Глава IV. План работ по электрификации района.

Глава IV. План работ по электрификации района

Исходя из вышеприведенных соображений о потребности механической и электрической энергии в связи с намеченной производственной программой на ближайшее десятилетие и наличия возможных источников энергии в районе, переходим к изложению намеченного общего плана электрификации бассейна.

В основу задачи по восстановлению народного хозяйства постановлено в первую голову восстановление транспорта как основного нерва хозяйственной жизни страны.

Для восстановления транспорта нужно иметь топливо и исправный подвижной состав. Наш донецкий уголь является и еще долго будет являться одним из главных сортов топлива для южной сети наших железных дорог. Для восстановления подвижного состава нужен металл, главным поставщиком которого также является и будет в будущем Донецкий бассейн.

Таким образом, в первую очередь должно быть обращено внимание на увеличение добычи угля и металла. Увеличение добычи должно идти путем организации той и другой отрасли промышленности и применения в самом широком размере механических приспособлений.

Этим намечается первоочередная задача электрификации в Южном районе, значительно облегчаемая особыми благоприятными условиями.

Наличие большого числа станций на угольных рудниках и металлургических заводах, расположенных на сравнительно близких друг от друга расстояниях в некоторых районах Донецкого бассейна, как, например, в Юзово-Макеевском, Алмазно-Марьевском и Центральном, дает возможность, не прибегая к их коренному переустройству, объединить их работу на общую сеть, что позволяет, во-первых, распространить действие общей сети на весь район для снабжения ныне еще не электрифицированных рудников и для усиления еще недостаточно оборудованных; во-вторых, путем комбинации имеющихся на станциях резервных машин увеличить общую рабочую мощность на 25‑30%.

Как видно из подробной записки об использовании существующих станций, в 1914 г. мощность станций, установленных на рудниках в Юзово-Макеевском районе, составляла в общем 35 850 кВт, из коих мощность трехфазного тока была 31 400 кВт. В Алмазно-Марьевском районе общая мощность станций составляла 14 500 кВт, причем 10 150 кВт трехфазного тока, наконец, в Центральном районе мощность станций составляла 7 200 кВт, из них трехфазного тока — 7 200 кВт.

Таким образом, только в трех указанных районах имелось установленных на электрических станциях машин трехфазного тока 48 750 кВт.

Кроме того, на металлургических заводах, расположенных в этих районах, имелось станций с установленной мощностью около 29 500 кВт, большей частью также трехфазного тока.

Согласно сделанным предварительным подсчетам является возможным путем установки на каждой из этих станций повышающих трансформаторов объединить работу подстанций на общую сеть напряжения порядка 35‑40 тыс. вольт, при помощи которой могут быть обслужены все лежащие в районе рудники, а также имеющиеся в районе поселения.

Предполагаемое объединение действий этих станций и устройство общей сети не явится лишь временным сооружением, но и в будущем явится звеном общей сети электропередач для обслуживания районов.

Выше было указано, что одним из источников энергии в районе являются коксовые и колошниковые газы, получаемые при производстве кокса и чугуна, т. е. как бы побочными продуктами.

Так как указанные выше районы являются как раз наиболее важными центрами как добычи коксовых углей, так и крупного производства чугуна, весьма естественным выводом напрашивается использование этих побочных продуктов на существующих уже станциях. По данным 1914 г., 26 угольных предприятий и 4 металлургических завода, расположенные в вышеупомянутых трех районах, имели коксовые печи, рассчитанные на производительность в 313,4 млн. пуд. кокса, соответствующую 418,2 млн. пуд. коксовых углей. Переработка этих углей дает такое количество свободных газов, которое при использовании их в газовых двигателях соответствовало бы 862 млн. кВтч, а при использовании в котлах при паровых турбинах — 561,1 млн. кВтч.

Если предположить, что практически будет использовано только 25% этих газов, то существующие станции в состоянии были бы дать около 140 млн. кВтч.

Использование же колошниковых газов пяти металлургических заводов, находящихся в районах, дает возможность получить в худшем случае еще 501 млн. кВтч, или, считая те же 25%, — 125 млн. кВтч. Таким образом, существующие станции, приспособленные для использования коксовых и колошниковых газов, дают возможность получить 265 млн. кВтч, не затрачивая для этого специального топлива, что соответствует экономии около 16‑17 млн. нормального 7 000‑калорийного угля, могущего поступить на удовлетворение других общегосударственных нужд.

В менее благоприятных условиях находятся районы добычи антрацитовых углей. Если не считать Александровско-Грушевский антрацитовый район с имеющейся на рудниках бывш. Парамонова крупной станцией, остальные районы сравнительно слабо оборудованы. Между тем в силу изложенных ранее соображений необходимо все усилия сосредоточить на увеличении добычи именно антрацитовых углей. Отбросы, получаемые при добыче этих углей (штыб), представляют именно тот род топлива, который наиболее рационально сжигать в районных электрических станциях.

Ввиду того что постройка большой районной станции потребует большого времени, необходимо немедленно же приступить к постройке временной станции мощностью в 8‑10 тыс. кВт с тем, однако, чтобы эта станция могла быть развита в будущем в крупную районную станцию. Наиболее подходящим местом для такой станции явится, по-видимому, пункт, лежащий между Боково-Хрустальским и Чистяковским антрацитовыми районами.

Помимо вышеуказанных двух мер, к осуществлению которых необходимо приступить в срочном порядке, дальнейшее обследование Донецкого бассейна должно показать еще возможность объединения существующих или начатых постройкой отдельных станций в других районах, например в Екатеринославском, Орловском и т. д.

Выяснив так называемые пожарные меры по электрификации собственно Донецкого бассейна, посмотрим, каким образом вырисовывается план снабжения электрической энергией всего Южного района.

Как видно из карты, на которой показано распределение мощностей, потребных к концу намеченного десятилетнего периода, потребление энергии сосредоточивается собственно в Донецком бассейне, а также в районе Днепра.

Западная же и северная части Южного района помимо отдельных пунктов, где имеется более или менее развитая промышленность, являются в настоящее время преимущественно земледельческими с очень слабо развитой промышленностью. Принимая во внимание громадную потребность страны в электрической энергии и ограниченные возможности как в техническом, так и в экономическом отношении для широкой и быстрой электрификации, необходимо обратить главное внимание на те районы, где электрификация может дать немедленные результаты для народного хозяйства. Такими районами являются, как было уже указано выше, собственно Донецкий и Приднепровский, где имеются уже в значительной степени готовые потребители электрической энергии, а также и источники таковой.

Ввиду этих соображений в настоящее время намечается сооружение районных станций и высоковольтных электропередач лишь для этих частей Южного района.

При определении наиболее рациональных мест для районных станций на угле в пределах Донецкого бассейна были приняты следующие соображения:

1. Районные станции должны позволить в возможно короткое время поднять добычу угля в тех районах, где в настоящее время не имеется достаточно крупных установок, могущих быть использованными для этой цели. В то время как в районах добычи курных углей увеличение добычи может быть организовано путем использования существующих рудничных и заводских установок, район антрацитовых углей лишен таковых, тогда как главное увеличение добычи угля должно происходить именно за счет антрацита.

Это обстоятельство, а также и то соображение, что наиболее рациональным и экономически выгодным является антрацитовый штыб, диктует сооружение первой районной станции именно в районе антрацитовых углей.

2. Ввиду невозможности одновременного осуществления нескольких районных станций станции должны быть так расположены и сеть электропередач так спроектирована, чтобы впредь до постройки следующих станций все те районы, производительность которых должна быть увеличена, могли быть обслужены первоочередными станциями.

3. Расположение станций должно быть таково, чтобы при развитии обслуживаемых ими сетей таковые по возможности не требовали крупных переустройств при осуществлении окончательного плана электрификации района.

4. Местоположение станций должно быть согласовано с местом добычи тех сортов углей, которые являются наиболее рациональными в качестве топлива для районных станций.

5. Должны быть приняты во внимание условия снабжения станций достаточным количеством воды для охлаждения.

6. Станции должны быть по возможности в центре присоединения к ним потребителей электрической энергии.

Как видно из этих соображений, наиболее рациональными сортами угля, могущими служить топливом для районных станций Донецкого бассейна, являются:

Антрацитовый штыб, калорийность коего достигает до 4 500‑5 тыс. калорий, тощие угли с малым выходом летучих веществ, но с высокой калорийностью и малой зольностью и мелочь длиннопламенных углей с довольно значительной зольностью (4‑10%) и довольно большим содержанием серы (3,5%). Районы расположения этих сортов углей показаны на карте. Антрацитовые угли сосредоточены в Боково-Хрустальном и Чистяковском районах и к востоку от них между ст. Дебальцево и Зверево. Кроме того, имеются антрациты к югу от железной дороги Лихая — Царицын, пока мало обследованные.

Тощие угли, представляющие переходную стадию между курными и антрацитовыми углями, расположены на юго-востоке от бывших. концессий Русско-Бельгийского Общества, вблизи ст. Дебальцево, к северу от ст. Петровеньки, близ ст. Лихой, вблизи ст. Мослино, Иловайская, Харциск и пр. и вблизи ст. Волынкино.

Длиннопламенные угли, находящиеся в районе Лисичанска, частью в районе Гришино, наряду с очень хорошими курными углями.

Снабжение водой ввиду общего характера Донецкого бассейна представляет вообще довольно большие затруднения. Сравнительно благополучно разрешается вопрос в Белокалитвенском и Лисичанском районах (Северный Донец). Несколько худшие, но все еще допустимые условия представляет Гришинский район, где имеются мелкие реки (Волчья, Соляная и др.). Гораздо труднее дело обстоит в районе антрацитовых и тощих углей, где придется сооружать особые водоемы путем постройки плотин для каптажа ручьев и мелких рек.

Это обстоятельство должно быть принято во внимание в комбинировании работы проектируемых станций.

В соответствии с предыдущими соображениями возможно характеризовать намеченные для постройки станции места следующим образом:

Лисичанский район. Достаточное количество воды. Уголь, хотя и плохого качества, но имеющий некоторую ценность для вывоза.

Гришинский район. Возможность удовлетворения водой без очень крупных сооружений. Хорошие сорта угля, ценные для вывоза, наряду с более плохими. Отсутствие достаточно развитой добычи угля для удовлетворения станций в ближайшее время.

Антрацитовый район. Затруднение в снабжении водой и необходимость создания искусственных водоемов. Обилие малоценного для вывоза топлива (штыб), являющегося отбросом при добыче антрацита. Существующая добыча обеспечивает на первое время районную станцию топливом.

Белокалитвенский район. Обеспеченность водой. Наличие вблизи антрацитовых залежей, но с мало развитой добычей.

Помимо указанных выше сортов углей, могущих служить непосредственным топливом для районных станций, источником производства энергии в Донецком бассейне могут служить и побочные продукты металлургической и коксовой промышленности, о чем было уже указано выше, причем здесь возможна комбинация работы существующих рудничных и заводских станций с районными.

Если принять во внимание, что при производстве чугуна и кокса выход как доменных, так и коксовых газов происходит равномерно и беспрерывно, расход же таковых для нужд производства и для электрических станций является неравномерным, причем получается избыток газов, могущих быть использованными для производства энергии, то мыслима следующая схема: существующие электрические станции на заводах и коксовых печах работают беспрерывно при полной своей мощности, отдавая производимую ими энергию в общую сеть электропередач. Все установки заводов и обслуживание коксового производства также присоединены к общей сети. Ввиду неравномерности нагрузки присоединенных установок будут моменты, когда часть энергии, производимой местными станциями, будет отдаваться в сеть. В моменты же перегрузок недостающая энергия будет подаваться от районной станции.

Выше было уже указано, что только в трех районах коксовых углей таким образом, не затрачивая специального топлива, можно получить свыше 250 млн. кВтч. При дальнейшем развитии и коксового производства количество получаемой, таким образом, энергии может быть значительно увеличено.

На основании предыдущих соображений и в соответствии с намеченным производственным планом на ближайший десятилетний период были определены величины мощности на местах потребления, показанные на карте. Так как нельзя ожидать, что вся потребная мощность будет присоединена к районным станциям, то были приняты в зависимости от характера производства коэффициенты присоединения.

В зависимости от определившихся, таким образом, нагрузок и наиболее подходящих для сооружений станций мест намечены следующие четыре станции:

I. Станция в антрацитовом районе Боково-Хрустальный — Чистяково мощностью в 230 тыс. кВт, находящаяся в точке схождения линий нагрузок: а) Зверево — Лихая — Белая Калитва, б) Луганск — Славяносербск — Алчевская — Марьевка — Лисичанск — Харьков, в) Енакиево — Магдалиновка — Дружковка, г) Макеевка — Юзово — Гришино с ответвлениями на Мариуполь и д) линия на Таганрог и Ростов.

Эта станция должна обслуживать на первое время всю потребность бассейна в течение периода электрификации, причем по достижении ею нагрузки выше 100 тыс. кВт ввиду затруднений в снабжении водой станция эта должна быть дублирована, но в том же районе.

II. Станция в районе Лисичанска мощностью в 160 тыс. кВт, подлежащая постройке вслед за первой и работающая на ближайший район сети, указанный выше.

III. Станция в Белокалитвенском районе мощностью в 160 тыс. кВт. Время постройки этой станции обусловится временем электрификации железной дороги Лихая—Царицын и развитием угольной промышленности этого района.

IV. Станция в районе Гришино мощностью в 120 тыс. кВт. Время постройки этой станции также главным образом будет обусловлено временем электрификации железнодорожной магистрали и развитием промышленности района.

При достижении предельных нагрузок этих четырех станций и использовании существующих заводских станций дальнейшие станции намечаются в зависимости от роста и расположения нагрузок, и вероятно, что пятая угольная станция будет построена в районе станции Дебальцево.

На карте намечены и общая схема высоковольтных передач и места главных трансформаторных подстанций с показанием примерной их мощности. Конфигурация сети представляет собой большой треугольник с вогнутыми сторонами, в вершинах которого будут находиться Лисичанская, Гришинская, Белокалитвенская станции. Вблизи центра треугольника располагается антрацитовая станция, соединенная электропередачами, частью непосредственно, частью через Дебальцевский узел, с тремя остальными станциями.

Общая мощность четырех станций составляет около 670 тыс. кВт. Количество потребной энергии составит, включая потери, около 3 тыс. млн. кВтч, причем около 400 млн., а может быть и более, будут получаться как продукты отходящих доменных и коксовых газов.

Выгоды указанного расположения станций и линий передач представляются в следующем: значительно удешевляется стоимость сети, обеспечивается непрерывность отпуска энергии, достигается рациональная комбинация работы станций в связи с характером потребляемого топлива и количества охлаждающей воды.

При возможности перебросок нагрузок с одной станции на другую с точки зрения потребления наиболее выгодного топлива — антрацитового штыба — основную нагрузку должны нести антрацитовая станция и станция на тощем угле, в то время как станции в Лисичанском и Гришинском районах, основанные на сортах угля, имеющих известную ценность как возможных к вывозу, являются в этом отношении менее выгодными. С другой стороны, антрацитовая станция будет ограничена в своей мощности размерами запаса воды. Наиболее заметное ограничение этой мощности будет летом и осенью при более высокой температуре воды. В эти периоды возможность передачи части нагрузки на Гришинскую и Лисичанскую станции будет иметь большое значение в общем плане эксплуатации всей системы. Возможность переброски нагрузок с одной станции на другие имеет еще одно очень существенное значение в смысле возможности уменьшить резервные машины на всех станциях и ограничить резерв очень минимальной величиной, например 10%.

Помимо вышеуказанных четырех угольных станций, расположенных собственно в Донецком бассейне, для обслуживания Приднепровского района, Криворожского района и северной части Таврической губернии предположено соорудить мощную гидроэлектрическую станцию у города Александровска.

Как видно из подробных соображений, мощность этой станции может быть доведена до 850 тыс. кВт. Имея, однако, в виду, что энергию этой станции предположено применить на государственные сооружения, требующие для их осуществления довольно значительного периода времени, мощность таковой к концу 10‑летнего периода определяется пока в размере 330 тыс. кВт, причем, конечно, все сооружения строительного характера должны быть закончены к этому же сроку в таком виде, чтобы установка турбин и всего электротехнического оборудования для дальнейшего увеличения мощности этой станции была возможна без особых затруднений.

Александровская гидроэлектрическая станция будет обслуживать, во-первых, крупный промышленный центр, который, без сомнения, создастся в непосредственной близости станции в связи с устройством здесь же внутреннего каботажного порта, затем весь Екатеринославский заводский район, Криворожский рудный район, мелиоративные работы вдоль нижней части реки Днепра, Херсон и Николаев.

В соответствии с установленными нагрузками намечены и линии передачи, показанные на карте.

Как видно из той же карты, намечена и линия электропередачи для соединения Александровской станции с сетью электропередач, обслуживаемых угольными районными станциями Донецкого бассейна, что позволяет в случае необходимости передавать часть энергии от гидроэлектрической станции в этот район. Очень большое расстояние этой станции от мест расположения главных нагрузок Донецкого бассейна и очень благоприятные экономические условия эксплуатации районных станций на дешевых сортах угля не представляют особых выгод с экономической точки зрения для передачи большого количества энергии от гидроэлектрической станции. Как видно из сделанных примерных подсчетов, основанных на принятых до сих пор нормах учета производства и погашения затраченных на сооружения капитальных сумм, стоимость 1 кВтч энергии, переданной от Александровской станции в Гришино, при условии очень выгодной нагрузки (т. е. передача 50 тыс. кВт) и продолжительной работе таковой, составила бы около 0,5 коп., в то время как стоимость энергии, отпущенной от паровой станции, составляла бы от 0,68 до 0,88 коп. при самостоятельной ее работе. При комбинированной же работе гидравлической и паровой станций стоимость энергии составляла бы от 0,86 до 1,03 коп. Стоимость эта понижается до 0,65‑0,79 коп., если участие паровой станции будет несколько ниже, т. е. если половина нагрузки будет передана на гидроэлектрическую станцию.

Эти соображения не должны, однако, служить основанием к тому, чтобы отказаться от мысли осуществить соединение сетей, обслуживаемых гидроэлектрической и паровой станциями. Состояние наших угольных запасов в общегосударственном масштабе таково, что обстоятельства могут заставить государство проводить самую строгую экономию в их расходовании. Имея же в своем распоряжении такой мощный источник электрической энергии, как Днепровские пороги, нужно предвидеть возможность использования такового в возможно большем масштабе, даже если бы по теоретическим подсчетам передача электрической энергии обошлась дороже, чем энергия, получаемая за счет расходования угольных запасов. Масштабы общества капиталистического и планомерно-хозяйственного здесь должны резко разойтись.

На карте одновременно с указанием расположения мест районных станций и направления главных линий электропередач показано и примерное распределение трансформаторных станций, понижающих напряжение с 110‑115 тыс. вольт. Там же указаны и примерные нагрузки на этих станциях. Ввиду того что в обслуживаемом районе будут находиться очень крупные потребители энергии, возможно, что число этих подстанций будет более указанных и что может оказаться выгодным подведение напряжения в 110 тыс. вольт к таким крупным потребителям.

Дальнейшее распределение энергии от трансформаторных подстанций к отдельным потребителям должно служить объектом специального обследования и разработки проекта. Большая густота мест потребления в районе дает все данные за то, что устройство очень разветвленной сети напряжением в 35‑40 тыс. вольт будет экономически вполне оправдано.

Единственным вопросом явилось бы создание вторичных сетей для нужд сельского хозяйства. Сделанные примерные подсчеты для двух пунктов в соответствии с числом находящихся в них дворов показывают, что при принятых нагрузках практическая возможность обслуживания сравнительно легко осуществима. Так, при длине сети в 135 км, нагрузке около 10 тыс. кВт и числе трансформаторов в 25 вес потребной меди составил около 4 250 пуд. Подобные же цифры получаем и при подсчетах другого пункта.