История электрификации горной промышленности

ППП ? передвижной приключательный пункт

ПКРН ? передвижная комплектная распределительная наружная

ПТБ ? правила технической безопасности

ПТЭ ? правила технической эксплуатации

РП? распределительный пункт

РУ ? распределительное устройство

РВНО ? распределительное высокого напряжения одиночное

РВЛ ? рудничный взрывобезопасный люминесцентный

СКТП ? сборно-разборная трансформаторная подстанция

СРВИ ? светильник рудничный взрыво-искробезопасный

ТЭЦ ? теплоцентраль

ТЭС ? теплоэлектростанция

ТСН ? трансформатор собственных нужд

ТН ? трансформатор напряжения

УПП ? участковая понизительная подстанция

ЦПП ? центральная понизительная подстанция

ЦРП ? центральный распределительный пункт

ЯКНО ? ячейка комплектная наружная одиночная

Предисловие

Электрификация горных предприятий имеет исключительное значение как основная энергетическая база комплексной механизации и автоматизации горных работ. Современные карьеры и разрезы ? крупные потребители электрической энергии, обладающие характерными особенностями, связанными с работой машин и агрегатов в условиях горных работ. Специфика горных работ обусловила ряд специальных требований к электроснабжению предприятий и решению ряда проблем по соблюдению требований безопасности при эксплуатации электрохозяйства.

В отечественной литературе немало работ, посвященных всемирной и отечественной истории электротехники, жизни и творчеству ученых, внесших большой вклад в развитие данной науки и отрасли промышленности. Но отсутствуют работы, посвященные истории развития электрификации горных работ, хотя потребность в подобных исследованиях достаточно велика, тем более что речь идет о развитии электрификации горных работ как одной из главных составляющих любого современного производства.

Перед авторами стояла непростая задача – при небольшом количестве материала и отсутствии архивных данных, отражающих историю электрификации горных работ, создать учебное пособие.

Авторы использовали исследования М.И. Озерного, С.А. Волотковского, Л.В. Гладилина, В.И. Щуцкого, Б.П. Белых, Б.И. Заславца, В.А. Голубева, Л.А. Плащанского, С.А. Алаторцева, В.И. Серова, В.В. Школяренко, В.С. Виноградова, В.В. Дегтярева, А.Ф. Гончарова, В.А. Котлярчука, Н.Н. Чулкова и др., а также воспоминания работников энергомеханической службы бывшего производственного объединения «Красноярскуголь».

Авторы выражают благодарность за оказанную помощь заслуженному энергетику России, профессору, кандидату технических наук Я.А. Кунгсу и бывшему главному механику Ирша-Бородинского разрезоуправления В.И. Зудину.

Введение

Знание истории развития науки и техники дает возможность правильно оценить существующую обстановку в электроэнергетической отрасли, учесть опыт предшествующих поколений и развивать отрасль с учетом этих факторов.

Развитие электроэнергетики ? это мощная сила, которая влияет на жизненный уровень людей, изменяет характер общества, выступает причиной социальных перемен и направляет общественное развитие.

Слово «электричество» воспринимается в максимально широком смысле как обширнейшая область применения, включающая свойства, действия, проявление, получение, преобразование, передачу, распределение и, наконец, использование электричества как материала и энергии во всех видах.

Хотя рождение этого слова относят к эпохе античности, лишь к Х1Х в. была сформирована электрическая наука (1800–1830) и создана (1880) электрическая техника. Наука превратилась в теоретические основы электротехники (ТОЭ), а техника ? в электротехнику как отрасль промышленности и сферу деятельности, в частности в направление высшего образования.

Электротехника начиналась с изобретений и экспериментов. Так, изобретение А. Вольтом гальванического элемента (1799) и исследования накаливания проводников током (1800) позволили предсказать появление электроосвещения и электротермии, изучать электролиз, гальваностегию и гальванопластику, открыть электрическую дугу (В.В. Петров, 1802) и начать ее применение для освещения, сварки и пайки.

Введение А. Ампером (1820) понятия о направлениях тока наряду с исследованиями Ж. Био и Ф. Савари (1820) по взаимодействию тока и магнитного поля, установление закона Ома (1827) и законов Кирхгофа (1845), работы М. Фарадея по вращению проводника с током (1821) и электромагнитной индукции (1831), исследование Э.Х. Ленцом обратимости электрических машин (1833) привели к созданию сначала прообраза генератора (Фарадей, 1831), а затем и к изготовлению И. Пикси (по заказу Ампера) электромагнитного генератора постоянного и переменного тока (1832), Б.С. Якоби – электродвигателя с непосредственным вращением якоря (1884), Дж. Вулричем – генераторов для питания гальванической ванны (1842).

Самовозбуждение машин, открытое В. Сименсом (1866) вместе с Г. Уайлдом (1863), открытие явления вращающегося магнитного поля, создание системы двухфазного тока Г. Феррарис (1885) и ее развитие (Н. Тесла, 1886), изобретение П.Н. Яблочковым (1876) и И.Ф. Усагиным (1882) трансформатора, М.О. Доливо-Добровольским асинхронного двигателя с «беличей клеткой» (1882) и трехфазного трансформатора с параллельными стержнями (1891), изолирование провода шелком (Дж. Генри, 1827), применение бесшовной резиновой изоляции проводов и кабелей (В. Сименс, 1847) и кабеля со свинцовой оболочкой (Ф. Борель,1879) определили практическую значимость электрических исследований.

Таким образом, открытия в физике и поиски технических решений уже к концу Х1Х в. превратили электротехнику во вполне значимую науку и технику. Завершение формирования основ электротехники отразилось в установлении наименования электрических единиц ( СGS – 1881, SI – 1960), характеристик переменного тока (1889) и обозначений (1893) и, наконец, в образовании (1904) Международной электротехнической комиссии – МЭК. Электротехнический отдел Русского технического общества был создан в 1880 г., тогда же начал выходить журнал «Электричество».

С точки зрения мировой истории именно развитие электротехники и ее экспансия во все отрасли техники, а затем и быта привело к развитию электроэнергетики, которая была сформирована в 1870– 1930 гг. (до этого считали технико-экономически бесперспективным создание и электродвигателя, и электрического генератора).

В 1924 г. был образован Мировой энергетический комитет (МИРЭК), призванный решать проблемы большой энергетики.

Можно выделить некоторые события становления большой энергетики:

• Г. Уайлд исследовал синхронизацию двух генераторов переменного тока (1868);

• З.Т. Грамм (1873) изготовил локомобильно-электрогенераторную установку для электроснабжения предприятия;

• Ф.А. Пироцкий исследовал передачу электричества, а Д.А. Лачинов теоретически обосновал вопрос о передаче большого количества электричества на большое расстояние;

• на первом Всемирном конгрессе электриков (1881) с докладом «О передаче и распределении электрических токов» выступил М. Депре, который позднее (1882) построил первую линию электропередачи постоянного тока высокого напряжения (2,4 кВ, 57 км).

• М.О. Доливо-Добровольский соорудил (1891) трехфазную ЛЭП с междуфазным напряжением 13 760–15 200 В для передачи 200 кВт (генератор 210 кВА, 86-95 В, повышающий трансформатор 150) на 175 км;

• Дж. Лейн-Фокс (1880) изобрел первые счетчики электроэнергии. В Англии были введены первые правила устройства электроустановок;

• Г. Феррарис (1884) ввел понятие коэффициента мощности, Э. Томпсон (1886) применил защитное заземление;

• А.Э. Кеннели (1886) получил зависимость между сечением проводника и длительно допустимым током нагрузки;

• П. Бушеро установил (1898) конденсаторы для компенсации реактивной мощности;

• В. Петерсен предложил (1917) систему компенсации емкостных токов замыкания на землю;

• область устойчивости параллельной работы энергосистем (1920) основополагающими теоретическими работами определил А.А. Горев;

• В.М. Монтсингер (1930) сформулировал основные закономерности между температурой обмотки, нагрузкой и сроком службы силовых трансформаторов;

• И.А. Сыромятников внедрил (1937) самозапуск электродвигателей при кратковременном перерыве питания.

Предпосылкой бурного развития электрификации послужило создание М.О. Доливо-Добровольским трехфазных синхронных генераторов и трансформаторов. Убедительной демонстрацией преимуществ трехфазных цепей была знаменитая Лауфен – Франкфуртская электропередача (1891), сооруженная при активном участии М.О. Доливо-Добровольского. С этого времени возникают мощные электростанции, возрастает напряжение электропередач, возникают новые конструкции электрических машин, аппаратов и приборов. Электродвигатель занимает господствующее положение в системе промышленного электропривода.