļu līnijas, spriegums tika samazināts līdz 2400 V, bet pēc tam patērētājiem (mājās) - līdz 100 V.

Piemērs lielai hidroelektrostacijai, kas piegādāja apgaismojuma slodzi vienfāzes ķēdē, ir stacija, kas celta 1889. gadā pie ūdenskrituma netālu no Portlendas (ASV). Šajā stacijā hidrauliskie motori darbināja astoņus vienfāzes ģeneratorus ar kopējo jaudu 720 kW. Turklāt elektrostacijā tika uzstādīti 11 ģeneratori, kas īpaši paredzēti loka lampu darbināšanai (100 lampas uz ģeneratoru). Enerģija no šīs stacijas tika pārraidīta 14 jūdžu attālumā uz Portlendu.

Pirmo maiņstrāvas spēkstaciju raksturīga iezīme ir atsevišķu mašīnu izolēta darbība. Ģeneratoru sinhronizācija vēl nebija veikta, un no katras mašīnas pie patērētājiem nonāca atsevišķa ķēde. Ir viegli saprast, cik neekonomiski šādos apstākļos izrādījās elektrotīkli, kuru izbūvei bija nepieciešams milzīgs daudzums vara un izolatoru.

Krievijā lielākās maiņstrāvas stacijas tika uzceltas 19. gadsimta 80. gadu beigās un 90. gadu sākumā. Pirmo centrālo elektrostaciju uzbūvēja Ungārijas uzņēmums Ganz and Co.? Odesā 1887. gadā. Galvenais enerģijas patērētājs bija jaunā teātra vienfāzes elektriskā apgaismojuma sistēma. Šī spēkstacija savam laikam bija progresīva struktūra. Tajā bija četri ūdens cauruļu katli ar kopējo jaudu 5 tonnas tvaika stundā, kā arī divi sinhronie ģeneratori ar kopējo jaudu 160 kW pie spaiļu sprieguma 2 kV un frekvenci 50 Hz. No sadales paneļa enerģija tika ievadīta 2,5 km garā līnijā, kas veda uz teātra transformatoru apakšstaciju, kur spriegums tika samazināts līdz 65 V (kam bija paredzētas kvēlspuldzes). Elektrostacijas aprīkojums savam laikam bija tik attīstīts, ka, neskatoties uz to, ka par kurināmo kalpoja importētās Anglijas ogles, elektrības izmaksas bija zemākas nekā vēlākajās Sanktpēterburgas un Maskavas elektrostacijās. Degvielas patēriņš bija 3,4 kg/(kWh) [Sanktpēterburgas elektrostacijās 3,9–5,4 kg/(kWh)].

Tajā pašā gadā Tsarskoje Selo (tagadējā Puškina pilsēta) sāka darboties līdzstrāvas spēkstacija. Gaisvadu tīkla garums Carskoje Selo jau 1887. gadā bija aptuveni 64 km, savukārt divus gadus vēlāk kopējais "1886. gada biedrības" kabeļu tīkls Maskavā un Sanktpēterburgā bija tikai 115 km. 1890. gadā Carskoje Selo spēkstacija un tīkls tika rekonstruēti un pārcelti uz vienfāzes maiņstrāvas sistēmu ar spriegumu 2 kV. Pēc laikabiedru domām, Carskoje Selo bija pirmā pilsēta Eiropā, kuru apgaismoja tikai elektrība.

Lielākā spēkstacija Krievijā vienfāzes maiņstrāvas sistēmas piegādei bija stacija Vasiļevska salā Sanktpēterburgā, ko 1894. gadā uzbūvēja inženieris N.V. Smirnovs. Tā jauda bija 800 kW un pārsniedza jebkuras tajā laikā pastāvošās līdzstrāvas stacijas jaudu. Kā galvenie dzinēji tika izmantoti četri vertikālie tvaika dzinēji ar jaudu 250 ZS. katrs. 2000 V maiņstrāvas sprieguma izmantošana ļāva vienkāršot un samazināt elektrotīkla izmaksas un palielināt barošanas rādiusu (vairāk nekā 2 km ar līdz 3% sprieguma zudumu galvenajos vados, nevis 17–20% līdzstrāvas tīklos). Tādējādi centrālo staciju un vienfāzes tīklu ekspluatācijas pieredze ir parādījusi maiņstrāvas priekšrocības, bet tajā pašā laikā, kā jau minēts, tā ir atklājusi tās izmantošanas ierobežojumus. Vienfāzes sistēma bremzēja elektriskās piedziņas attīstību un sarežģīja to. Piemēram, pieslēdzot jaudas slodzi Deptfordas stacijas tīklam, uz katra sinhronā vienfāzes motora vārpstas bija papildus jānovieto paātrinājuma maiņstrāvas kolektora motors. Ir viegli saprast, ka šāda elektriskās piedziņas sarežģītība padarīja tās plašas izmantošanas iespēju ļoti apšaubāmu.