Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


Установка радиаторов отопления купить в москве 03-remont.ru.

Развитие систем производства и передачи электрической энергии

Электротехническая промышленность всегда рассматривалась как основная техническая база электрификации. При этом речь шла об изго- товле- нии изделий, которые лежат в основе электрического хозяйства потребителей - электрики. Электрическое хозяйство можно рассматривать поэлементно, например устройство и работу отдельного электродвигателя, затем выделять электрические цепи и системы, опираясь на классические законы ТОЭ.

Сегодня важнейшие задачи электрики следующие: из сконструированных и уже изготовленных электротехникой изделий представить некоторый образ - будущий объект, чтобы обосновать инвестиции и разработать рабочую документацию на электрическую часть объекта; выполнять строительные, монтажные, наладочные, приемо-сдаточные работы; осуществлять эксплуатацию электротехнических изделий и их электроремонт; обеспечивать электробезопасность и экологические нормы, предусматривать утилизацию продуктов жизнедеятельности электрического хозяйства и его ликвидацию (в целом или части).

Электротехническая продукция (изделия), определяемая специфической техникой, технологией, материалами и порождающая немалое экологическое воздействие, составляет материальную основу электрического хозяйства (электрики), которое, однако, не может функционировать и развиваться без различных видов обеспечения, и прежде всего без обеспечения электрической энергией.

В нашей стране развитие электроэнергетики осуществлялось в соответствии с основными принципами плана ГОЭЛРО (разработанного в 1920 г. Государственной комиссией по электрификации России): строительство электростанций по единому государственному плану, опережающее развитие тяжелой промышленности, электрификация при концентрации мощностей и централизации электроснабжения, создание на предприятии единого энергохозяйства.

Собственно план ГОЭЛРО, рассчитанный до 1935 г., был выполнен к середине 1931 г. В этот период было произведено 10 687 ГВт-ч: это меньше годового потребления крупного алюминиевого завода. Очевидна положительная роль плана ГОЭЛРО как основополагающего плана развития народного хозяйства, предусматривающего «электрификацию всей страны» (В. И. Ленин). Но если обратиться к реалиям большей части территории России, то следует признать, что к началу XXI в. «электрификация всей страны» так и не была осуществлена. Это касается не только северных и арктических регионов, занимающих 2/3 территории РФ (где проживает «лишь» 9 млн. человек), но и Центральной России, Северо-Запада, Урала и Поволжья, не го-

воря уже о Сибири и Дальнем Востоке. В российской глубинке напряжение днем может превысить 250 В, а вечером упасть до 190 В и ниже, село в 2001 г. в Тульской области без света с 11 апреля по 20 июля - рядовое явление. Речь идет о трансформации и распределении электроэнергии через воздушную однофазную ЛЭП 35-110, 6-20 кВ, трехфазную линию 0,4 кВ, линию фаза-ноль 380/220 по поселку или между поселениями для рассредоточенных отдаленных небольших единичных нагрузок с резкими суточно- климатичес-кими одновременными колебаниями нагрузки на всем множестве потребителей. Регулирование напряжения по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), осуществляемое на шинах 6-20 кВ, не обеспечивает у электроприемников требований ГОСТ к качеству электроэнергии. Технически реализуемая ныне схема электрификации от системных электрических сетей, фактические планово-ремонтные, аварийные, а сегодня и платежные ограничения, а также предупредительные отключения и обрывы при грозе, ветре, дожде и снеге не позволяют говорить о завершенности электрификации в России. Среднегодовая продолжительность отключения сельскохозяйственных потребителей (100 ч) не дает возможность говорить о развитии аграрного сектора и обрекает молодежь на миграцию, оставляя ее без работы и электронной информации.

План ГОЭЛРО был необходим (исключая последующее разрушение в 1930-х гг. действовавшей сети мелких и в 1950-х гг. средних энергоисточников), пока стояла задача индустриализации, решить которую было невозможно без гигантов металлургии, химии, машиностроения. Они, в свою очередь, требовали сооружения гигантов энергетики, строительство которых стало приоритетным. Положение изменилось в последние десятилетия, когда приоритетными стали требования потребителя. Мировые производители электротехники давно это поняли, буквально завалив потребителя не только тем, о чем он знает, но и тем, чего он и представить не мог. Сегодня специалисты-электрики должны уметь формулировать требования потребителя к изготовителям электротехнических изделий и к энергоснабжающей организации, а затем и отстаивать их. Практически это означает реализацию утверждаемого Гражданским кодексом РФ равенства таких юридических лиц, как энергоснабжающая организация и потребитель, переход от абсолютизма большой энергетики к тезису «Потребитель всегда прав».

Для повышения эффективности использования энергии важно понять, что в настоящее время качественно отличает электрическое хозяйство современного предприятия (организации) от электрического хозяйства заводов (комбинатов) времен начала индустриализации (об электрическом хозяйстве квартиры, коттеджа или офиса стало возможным говорить лишь в последние 50 лет: до 1960-х гг. его просто не было). Что есть и какой будет в XXI в. электрика промышленности и быта?

Существуют пока еще мало известные широкому кругу электриков постулаты (законы), которые обеспечивают само существование электрического хозяйства и указывают количественные параметры его устойчивости и эффективности. Оказывается, электрическое хозяйство создается (проектируется, строится), функционирует (эксплуатируется и ремонтируется) и развивается (модернизируется и технически перевооружается) не столько на основе классических законов механики и ТОЭ, сколько на основе некоторых ценологических ограничений (ограничений самоорганизации). Они утверждают необходимость математически определенных соотношений по количеству между крупным, средним и мелким или между уникальным (единичным, новым) и стандартизованным (массовым).

Исторический опыт свидетельствует, что новая теория, какие бы практические результаты она ни давала, а тем более новое мышление, не сразу овладевает массами. Формирование (построение) электрического хозяйства и закономерности его функционирования сравнительно новый объект исследования. Лишь в 1944 г. при Государственном комитете обороны была создана Госинспекция по промышленной энергетике и энергонадзору, основан журнал «Промышленная энергетика», введена должность главного энергетика на предприятиях с потребляемой мощностью от 1000 кВт (по электрической нагрузке сегодня это мелкое предприятие, где штатного электрика может не быть совсем), в высшей школе заговорили о внутризаводском электроснабжении, подготовке инженеров-электромехаников, электрификации по отраслям.

Построение электрического хозяйства в период первых пятилеток основывалось на классических представлениях, когда можно было подсчитать все режимы для каждого двигателя (электроприемника), а суммировав, получить электрическую мощность, расход энергии, объемы энергосбережения. И это было правильно и реализуемо, если в кузнечном цехе в 1930-х гг. устанавливали 11 двигателей, в механическом - 34, электроремонтном - 20, в системе водоснабжения - 25, на Центральной электрической станции (ТЭЦ) - 40 (на крупнейших заводах сейчас в 100 раз больше), а сортамент был единичен.

Количественное увеличение и качественное усложнение устанавливаемого электрооборудования и сетей электрики в 1950-1960-х гг. привели к вероятностным системно-кибернетическим представлениям. В их основе - убежденность в возможности получения данных по каждому электроприемнику и результата на основе групповых коэффициентов, в существовании среднего, в наличии отраслевых норм на единицу выпускаемой продукции (наличие математического ожидания) и возможной небольшой ошибки (конечность дисперсии) [52].

Фактически же количество устанавливаемого оборудования стремительно увеличивалось (как и его разнообразие), составив к началу XXI в. тысячи двигателей для производств, десятки тысяч двигателей общей мощностью миллионы киловольт-ампер для заводов. Добавим к этому:

а) вхождение предприятия в рыночную среду, следовательно, изготовление только пользующегося спросом товара (это ведет к разнообразию ассортимента продукции, требующему энергозатрат);

б) изменение отношения с энергоснабжающей организацией и поставщиками оборудования;

в) новый подход к инвестициям и их оценке, включая затраты на энергосбережение и повышение эффективности электрического хозяйства;

г) усиление роли предпроектных стадий и согласований, когда принимаются решения без учета данных, в частности по электроприемникам.

Устойчивое качественное электрообеспечение потребителей (и не только отдаленных) достижимо, если одновременно с сетевым строительством и реконструкцией будут сооружаться мелкие источники электроэнергии, работающие параллельно с энергосистемой или автономно. Фактически эти два направления (крупное как основа электроэнергетики, некрупное как составная часть электроснабжения электрики) должны быть гармонично увязаны.

Строительство собственных источников электроэнергии как тенденция характерно для средних и крупных металлургических, химических, машиностроительных и других предприятий, отдельных поселков и городов. Налицо их стремление уменьшить свою зависимость от энергосистем в обеспечении электричеством (и теплом: восстановление и строительство собственных котельных) путем использования вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) и установки генераторов небольшой мощности на напряжение не только 6 (10) кВ, но и 0,4 кВ. С точки зрения электрики, подобная децентрализация обостряет проблему технических условий, сформулированных в 60-е гг. прошлого века под взятые на себя электроэнергетикой, но не выполненные обязательства обеспечить всех потребителей электроэнергией при минимуме приведенных затрат. Правила пользования электрической энергией (ныне отмененные) были обязательным документом для всех пользователей (включая проектировщиков), выдача технических условий превращалась в процедуру, зачастую ущемлявшую интересы потребителей.

Строительство собственных источников электроэнергии, расширение и реконструкция электрического хозяйства, нормирование и энергосбережение во многом связаны с переходом в полном объеме ко взаимоотношениям, основанным на Гражданском кодексе РФ. Пока же равенство энергоснабжающей организации и потребителя как юридических лиц соблюдается не всегда, а переход от разрешительного к регистрационному принципу подключения лишь начинает обсуждаться. Без возможности свободной продажи потребителям электроэнергии от собственных источников по цене ниже тарифа в данном регионе, опираясь на электростанции в единицы и сотни киловатт, трудно обеспечить энергобезопасность России.

Другая проблема - качество электрической энергии. Электротехническая промышленность выпускает, например, дуговую электросталеплавильную печь и прилагаемое к ней другое сертифицированное оборудование.

Электроэнергетика обеспечивает подачу электроэнергии также в соответствии с ГОСТами. Почему же потребитель, установивший печь, сталкивается с проблемой нарушения ГОСТов? Это относится и к регулируемому электроприводу, и к другому электрооборудованию.

Потребление энергоресурсов - особый вид купли-продажи, не относящийся к сфере услуг: энергоснабжение должно осуществляться по публичному договору. Взаимоотношения «потребитель - энергосистема» - важнейшая, но сегодня не полностью рыночно упорядоченная область (в отличие от отношений «потребитель - электротехническое изделие»), хотя она во многом определяет эффективность электрического хозяйства в целом и обусловливает: прогноз параметров электропотребления на различные временные интервалы; нормирование по производствам и цехам; определение постоянной составляющей, отключений по очередям и лимитов; организацию иерархии учета и приборно-программное обеспечение, энергоаудит; создание системы энергосбережения и оценки ее результатов, существенно влияющие на себестоимость продукции.

Быть может, менее теоретически интересно, но, несомненно, более значимо практически применение нового электрооборудования, новых технологий, материалов и модернизация существующего, включая рационализацию схем электроснабжения и сетей, внедрение регулируемого электропривода, энергосберегающего электротермического и иного оборудования.

Эффективность электрического хозяйства неразрывно связана с электроремонтом, включающим в себя обслуживание, ремонт и утилизацию электрооборудования. Электроремонт не исчезнет, но со временем он должен существенно измениться, учитывая интеллектуализацию техники и технологий, высокую надежность ныне выпускаемого оборудования, распространение фирменного обслуживания, изменение соотношения между различными формами централизации, необходимость кардинального изменения системы планово-предупредительного ремонта, появление новых электроремонтных технологий, изоляционных материалов и лаков, компьютеризацию информационного обеспечения электроремонта.

Если говорить о повышении экономической эффективности электрического хозяйства (включая электропотребление) в современных условиях глобализации, то следует основываться на теориях, описывающих современный постиндустриальный мир и предлагающих адекватные критерии эффективности. На этих теориях (самоорганизации, фрактальности, техноценозов, катастроф и др.) основываются ценологические представления и математический аппарат гиперболических ^-распределений, методики по нормированию, энергосбережению, прогнозу параметров электропотребления, а также методики, включающие оценку эффективности систем электроснабжения и обеспечивающие повышение производительности труда при электроремонте).

Проблемы электрики - проблемы потребителя. Электрика с необходимостью возникла вместе с электроэнергетикой. Физическая природа электричества требовала этого: электричество в объемах промышленного электропотребления хранить нельзя, а различие времени выработки от времени потребления определяется скоростью света. Само же электроснабжение в трактовке Г. М. Кржижановского (автора плана ГОЭЛРО, позднее академика АН СССР) до сих пор понимается как выработка и транспортировка электроэнергии до границы раздела «предприятие (квартира, офис, фирма, организация) - энергоснабжающая организация». Энергосистему, можно утверждать, не интересует, где и как происходит дальнейшая передача и преобразование электроэнергии в другие виды энергии или в электроэнергию же, но с другими параметрами.

Таким образом, на потребителе «оказались завязанными» ключевые вопросы построения схемы электроснабжения внутри завода (квартиры) и эффективности электрического хозяйства объекта в целом. На практике это привело к созданию на заводах служб главного электрика. На уровне министерств были созданы Главэнерго (по отраслям), не сумевшие, однако, консолидироваться для защиты интересов потребителя. Различными по целям и задачам были, в частности, Энергосетьпроект, Теплопроект, ВНИИпромэнер- го, с одной стороны, и Тяжпромэлектропроект, Электропроект, ВНИИэлек- тропривод, ВНИИЭТО, электротехнические отделы ГИПРО - с другой.

Многие ученые и практики, начиная со времен индустриализации, когда стали формироваться электрические хозяйства, и включая последние годы, когда потерпела крах идея централизованно «дойти» до каждого электродвигателя и нагревателя, до каждой кнопки и розетки, способствовали рождению и становлению научного направления «Электрика» (которое с 2001 г. имеет ориентированный на потребителя электроэнергии и электротехнической продукции одноименный журнал).

Вступив в новое тысячелетие и столкнувшись с необходимостью управлять созданием, функционированием и развитием электрического хозяйства, ожидая революции на мировом рынке энергобизнеса, заключающейся в безусловном приоритете интересов потребителя (в том числе за счет того, что на смену электростанциям 1000-2000 МВт приходит строительство электростанций, рассчитанных на обслуживание единичных производств, организаций, домов), мы должны ответить на практически важные вопросы: что все это означает теоретически? что нового должно появиться в нашем знании? к чему мы должны адаптироваться?

Век электротехники опирался на классические представления Ньютона - Максвелла - Лоренца: тела (поля) и движение можно представить в идеальном виде; существуют жесткие причинно-следственные связи; математический аппарат - дифференциальное и интегральное исчисление: при заданных исходных данных решение однозначно и неотличимо от другого с такими же исходными данными; существует обратимость и независимость решения от времени производимых вычислений. Все выходившие ранее учебники по электроснабжению промышленных предприятий опирались именно на эти представления.

Век электроэнергетики уже имел дело с процессами и системами (классические представления первой научной картины мира имеют иерархическую структуру). Господствующее мировоззрение - вероятностные представления, восходящие к Эйнштейну - Бору, и системно-кибернетические взгляды (Богданов, Винер, Эшби, Берталанфи), реализуемые теорией больших или сложных систем, системным анализом, системотехникой, исследованием операций, теорией надежности и массового обслуживания, многоцелевой оптимизацией. Математический аппарат - теория вероятностей и математическая статистика, которые предполагали действие закона больших чисел и центральной предельной теоремы. Решение любой задачи определялось параметрами распределения, так что с заданной вероятностью находился некоторый интервал, в котором и существовало решение. Это мировоззрение нашло отражение (но в малой степени) в учебниках по электроснабжению промышленных предприятий.

Век электрики будет иметь дело со структурами ценозов и отбором (для техноценозов - информационным). В этом случае электрическое хозяйство есть слабо связанное и слабо взаимодействующее, практически бесконечное (счетное) множество изделий (целостность), конвенционно выделяемых как сообщество (ценоз), адекватно не описываемое системой показателей, тож-дественно не равное другому при совпадении показателей, необратимо развивающееся (эволюционирующее). Математический аппарат - гиперболические ^-распределения (в технике) в видовой, ранговидовой и ранговой по параметру формах, которые не дают решения в точке из-за теоретического отсутствия математического ожидания (среднего). Однако оперирование с распределением в целом позволяет решать практические задачи определения параметров электропотребления, нормирования и энергосбережения, изменения организации электроремонта и повышения эффективности электрического хозяйства в целом и по отдельным составляющим.

История электротехники и электроэнергетики

Экспертиза

на главную