Часть III. Соображения об утилизации существующих в Северном районе электрических станций.

Часть III. Соображения об утилизации существующих в Северном районе электрических станций

1. Использование существующих городских, заводских, фабричных и частных электрических станций для снабжения электрической энергией прилегающих районов

Введение. В применении к Северному району поставленная задача, естественно, распадается на две. Во-первых, необходима реформа электрического хозяйства больших городов (в Северном районе — Петрограда) в направлении объединения кабельных сетей отдельных обществ и городских станций в одну общую сеть в связи с рационализацией питания такой объединенной сети, т. е. развитием наиболее совершенных и легко обслуживаемых топливом станций и закрытием или сокращением работы остальных путем остановки более мелких и менее совершенных агрегатов.

Преимущества такого плана сводятся к следующему: повышается коэффициент полезного действия генерации энергии. Увеличивается выработка энергии при данном максимуме мощности, т. е. возрастает коэффициент использования станции или сети станции. Облегчается подвоз топлива, так как главная масса его должна идти по одному направлению вместо нескольких, что позволит применить механизацию или электрификацию его транспорта. Упрощается управление устройствами, служащими для снабжения, благодаря их концентрации.

При осуществлении подобного плана, естественно, освобождается ряд электрических устройств второго класса, которые, однако, могут сыграть серьезную роль в самой первой очереди программы электрификации района. Использование этих станций на месте их нахождения почти ни в каких случаях невозможно; необходим, как общее правило, их перенос в те местности и промышленные центры, где электрификация существующей уже промышленности может с наименьшими дополнительными затратами дать в кратчайшее время максимальный эффект. При выборе мест, куда должны быть эвакуированы освобождающиеся таким образом мощности второго класса, надлежит руководствоваться как спешностью электрификации данной отрасли промышленности, так и возможным приспособлением с наименьшими затратами переносимого оборудования к электрифицируемой отрасли промышленности.

2. Объединение петроградских станций

Во всем районе, кроме Петрограда, нет таких промышленных сосредоточий, которые обслуживались бы больше чем одной электрической станцией. Иначе обстоит дело с Петроградом. Здесь история города оставляет нам в наследство больше 200 отдельных электрических станций, из коих 44 обладают мощностью больше 500 кВт каждая. Самые городские нужды и поныне обслуживаются несколькими станциями и сетями, объединение коих благодаря различию напряжений и рода тока представляет технически довольно трудную задачу. Решение ее отчасти облегчается работой бывш. Общества 1886 г., которое, будучи экономически сильнейшим, захватило значительную долю абонентов, и притом крупнейших по мощности и потреблению (моторная нагрузка). Дальнейший толчок в этом же направлении дала милитаризация петроградской промышленности и недостаток топлива, чувствовавшийся в последние годы войны и вынуждавший отдельные предприятия искать освобождения от заботы о снабжении себя топливом путем присоединения к центральной станции.

В 1898 г. при Центральном электротехническом совете было образовано Бюро по электрификации, которым и был выработан план объединения петроградских станций[1]. План этот сводился в основных чертах к преобразованию станции Фонтанка, 114 (бывш. Бельгийского общества) в подстанцию, для чего к ней прокладывались три трехфазных кабеля 3×70 мм². Станцию Новгородская, 14 (бывш. “Гелиос”) предполагалось сохранить в качестве резерва в часы наибольшей нагрузки, перемотав ее генераторы на трехфазные. Предусматривалось соединение станций как со станцией Обводный канал, 76, так и с ее 20 тыс. вольтовым кабельным кольцом дополнительными фидерами на 20 тыс. и 6 тыс. вольт, рассчитанными на максимальную нагрузку 1918 г. Однофазные распределительные устройства станции переделывались на трехфазные; устанавливались трансформаторы, связывавшие напряжение сети Общества 1886 г. с сетями преобразуемых станций. Кроме того, был предварительно намечен план ликвидации трамвайной станции как самостоятельной, осуществление коего требовало, однако, значительных работ ввиду разницы в числе периодов тока (трамвайная станция имеет 25 периодов в секунду). План этот нужно рассматривать как первый шаг на пути рационализации питания Петрограда; некоторые его детали, например перемотка генераторов станции бывш. “Гелиос” на трехфазный ток, оказалась впоследствии нецелесообразной, вследствие чего в последних предположениях станция эта сохраняется как однофазная; ее ликвидация ставится в зависимость от возможности достаточно быстрого развития районной станции.

План этот в общем был согласован и с предположениями о питании Петрограда энергией по большой программе, т. е. в предположении значительного развития как спроса на энергию, так и возможности его покрытия.

Именно предположено было, что до начала подачи энергии от системы Волхов — Свирь, каковая предположена была согласно заявлениям представителей строительств в 1924 г., покрытие всего спроса на энергию будет произведено станциями бывш. “Гелиос” (до 15 тыс. кВт), трамвайной (до 17 500 кВт), Обводный Обводный канал, 76 (30 тыс. кВт до 1922 г. и 40 тыс. кВт до 1924 г.) и Уткина Заводь (10 тыс. кВт в 1920 г., 20 тыс. кВт в 1921 г. и 40 тыс. кВт в последующие годы).

В 1923 г. предположено было альтернативно или дальнейшее развитие этой станции на 20 тыс. кВт, или постройка станции такой же мощности на одном из близлежащих торфяных болот.

Таким образом, получалась возможность в 1923 г. покрыть еще без помощи гидравлической энергии максимум приблизительно в 130 тыс. кВт который соответствовал ожидаемому к этому времени спросу. Однако с началом подачи энергии от Волхов-Свирской системы получался сразу избыток мощности, который позволял закрыть в 1924 г. трамвайную станцию и “Гелиос”, а в 1925 г. и станцию Обводный канал, 76. Оборудование последней предполагалось за время избытка мощности перенести на одну из торфяных станций на местном топливе. Таким образом, план Бюро по электрификации базируется при полном развитии сети главным образом на районной станции Уткина Заводь как на резервной станции в непосредственной близости к Петрограду.

В согласии с этим планом находился и план ГОЭЛРО по Северному району, предусматривающий постройку районной станции на 60 тыс. кВт и станцию на Назиевских болотах мощностью тоже в 60 тыс. кВт.

Ближайший план электроснабжения Петрограда на основе работ Бюро по электрификации представляется в таком виде:

* В число потребителей не включена Ораниенбаумская электрическая железная дорога.

При приступе к осуществлению такого плана необходимо будет детально выяснить некоторые вопросы, которые могут иметь несколько решений, а именно:

1. Станция Новгородская, 14 (бывш. “Гелиос”) сохраняется в последних предположениях Бюро как самостоятельная станция однофазного тока. Предполагавшееся превращение ее в станцию трехфазного тока путем перемотки генераторов оказалось невозможным благодаря особенности конструкции этих последних. Превращение же ее в подстанцию трехфазного тока (подобно станции Фонтанка, 114) представляется технически возможным и позволяет закончить объединение сети. Однако такое превращение возможно только тогда, когда станция Обводный канал, 76 вместе со строящейся районной станцией в состоянии будет взять на себя ее нагрузку. Последнее решение, по-видимому, и должно быть приведено в исполнение, причем срок его определяется главным образом быстротой расширения районной станции и сроком подачи гидроэлектрической энергии в Петроград.

2. Превращение станции Фонтанка, 114 в подстанцию без расширения станции на Обводном канале также может повести к перегрузке этой последней. Таким образом, вопрос о спешности такого превращения является весьма сомнительным, тем более что повышение экономичности использования топлива ныне в значительной мере достигается путем таких “пожарных мер”, как полное прекращение работы станции Фонтанка, 114 в дневные часы. Благодаря такой мере утилизация топлива на этой станции поднялась с 400‑450 кВтч с кубической сажени дров до 1 200 кВтч, т. е. до той величины, которая получается и на станции Обводный канал, 76[2].

Во всяком случае станция Фонтанка, 114 должна быть первой переделана в подстанцию как благодаря меньшему совершенству ее машин, так и менее благоприятному положению в смысле подвоза и хранения топлива.

3. Весьма сложным представляется вопрос о питании трамвая от общего источника энергии. Объединение питания городской сети с трамваем должно значительно улучшить утилизацию топлива, так как характер нагрузочных кривых этих потребителей существенно разнится. Однако технические трудности весьма значительны, так как питание трехфазной трамвайной сети производится при частоте в 25 периодов в секунду. Присоединение трамвайных подстанций к общей сети требует поэтому постановки новых синхронных моторов на трамвайных подстанциях. Как переходную меру Бюро по электрификации предусматривает установку на станции Обводный канал, 76 преобразователя частоты с 50 на 25 периодов в секунду и присоединение его к трамвайной сети с помощью новых кабелей. Такая мера позволит останавливать трамвайную станцию в часы малой нагрузки с тем, что в это время питание возьмет на себя станция Обводный канал, 76.

Экономическое значение объединения станций можно рассматривать следующим образом:

1. Улучшение утилизации топлива вследствие переноса центра тяжести генерации энергии на более совершенные установки, действующие с более высоким коэффициентом полезного действия.

2. Возможность лучшего использования как котлов, так и силовых машин вследствие повышения благодаря объединению минимальных нагрузок.

3. Повышение общего коэффициента использования объединенных станций вследствие разновременности максимумов отдельных потребителей.

Нужно заметить, однако, что все эти преимущества, за исключением указанного в п. 1, могут быть достигнуты без каких-либо затрат на переустройство путем искусственного регулирования потребления, практиковавшегося уже весьма широко в последние годы. Возможности такого искусственного регулирования, однако, должны значительно сократиться с того момента, когда темп начавшегося восстановления петроградской промышленности сколько-нибудь усилится. Несомненно, что искусственное регулирование, весьма удобное для электрических станций, может быть с точки зрения нормальной промышленной жизни допущено лишь в весьма ограниченном размере. Поэтому параллельно с восстановлением петроградской промышленности должна идти намеченная реформа электрического хозяйства города в рамках, указанных работами Бюро по электрификации.

3. Эвакуация силовых станций из Петрограда в район

В период развития военной промышленности и затруднения в подвозе топлива значительная часть заводов перешла на питание от станции Общества 1886 г. С другой стороны, значительное количество петроградских станций вообще невыгодно эксплуатировать ввиду их малой экономичности применительно к петроградским условиям, где мы имеем весьма высокую стоимость топлива и большую трудность его подвоза.

С другой стороны, те же станции могут в случае затруднений в получении современных силовых агрегатов быть с успехом использованы при осуществлении первой очереди электрификации различных сооружений в районе, играя там отчасти роль пионеров, отчасти ускоряя момент начала эксплуатации промышленных сооружений. Так, например, в местах распиловки сплавного леса, где топливо может быть получено как остатки от сплава из фаутных деревьев, а также и путем утилизации огромных запасов сухостоя и является, следовательно, исключительно дешевым, вопрос об экономичности его утилизации стоит далеко не столь остро, как в Петрограде; поэтому установка там второсортных петроградских электрических станций может представиться при условии трудности получения современного оборудования с хозяйственной точки зрения вполне рациональной.

Работа инженеров Верещагина, Котомина и Балабина дает основание для выработки плана такой эвакуации с точки зрения самого Петрограда. План этот в основных чертах таков: из 44 электрических станций Петрограда безусловно остаются в Петрограде 7 станций, причем общая установленная их мощность при условии капитального ремонта станций общего пользования может быть доведена до 112 400 кВт, из коих 90 800 кВт приходятся на 4 станции общего пользования и 21 600 кВт на заводские станции Путиловского, Обуховского и Металлического заводов. Те же 4 станции общего пользования без капитального ремонта могут дать только 55 тыс. кВт. Таким образом, в первую очередь из Петрограда можно вывезти лишь те станции, нагрузка которых покрывается этой последней цифрой и которые уже имеют приключение к городской кабельной сети, плюс менее совершенные агрегаты станций общего пользования, которые в дело пускать не предположено. Общая мощность всех станций, могущих быть немедленно эвакуированными из Петрограда, составляет кругло 18 600 кВт.

Во вторую очередь из свободного остатка мощностей, имеющегося в Петрограде, именно 77 500 кВт, могут быть после приключения их приемных сетей к городской сети эвакуированы те 35 800 кВт, которые отвечают возможному расширению существующих четырех городских станций путем их капитального ремонта до мощности в 90 800 кВт. Наконец, в третью очередь можно эвакуировать и остающуюся мощность в 77 500‑35 800 = 41 700 кВт, причем такой эвакуации должна предшествовать постройка новой станции (Уткина Заводь) на соответственную мощность или расширение существующих городских станций еще на 40 тыс. кВт.

Надлежит заметить, что вследствие разных систем тока при такой эвакуации станций второй и третьей очередей необходимо будет в некоторых случаях двигатели и распределительные сети однофазного и постоянного тока заменить таковыми же трехфазного. При таком условии станции освободятся целиком вместе с распределительными устройствами и двигателями целыми комплектами, которые могут быть быстро установлены на новом месте.

Мыслимо, впрочем, и такое решение — эвакуации только паровой части в район с тем, чтобы вместо паровых двигателей существующих станций устанавливались моторы, по возможности синхронные, которые и приводили бы в движение все остальное устройство, которое в этом случае остается на месте. Существующие станции превратились бы, таким образом, в преобразовательные подстанции, причем распределительная сеть и моторы остаются на месте. При этом варианте новое электрическое оборудование необходимо было бы установить на новом месте расположения эвакуируемого парового двигателя. Этот второй вариант представляет то преимущество, что работа по самому переустройству значительно сокращается, а именно на операции демонтирования старого оборудования на петроградских заводах и установках на их место нового оборудования, что может дать существенную экономию как в затратах, так и во времени. С другой стороны, второй вопрос включает в свою схему одно лишнее звено, именно преобразователь во всех тех случаях, где эвакуируется установка постоянного или однофазного тока. Общего решения для всех случаев в смысле предпочтения одного из этих вариантов, по-видимому, быть не может; то или другое решение должно быть выбрано в соответствии с конкретными условиями каждого данного случая. Оба варианта дают во всяком случае возможность экономии топлива в Петрограде, так как в обоих случаях генерация энергии переносится на значительно более совершенные установки городских центральных станций.

Намеченный план эвакуации сведен в табл. 13.

Если сопоставить эту таблицу с табл. 12, видно, что осуществление этого плана возможно примерно в три года, причем оно включает в себя постройку районной станции Уткина Заводь. Разница заключается лишь в 20 тыс. кВт, которые в табл. 12 получаются от районной станции, тогда как работа инж. Верещагина, Котомина и Балабина указывает на возможность доведения мощности четырех существующих городских станций до 90 800 кВт, что делает достаточным установку на станции Уткина Заводь лишь 40 тыс. кВт. Вопрос этот, по-видимому, должен решиться в пользу быстрейшего расширения станции Уткина Заводь, если только для такого расширения удастся получить современные турбогенераторы большой мощности — в 20 тыс. кВт или больше. В противном случае придется прибегнуть к расширению существующих станций до 90 800 кВт, каковое потребует меньшего количества нового оборудования.

Распределение эвакуируемой мощности по району

При определении назначения эвакуируемой из Петрограда мощности надлежит иметь в виду главным образом соображение срочности развития отдельных видов промышленности. Равным образом использование второсортных станций рационально лишь при наличии дешевого топлива. В первую очередь является целесообразной, как уже было упомянуто выше, электрификация лесопильных заводов как существующих, так и новых, имеющих возникнуть в местах переработки сплавного леса в доски.

В части II возможное количество сплавного леса в устьях сплавных рек было подсчитано в переработанном виде в 2 800 тыс. стандартов в год, причем принималось, что на 1 стандарт приходится еще 1 куб. сажень второсортного материала, пригодного лишь на дрова и древесную массу.

Мощность, потребная на распиловку указанного количества леса, была определена, исходя из 25 кВт на 1 тыс. стандартов, что дает для всего Северного района (за исключением реки Оби)

2 800 × 25 = 70 тыс. кВт.

Это количество распределяется по отдельным пунктам переработки порциями порядка 1 тыс. кВт, как это видно из табл. 1. Таков же и порядок мощности освобождающихся петроградских станций; таким образом, установка эвакуируемых из Петрограда станций в центрах распиловки леса возможна целыми станциями. Для лесопильных заводов в Америке применяются двигатели трехфазного тока (индукционные) мощностью порядка 50‑200 л. с., что необходимо иметь в виду при подборе соответственного оборудования в Петрограде. Нужно, однако, заметить, что при переносе заводских станций вместе с распределительной сетью и моторами главная трудность будет в подборе и распределении этих последних. С этой точки зрения вариант переноса одной только паровой установки (постановкой на ее место в Петрограде преобразователя, если это необходимо), исключающий необходимость такого подбора, представляет значительное преимущество. Такой перенос имеет, однако, смысл только туда, где существуют лишь зачатки лесопильных заводов, имеющие все данные для широкого развития. Туда же, где уже имеется паровое оборудование, необходимо переносить именно электрическую станцию вместе с двигателем.

Выяснение того, какая часть освобождающегося в Петрограде оборудования (всего 96 100 кВт) может быть использована для электрификации лесопильной промышленности, требует более детальных данных о возможности развития существующих и устройстве новых лесопильных заводов в районе.

Если будет признано, что в интересах товарного обмена с Западом необходимо будет в первую очередь базироваться на лесных богатствах Севера, что представляется вполне целесообразным, можно направить до половины освобождающейся мощности в такие пункты, как Мурманск, Кандалакша, Ковда, Кереть, Паньгома, Кемь, Сороки, Онега, Котлас, Архангельск, Мезень, Троицко-Печерск и места впадения сплавных рек в Онежское и Ладожское озера. При соответственном развитии работ по заготовке леса и его сплаву, для чего необходимы некоторые мелиоративные работы в руслах сплавных рек и их притоков, можно в ближайшие же годы довести выработку пиленого леса примерно до 2‑3 млн. стандартов в год, что при цене 1914 г. в 20 фунтов стерлингов за стандарт среднего качества дало бы нам до полумиллиарда валютных рублей в год в ближайшее же время. Надлежит заметить, что нынешние цены на древесину на мировом рынке должны быть раза в 3‑4 выше цен 1914 г.; кроме того, исчисленный выше отпуск леса получен при самых осторожных предположениях относительно площади лесных разработок и фактически может быть значительно увеличен. Таким образом, ежегодная выручка за северный лес может в ближайшие же годы достигнуть величины нашего золотого запаса, откуда видно, какую огромную роль северный лес может сыграть в деле восстановления нашего баланса. Изложенные соображения заставляют считать электрификацию лесной промышленности первым назначением для свободной петроградской мощности.

Выше было уже указано на то, что трехфазные станции желательно использовать в качестве городских и сельских станций. В тех случаях, где лесопильные заводы расположены при культурных центрах, а таковых случаев для Северного района довольно много, станции могут обслуживать одновременно как заводы, так и ближайшие к ним села и города. Значительную роль в отношении электроснабжения небольших городов и поселений могут сыграть небольшие станции (меньше 500 кВт), коих в Петрограде насчитывается до 200. Эти же станции могут быть применены и для электроснабжения небольших промышленных центров, в большом количестве разбросанных по территории Витебской и Псковской губерний.

Дальнейшее установление назначения петроградской мощности встречает некоторые затруднения ввиду того, что таковое назначение должно было бы следовать за конкретным установлением ударных пунктов и промышленных заведений района. Такая задача должна быть решена применительно к крупной промышленности, о которой идет речь (приняты во внимание только станции в 500 и более киловатт мощности), во всероссийском масштабе. Как общее положение можно принять, что освобождающаяся в Петрограде мощность должна быть в первую же очередь использована для электрификации тех из ударных предприятий района, кои: 1) обладают возможностью получения сравнительно дешевого топлива и 2) допустят при электрификации значительную интенсификацию производства. Как на пункты дальнейшего применения можно указать на намечаемые к быстрому промышленному развитию города, каковыми, например, являются Мурманск, Котлас, Сороки и др., куда можно направить наиболее крупные из освобождающихся станций, имея в виду возможность их использования при производстве строительных работ большой программы ГОЭЛРО. Для городских станций желательно использовать трехфазные станции, тогда как станции постоянного тока могут быть с успехом применены для электрификации заводов с высоким потреблением энергии на единицу площади.

Применение освобождающихся станций в качестве временных станций для электрификации больших строительных работ, которые войдут в первую очередь большой программы ГОЭЛРО, представляется равным образом весьма целесообразным. Такие работы сводятся, как то выяснено в I и II главах, к возведению мощных гидротехнических сооружений с электрическими станциями и электрохимическими и металлургическими заводами при них. Все такие сооружения располагаются по берегам рек, и, следовательно, в местах их постройки можно иметь дешевое топливо от сплава сухостоя, фаутных деревьев и т. д. Кроме того, во многих случаях положение этих сооружений намечается вблизи лесопильных заводов. Таким образом, некоторые из эвакуируемых станций можно будет использовать для электрификации строительных работ и снабжения рабочих поселков электричеством параллельно с электрификацией лесопильных и древесномассных заводов. В частности, временные станции можно будет использовать и для работ по торфяным разработкам на больших болотах, на коих будет предположено возведение крупных паровых станций. При этом возможно было бы одновременно со строительными работами заготовить значительные запасы торфа и тем обеспечить непрерывность снабжения станций на случай малосолнечных лет.

Наконец, следует указать еще на одно применение эвакуируемых станций — это электрификация рудничных и других разработок полезных ископаемых, в частности железных руд Олонецкой губернии — Туломозерских, Пудожгорских и др. В особенности уместным является устройство электрической станции на Туломозерских рудниках ввиду того, что электрификация их от общей сети вследствие отдаленного их положения может оказаться мало выгодной. В связи с электрификацией самого рудника возможна и электрификация разработок прилегающих лесных площадей с последующим сплавом леса по рекам Сяпсе и Шуе.

В заключение следует заметить, что при разрешении вопроса о распределении петроградской мощности должны быть приняты во внимание интересы иных, кроме Северного, районов. Запас, имеющийся в Петрограде, является единственным по своей величине и должен обслужить наряду с Северным районом и другие, как, например, Уральский, обладающий огромными естественными преимуществами перед Северным в отношении добывающей и металлургической промышленности. Поэтому мы сочли возможным при решении вопроса о распределении мощностей ограничиться лишь общими указаниями на очередность электрификации, причем конкретное решение должно последовать за назначением ударных предприятий, каковые и получат преимущественное право воспользоваться петроградскими электрическими станциями.

Примечания:

[1] См. протоколы Бюро по электрификации при Центральном электротехническом совете № 5 и 6. (прим. документа)

[2] Отношение Бюро по электрификации к правлению ОГЭС. (прим. документа)