A villamos energia szolgáltatásának tudományos háttere

A villamosenergia-rendszerek alapvető elemei az erőművek, ahol a villamos energiát termelik és a hálózat, amely vezetékeken eljuttatja az energiát a fogyasztókhoz. A múlt században ezek még nem váltak szét egymástól, ezért például a Ganz Gyár is teljes rendszerek szállításával érte el nemzetközi sikereit. Nálunk általában városi rendszerek épültek, helyi erőművel és viszonylag kis kiterjedésű hálózattal, ami a századforduló után is csak lassú növekedést, illetve újabb helységek belépését jelentette, de minőségi változást nem hozott. Az I. világháború után azonban új helyzet alakult ki, mert az ország elvesztette energiaforrásainak javát és megnőtt az energiagazdálkodás jelentősége. Ezt nem sokkal előzte meg a gőzturbina és vele a turbógenerátor elterjedése, amely fokozatosan felváltotta az elavult dugattyús gőzgépeket.

A fejlődés magyarországi zászlóvivője Verebélÿ László volt, aki 1923-ban Emlékirat Csonka-Magyarország energiagazdaságának megszervezéséről című tanulmányában leírta egy nagyfeszültségű országos villamos hálózat tervét, amelyre az energiaforrások – főleg szénbányák – közelében levő erőművek csatlakoznak. A javasolt nyolc erőmű közül hét később az általa javasolt körzetben meg is épült. Az elképzelés főleg a vasutak villamosítását tartotta szem előtt, mert a rossz hatásfokkal működő gőzmozdonyok voltak a legnagyobb szénfogyasztók. További szempont volt, hogy a gyenge minőségű széntelepek közelében levő erőművekben ezek is eltüzelhetők, másként viszont külföldről kell jobb minőségű szenet behozni. A tervből akkor csak az 1930-ban üzembe helyezett Bánhidai Erőmű, valamint a Budapest–Bánhida–Hegyeshalom közötti 110 kV-os távvezeték épült meg. A többire csak 1945 után került sor.

Ugyanebben az időben korszerűsítették Budapest villamosenergia-ellátását. Ez 1914-ben Budapest Székesfőváros Elektromos Művei megalapításával kezdődött, amely a korábbi két társaság által létesített 42 Hz frekvenciájú egyfázisú, illetve egyenáramú hálózatot átvéve fokozatosan 50 Hz-es, háromfázisú hálózatra tért át. A régi erőműveket leállítva a Kelenföldi Erőműbe Ganz turbógenerátorokat építettek be, 1927-ben már 44 MVA teljesítőképességgel. A 30 kV-os kábelekből kialakított gerinchálózatra csatlakozó elosztóállomások 10 kV-os kábeleken a város egész területére eljuttatták a villamos energiát. Ezt a rendszert csak 1960 után kellett 120 kV-os kábelekkel megerősíteni.

Az első nagy építés után Verebélÿ a BME professzora lett és létrehozta a Villamos Művek Tanszéket. Az általa kidolgozott tananyag átfogta a vezetékek, kábelek, hálózatok és kapcsolóberendezések témakörét, amit később négykötetes tankönyvben {IV-231.} is megjelentetett. Körülötte iskola alakult ki. Ronkay Ferenc a távvezetékeken kialakuló zúzmaraterhelés vizsgálatával ért el eredményeket. Vajta Miklós a hálózati zárlatok és a megszakítók működésével kapcsolatos folyamatok elemzésével foglalkozott, később pedig a Villamos Energiaipari Kutató Intézet (VEIKI) nagyáramú vizsgáló laboratóriumának vezetője lett. Biacs Nándor a távközlési kábelek vizsgálatára a múlt században Szvetics Emil által kidolgozott mérőhíd továbbfejlesztésével az energiaátviteli kábelek zárlati helyének kimérésére használható mérőhidat szerkesztett. Záborszky János a szimmetrikus összetevőket alkalmazta a háromfázisú hálózatok aszimmetrikus üzemének és üzemzavarainak számítására. Később az Amerikai Egyesült Államokban egyetemi tanárként vívott ki hírnevet magának.

A Verebélÿ-féle iskolából fejlődött ki a második világháború után az országos, majd később a nemzetközi kooperációs villamosenergia-rendszert kialakító mérnökök csoportja. Verebélÿ munkatársa volt még Bendes Tibor, akinek az országos hálózat irányításában és védelmében volt jelentős szerepe. Szendy Károly a bonyolult hálózatok üzemviszonyainak számítására mátrixok alkalmazásán alapuló elméletet és eljárást dolgozott ki. Csikós Béla a nagyfeszültségű távvezetékek építésében töltött be jelentős szerepet. Kidolgozta a legnagyobb feszültségű – 750 kV-os – távvezetékeken feszültség alatt végzett munkák módszereit, eszközeit és a szerelőket az erőtér hatásától védő ruházatot.

A villamosenergia-rendszerek elméletét az 1960-as évektől a kor színvonalára emelte Geszti P. Ottó, a BME professzora. Általánossá tette a szimmetrikus összetevők alkalmazását, bevezette az analóg, majd a digitális számítógépek használatát a hálózati jelenségek modellezésére és tervezésére. Bán Gábor a hálózati hullámjelenségek elméletének kidolgozásával, a tokozott kapcsoló berendezésekben fellépő gyors tranziensek és a szabadvezetéki szigetelők szennyeződésének vizsgálatával ért el jelentős eredményeket. Varjú György az energiaátviteli vezetékeknek és kábeleknek a távközlő összeköttetéseken okozott káros és zavaró hatásaival foglalkozik. Dán András a meddő teljesítmény kompenzálását és a hálózati felharmonikusok problémáját oldotta meg. Kiss Lajos a villamosenergia-gazdálkodás kérdéseiről írt összefoglaló munkát.

Erőművek és helyi hálózatok már a múlt század vége óta létesültek Magyarországon, de a róluk szóló irodalom nem ment tovább a leíró ismertetésnél. Az országos villamosenergia-rendszer gondolata csak az 1920-as években bontakozott ki, amikor már vitairatok foglalkoztak a korszerű és gazdaságos megoldásokkal. Ezek közül kiemelkedő jelentőségű volt 1935-ben Verebélÿ László Emlékirat Csonka-Magyarország villamosításának tervszerű fejlesztésére című munkája, amely azonban csak javaslat maradt. Az 1930-as évtizedben az áramszolgáltatás problémáiról valamint a távvezetékek egyes részkérdéseiről egész sor rövid tanulmányt, részben doktori értekezést írtak. Ilyenek voltak Szieghart Vendel A korszerű villamos energiaelosztás problémái Budapesten (1938), Czaich Endre Károly A villamosság a mezőgazdasági többtermelés szolgálatában (1941), továbbá Verebélÿ László, Ronkay Ferenc, Vajta Miklós tanulmányai a távvezetékek belógásáról, összelengéséről ill. zúzmaraterheléséről. Az első összefoglaló mű Verebélÿ László Villamos erőátvitel című négykötetes tankönyve volt, amely 1946–1960 között több kiadásban is megjelent. Az évtizedeken át kézikönyvként használt köteteket a szimmetrikus összetevők módszerének bevezetésével 1967-ben Geszti Pál Ottó Villamos művek I–II. tankönyve váltotta fel az egyetemi oktatásban. Majd korszerű számítási módszerek alkalmazásával és a közben bekövetkezett technikai fejlődés figyelembevételével az egész témakörre {IV-232.} kiterjedt Geszti Pál Ottó Villamosenergia-rendszerek I–III. című tankönyve, amely 1983–1985 között jelent meg. A villamos hálózatok különleges problémájának feldolgozása Bán Gábor Villamosenergia-rendszerek elektromágneses tranziensei című, 1986-ban megjelent műve.