II. Группировка питательных пунктов и силовых станций и установление основных передаточных устройств

II. Группировка питательных пунктов и силовых станций и установление основных передаточных устройств

1. Выбор станций для питания района

При выборе источников энергии в основу положены нижеследующие соображения: 1) относительная стоимость возможных на реках района гидроэлектрических станции; 2) их близость к центрам потребления; 3) возможность и стоимость суточного и годичного регулирования их расходов; 4) абсолютная величина получаемой мощности (все мелкие падения, дающие меньше 3 тыс. кВт, были исключены из рассмотрения); 5) при выборе торфяных болот, кроме их местоположения, принимались во внимание: величина торфяного массива, возможность устройства станции, наличие воды, необходимой для конденсации, и близость к железным дорогам или водным путям; 6) в большинстве пунктов выхода сплавного леса на магистральные пути намечались станции на дровах или на древесном газе, позволяющие значительно ускорить начало эксплуатации основных электрифицируемых сооружений, предположенных к снабжению в дальнейшем от гидравлических станций.

Мощность станций выбрана с таким расчетом, чтобы покрыть предположенную потребность каждого района, причем пиковые нагрузки предположено, как общее правило, покрывать паровыми станциями, а основные — гидравлическими.

Станции располагаются в возможной близости от пунктов потребления; благодаря этому нагрузка линий передачи сводится к возможному минимуму. Напряжение всех высоковольтных линий взято в первом приближении равным 115 киловольт. Напряжение распределительных сетей предположено главным образом в 22 и 38 киловольт.

Перечень станций дан в прилагаемых шести таблицах по основным группам (табл. 5‑10).

* Числитель обозначает энергию в тыс. кВт/годов, знаменатель — максимальную рабочую мощность в тысячах кВт.

*Числитель обозначает энергию в тыс. кВт/годов, знаменатель — максимальную рабочую мощность в тысячах кВт.

**Недостаток энергии во II очереди покрывается группой реки Онеги

* Числитель обозначает энергию в тыс. кВт/годов, знаменатель — максимальную рабочую мощность в тысячах кВт.

** Резерв мощности

*** Катовское болото используется в первую очередь для питания Котласской группы, во вторую — для Петроградской.

* Числитель обозначает энергию в тыс. кВт/годов, знаменатель — максимальную рабочую мощность в тысячах кВт.

** Избыток энергии идет на покрытие нехватки в Беломорской группе; вследствие этого связующая линия передачи должна быть рассчитана на это перекрытие.

*Числитель обозначает энергию в тыс. кВт/годов, знаменатель — максимальную рабочую мощность в тысячах кВт.

* Числитель обозначает энергию в тыс. кВт/годов, знаменатель — максимальную рабочую мощность в тысячах кВт.

** Номера станций согласно проекту инженера Петрашеня.

*** Станция на болоте около Катовой в I очередь питает Котласскую группу, во II — Петроградскую

* Числитель обозначает энергию в тыс. кВт/годов, знаменатель — максимальную рабочую мощность в тысячах кВт.

При группировке центральных станций и пунктов потребления главным соображением было уменьшение мощности передаточных линий; мощность паровых станций назначалась таким образом, чтобы в моменты максимума нагрузки станции эти могли бы взять на себя главную ее часть, разгружая линии передачи. Естественные условия залегания источников мощности в районе в общем довольно хорошо удовлетворяют этому условию; все фундаментальные промышленные предприятия удалось расположить в непосредственном соседстве с мощными станциями, покрывающими весь основной спрос.

2. Выбор мощности

Как общее правило, при выборе мощности в основу были положены изложенные выше соображения относительно меньшей стоимости дополнительного киловатта на паровых, чем на гидравлических станциях. Как показывает сделанная группировка, при выбранном размере групп мощность, установленная на генераторных гидравлических .станциях, взятая почти во всех случаях в соответствии с пределом возможного размера суточного регулирования, оказывается избыточной, что обнаруживается в том, что во второй очереди почти везде паровые станции работают со слишком высоким коэффициентом загрузки, достигающим 40‑50%, тогда как рационально было бы вести хозяйство таким образом, чтобы при наличии развития запроектированных сооружений коэффициент этот не превышал 20‑30%. Иначе говоря, намеченная схема мощностей в порядке исполнительного проектирования должна быть корректирована в направлении переноса дополнительной мощности с гидравлических станций на паровые в размере, устанавливаемом особо в каждом случае. Такой перенос должен существенно уменьшить первоначальную стоимость запроектированных устройств. Соображение это касается и проектируемых Свирских установок, выбор мощности коих при условии придания им районного, в широком смысле этого слова, значения должен дать результат, отличающийся от того, к которому привел их выбор, исходя из рассмотрения их как источников для питания Петрограда. Настоящее указание важно и в том отношении, что удешевление может получиться при этом не только за счет разницы в стоимости парового и гидравлического дополнительного киловатта, но и за счет уменьшения стоимости передаточных устройств, рассчитываемых по пиковой мощности. На вопрос о выборе мощности серьезное внимание может оказать намеченный размер группы. Чем больше размер группы, тем меньше коэффициент разновременности потребления, т. е. отношение максимума на станции к сумме максимумов потребителей. Поэтому коэффициент использования станций, связанных общей сетью, должен приниматься тем выше, чем большее количество потребителей данной предельной максимальной мощности включено в сеть. С другой стороны, значительное протяжение линий, связанных между собой на высоком напряжении, может встретить возражения, сводящиеся к возможной опасности увеличения повреждений. Поэтому предположено, во-первых, что отдельные группы работают несвязанно друг с другом, соключаясь лишь в случаях необходимости взаимного резервирования, и, во-вторых, что внутри самих групп при более детальном просчете распределения нагрузок, в особенности при вступлении в период второй очереди, возможно будет наметить ряд разделительных пунктов, в которых линии остаются нормально разомкнутыми, соключаясь лишь в случае нужды. Устройство таких пунктов будет, как общее правило, возможно ввиду того, что при группировке генераторных станций и питательных пунктов почти везде, как сказано было выше, выдержан принцип питания каждого пункта от ближайшей к нему станции с соответственным балансом мощностей.

3. Трассировка передаточных сетей

При трассировке передаточных сетей были приняты во внимание нижеследующие соображения.

1. Возможность поддержания питания в нормальном размере в случае повреждения одного какого-нибудь устройства. Так, при питании с одного конца (тупиковые станции и подстанции) питание, как правило, предусматривалось двумя линиями. При питании данного пункта по нескольким направлениям (например, Вытегра и ее промышленный район при развитии сооружений второй очереди) представляется возможным сделать каждую из питающих линий ординарной, так как при повреждении одной из линий энергия может быть подана по другой (или другим). Это условие предполагает наличие в совокупности неповрежденных направлений достаточных запасов мощности и энергии. Изложенные соображения принимались во внимание при назначении мощности отдельных генераторов станций, насколько это было возможно в настоящей фазе проектирования. Указанное выше условие самопитания крупнейших центров потребления, широко удовлетворенное благодаря выяснившейся в большинстве случаев возможности расположить главные предприятия вблизи залегания крупных источников энергии, в высокой степени облегчает самую задачу линий передачи, делая их в большинстве случаев сооружениями, служащими на случай перерыва нормального хода работы установок. Мощности, на которые рассчитываются линии, в большинстве случаев определяются именно необходимостью переброски энергии в таких случаях внутри одной группы или от одной группы к другой.

Кроме удешевления самих передаточных устройств изложенное условие проектирования приводит к весьма значительному уменьшению джоулевых потерь в проводах, повышая годовой коэффициент полезного действия.

Вопрос о числе линий опор для передач, имеющих больше двух цепей, был разрешен вообще самими условиями их постройки. Стремление уменьшить потребление железа в строительный период, когда спрос на него должен быть исключительно велик, вызвало попытку применить для передачи нормальных размеров строительный лес, который в Северном крае можно считать местным материалом. Применение деревянных опор для ответственных линий передачи не получило в Америке достаточно широкого распространения благодаря тому, что период амортизации таковых раза в 4‑5 меньше, чем опор из гальванизированного или хорошо окрашенного профильного железа. В условиях предстоящего строительного периода, однако, цена на железо по сравнению с ценой местного леса должна быть столь высока, что может экономически компенсировать значение еще большего отношения сроков службы. Сделанный проект деревянных опор для проектируемых линий, конструкция коих была приспособлена к использованию леса средних размеров, показал, что при ценах 1914 г. деревянные и железные опоры сказываются равно выгодными при приблизительном трехкратном превышении срока службы вторых по отношению к первым. Таким образом, при ценах 1914 г. применение деревянных опор было бы невыгодным. Однако при предусматриваемом спросе на железо и транспорт, каковых деревянные опоры вовсе не требуют, вопрос решается именно в пользу деревянных опор.

Линия на деревянных опорах, предназначенная для несения одной трехфазной цепи, выполняется в конструктивном отношении весьма просто, шестипроводные конструкции, напротив, оказались относительно сложными.

Так как 1) вопрос о стоимости полосы отчуждения в данном случае не играет существенной роли, потому что изымается из употребления фактически только подопорная площадь; 2) надежность снабжения выигрывает от увеличения числа рядов опор и расстановки линий на большее друг от друга расстояние; 3) трехпроводные линии лучше приспособляются к заданию; 4) возможность и безопасность ремонта одной линии при действующих других лучше обеспечена и 5) при падении опоры выбывает только одна линия из числа наличных, а не две — признано было возможным предположить все линии трехпроводными.

4. Выбор напряжения

В настоящей фазе вопрос этот не имеет существенного значения; выбранное как нормальное для всех главных передаточных сетей напряжение в 115 киловольт обеспечивает техническую возможность снабжения; если бы при детальном проектировании оказалось необходимым повысить это напряжение в отдельных случаях главных передач, несущих большую массу энергии, соответственное изменение проекта не оказало бы влияния на его общую характеристику. Что же касается напряжения больших распределительных сетей, то таковое при настоящем технико-экономическом положении вопроса о дроблении высоковольтной энергии вряд ли может быть поднято выше 115 киловольт ввиду необходимости расположить подстанции довольно часто, хотя бы для надобностей электрификации дорог.

Предполагаемое питание контактного провода постоянным током высокого напряжения ограничивает возможность в сокращении числа подстанций некоторым предельным между ними расстоянием, которое не может быть при ныне применяемых напряжениях постоянного тока выше 40‑50 км. При отсутствии исключительной густоты движения мощность одной подстанции оказывается при этом близкой к экономическому пределу для напряжения в 115 киловольт. Это затруднение облегчается в большой степени тем, что широко предположено применение подстанций комбинированного типа, отдающих как постоянный ток для железной дороги, так и трехфазный ток для питания района. Такие комбинированные подстанции позволят увеличить мощность группы основных понижающих трансформаторов, стоимость коих, рассчитанная на 1 кВт, быстро убывает вместе с увеличением мощности.

Проектировка вторичных сетей и выбор их напряжения обусловливаются всецело местными условиями. Главными напряжениями явятся, по-видимому, напряжения в 22 и 38 киловольт, нормированные Центральным электротехническим советом.

Надлежит, наконец, заметить, что предположенное оборудование железнодорожных подстанций синхронными моторгенераторами в связи с поставленным выше условием “самопитания” отдельных центров дает легкую возможность, несмотря на значительное протяжение сетей, разрешить и вопрос о регулировании напряжения.