Потери электроэнергии
В соответствии с Федеральным законом «Об электроэнергетике» от 26.03.2003г. № 35-ФЗ (ст.32, п.3) и постановлением Правительства РФ от 27.12.2004 г. № 861 сетевая организация по передаче электрической энергии обязана компенсировать (оплатить) фактические потери электроэнергии путем их покупки на оптовом (розничном) рынке электроэнергии в установленном порядке.
Технологические потери электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям включают в себя технические потери в линиях и оборудовании электрических сетей, обусловленных физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии в соответствии с техническими характеристиками и режимами работы линий и оборудования, с учетом расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций и потери, обусловленные допустимыми погрешностями системы учета электроэнергии.
Объем (количество) технологических потерь электроэнергии в целях определения норматива технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям рассчитывается в соответствии с Инструкцией по организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям, утвержденной Приказом Минэнерго РФ от 30.12.2008 № 326.
Потери электроэнергии в электрических сетях
Потери электроэнергии в электрических сетях неминуемы, поэтому важно чтобы они не превышали экономически обоснованного уровня. Превышение норм технологического расхода говорит о возникших проблемах. Чтобы исправить ситуацию необходимо установить причины возникновения нецелевых затрат и выбрать способы их снижения. Собранная в статье информация описывает многие аспекты этой непростой задачи.
Виды и структура потерь
Под потерями подразумевается разница между отпущенной потребителям электроэнергией и фактически поступившей к ним. Для нормирования потерь и расчетов их фактической величины, была принята следующая классификация:
- Технологический фактор. Он напрямую зависит от характерных физических процессов, и может меняться под воздействием нагрузочной составляющей, условно-постоянных затрат, а также климатических условий.
- Расходы, затрачиваемые на эксплуатацию вспомогательного оборудования и обеспечение необходимых условий для работы техперсонала.
- Коммерческая составляющая. К данной категории относятся погрешности приборов учета, а также другие факторы, вызывающие недоучет электроэнергии.
Ниже представлен среднестатистический график потерь типовой электрокомпании.
Как видно из графика наибольшие расходы связаны с передачей по воздушным линиям (ЛЭП), это составляет около 64% от общего числа потерь. На втором месте эффект коронированния (ионизация воздуха рядом с проводами ВЛ и, как следствие, возникновение разрядных токов между ними) – 17%.
Исходя из представленного графика, можно констатировать, что наибольший процент нецелевых расходов приходится на технологический фактор.
Основные причины потерь электроэнергии
Разобравшись со структурой, перейдем к причинам, вызывающим нецелевой расход в каждой из перечисленных выше категорий. Начнем с составляющих технологического фактора:
- Нагрузочные потери, они возникают в ЛЭП, оборудовании и различных элементах электросетей. Такие расходы напрямую зависят от суммарной нагрузки. В данную составляющую входят:
- Потери в ЛЭП, они напрямую связаны с силой тока. Именно поэтому при передаче электроэнергии на большие расстояния используется принцип повышения в несколько раз, что способствует пропорциональному уменьшению тока, соответственно, и затрат.
- Расход в трансформаторах, имеющий магнитную и электрическую природу ( 1 ). В качестве примера ниже представлена таблица, в которой приводятся данные затрат на трансформаторах напряжения подстанций в сетях 10 кВ.
Нецелевой расход в других элементах не входит в данную категорию, ввиду сложностей таких расчетов и незначительного объема затрат. Для этого предусмотрена следующая составляющая.
- Категория условно-постоянных расходов. В нее входят затраты, связанные со штатной эксплуатацией электрооборудования, к таковым относятся:
- Холостая работа силовых установок.
- Затраты в оборудовании, обеспечивающем компенсацию реактивной нагрузки.
- Другие виды затрат в различных устройствах, характеристики которых не зависят от нагрузки. В качестве примера можно привестисиловую изоляцию, приборы учета в сетях 0,38 кВ, змерительные трансформаторы тока, ограничители перенапряжения и т.д.
- Климатическая составляющая. Нецелевой расход электроэнергии может быть связан с климатическими условиями характерными для той местности, где проходят ЛЭП. В сетях 6 кВ и выше от этого зависит величина тока утечки в изоляторах. В магистралях от 110 кВ большая доля затрат приходится на коронные разряды, возникновению которых способствует влажность воздуха. Помимо этого в холодное время года для нашего климата характерно такое явление, как обледенение на проводах высоковольтных линий, а также обычных ЛЭП.
Учитывая последний фактор, следует учитывать затраты электроэнергии на расплавление льда.
Расходы на поддержку работы подстанций
К данной категории отнесены затраты электрической энергии на функционирование вспомогательных устройств. Такое оборудование необходимо для нормальной эксплуатации основных узлов, отвечающих за преобразование электроэнергии и ее распределение. Фиксация затрат осуществляется приборами учета. Приведем список основных потребителей, относящихся к данной категории:
- системы вентиляции и охлаждения трансформаторного оборудования;
- отопление и вентиляция технологического помещения, а также внутренние осветительные приборы;
- освещение прилегающих к подстанциям территорий;
- зарядное оборудование АКБ;
- оперативные цепи и системы контроля и управления;
- системы обогрева наружного оборудования, например, модули управления воздушными выключателями;
- различные виды компрессорного оборудования;
- вспомогательные механизмы;
- оборудование для ремонтных работ, аппаратура связи, а также другие приспособления.
Коммерческая составляющая
Под данными затратами подразумевается сальдо между абсолютными (фактическими) и техническими потерями. В идеале такая разница должна стремиться к нулю, но на практике это не реально. В первую очередь это связано с особенностями приборов учета отпущенной электроэнергии и электросчетчиков, установленных у конечных потребителей. Речь идет о погрешности. Существует ряд конкретных мероприятий для уменьшения потерь такого вида.
К данной составляющей также относятся ошибки в счетах, выставленных потребителю и хищения электроэнергии. В первом случае подобная ситуация может возникнуть по следующим причинам:
- в договоре на поставку электроэнергии указана неполная или некорректная информация о потребителе;
- неправильно указанный тариф;
- отсутствие контроля за данными приборов учета;
- ошибки, связанные с ранее откорректированными счетами и т.д.
Что касается хищений, то эта проблема имеет место во всех странах. Как правило, такими противозаконными действиями занимаются недобросовестные бытовые потребители. Заметим, что иногда возникают инциденты и с предприятиями, но такие случаи довольно редки, поэтому не являются определяющими. Характерно, что пик хищений приходится на холодное время года, причем в тех регионах, где имеются проблемы с теплоснабжением.
Различают три способа хищения (занижения показаний прибора учета):
- Механический. Под ним подразумевается соответствующее вмешательство в работу прибора. Это может быть притормаживание вращения диска путем прямого механического воздействия, изменение положения электросчетчика, путем его наклона на 45° (для той же цели). Иногда применяется более варварский способ, а именно, срываются пломбы, и производится разбалансирование механизма. Опытный специалист моментально обнаружит механическое вмешательство.
- Электрический. Это может быть как незаконное подключение к воздушной линии путем «наброса», метод инвестирования фазы тока нагрузки, а также использование специальных приборов для его полной или частичной компенсации. Помимо этого есть варианты с шунтированием токовой цепи прибора учета или переключение фазы и нуля.
- Магнитный. При данном способе к корпусу индукционного прибора учета подносится неодимовый магнит.
Практически все современные приборы учета «обмануть» вышеописанными способами не удастся. Мало того, подобные попытки вмешательства могут быть зафиксированы устройством и занесены в память, что приведет к печальным последствиям.
Понятие норматива потерь
Под данным термином подразумевается установка экономически обоснованных критериев нецелевого расхода за определенный период. При нормировании учитываются все составляющие. Каждая из них тщательно анализируется отдельно. По итогу производятся вычисления с учетом фактического (абсолютного) уровня затрат за прошедший период и анализа различных возможностей, позволяющих реализовать выявленные резервы для снижения потерь. То есть, нормативы не статичны, а регулярно пересматриваются.
Под абсолютным уровнем затрат в данном случае подразумевается сальдо между переданной электроэнергией и техническими (относительными) потерями. Нормативы технологических потерь определяются путем соответствующих вычислений.
Кто платит за потери электричества?
Все зависит от определяющих критериев. Если речь идет о технологических факторах и расходах на поддержку работы сопутствующего оборудования, то оплата потерь закладывается в тарифы для потребителей.
Совсем по иному обстоит дело с коммерческой составляющей, при превышении заложенной нормы потерь, вся экономическая нагрузка считается расходами компании, осуществляющей отпуск электроэнергии потребителям.
Способы уменьшения потерь в электрических сетях
Снизить затраты можно путем оптимизации технической и коммерческой составляющей. В первом случае следует принять следующие меры:
- Оптимизация схемы и режима работы электросети.
- Исследование статической устойчивости и выделение мощных узлов нагрузки.
- Снижение суммарной мощности за счет реактивной составляющей. В результате доля активной мощности увеличится, что позитивно отразится на борьбе с потерями.
- Оптимизация нагрузки трансформаторов.
- Модернизация оборудования.
- Различные методы выравнивания нагрузки. Например, это можно сделать, введя многотарифную систему оплаты, в которой в часы максимальной нагрузки повышенная стоимость кВт/ч. Это позволит существенно потребление электроэнергии в определенные периоды суток, в результате фактическое напряжение не будет «проседать» ниже допустимых норм.
Уменьшить коммерческие затраты можно следующим образом:
- регулярный поиск несанкционированных подключений;
- создание или расширение подразделений, осуществляющих контроль;
- проверка показаний;
- автоматизация сбора и обработки данных.
Методика и пример расчета потерь электроэнергии
На практике применяют следующие методики для определения потерь:
- проведение оперативных вычислений;
- суточный критерий;
- вычисление средних нагрузок;
- анализ наибольших потерь передаваемой мощности в разрезе суток-часов;
- обращение к обобщенным данным.
Полную информацию по каждой из представленных выше методик, можно найти в нормативных документах.
В завершении приведем пример вычисления затрат в силовом трансформаторе TM 630-6-0,4. Формула для расчета и ее описание приведены ниже, она подходит для большинства видов подобных устройств.
Для понимания процесса следует ознакомиться с основными характеристиками TM 630-6-0,4.
Теперь переходим к расчету.
Список использованной литературы
- Ю. Железко «Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов» 2009
- Поспелов Г.Е. «Потери мощности и энергии в электрических сетях» 1981
- Шведов Г.В., Сипачева О.В., Савченко О.В. «Потери электроэнергии при ее транспорте по электрическим сетям: расчет, анализ, нормирование и снижение» 2013
- Фурсанов М.И. «Определение и анализ потерь электроэнергии в электрических сетях энергосистем» 2005
Потери электрической энергии
Согласно разделу структура технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям инструкции по организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям (утв. приказом Минэнерго РФ от 30 декабря 2008 г. N 326) (далее — Инструкции), есть такое понятие как технологические потери электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям .
Данный вид потерь является суммой нескольких видов потерь:
— технические потери (возникающих в линиях и оборудовании и обусловленных физическими процессами, происходящими при передаче электрической энергии);
— потери обусловленные допустимыми погрешностями системы учета электроэнергии (возникающих в системах учета электрической энергии).
В свою очередь технические потери складываются из условно постоянных потерь (потерь, независящих от величины передаваемой мощности) и нагрузочных (переменных).
К условно-постоянным потерям относят:
— потери на холостой ход силовых трансформаторов (автотрансформаторов);
— потери на корону в воздушных линиях 110 кВ и выше;
— потери в СК, БСК, СТК, ШР;
— потери в соединительных проводах и сборных шинах распределительных устройств подстанций (СППС);
— потери в системе учета электроэнергии (трансформаторах тока (ТТ), трансформаторах напряжения (ТН), счетчиках и соединительных проводах);
— потери в вентильных разрядниках, ограничителях перенапряжений;
— потери в устройствах присоединений высокочастотной связи;
— потери в изоляции кабелей;
— потери от токов утечки по изоляторам ВЛ;
— расход электроэнергии на собственные нужды (СН) подстанций (ПС);
— расход электроэнергии на плавку гололеда.
К нагрузочным потерям электроэнергии относят:
— потери в воздушных и кабельных линиях;
— нагрузочные потери в трансформаторах (автотрансформаторах);
— потери в шинопроводах;
— потери в токоограничивающих реакторах.
В последующих статьях рассмотрим подробный расчет каждого вида потерь электрической энергии на основание Инструкции.
Коммерческие потери электроэнергии и их снижение. Структура потерь электроэнергии в электрических сетях. Технические потери электроэнергии
При передаче электрической энергии в каждом элементе электрической сети возникают потери. Для изучения составляющих потерь в различных элементах сети и оценки необходимости проведения того или иного мероприятия, направленного на снижение потерь, выполняется анализ структуры потерь электроэнергии.
Фактические (отчетные) потери электроэнергии определяют как разность электроэнергии, отпущенной в электрическую сеть и полезно отпущенной потребителям. Эти потери включают в себя составляющие различной природы: потери в элементах сети, имеющие чисто физический характер, расход электроэнергии на работу оборудования, установленного на подстанциях и обеспечивающего передачу электроэнергии, погрешности фиксации электроэнергии приборами ее учета и, наконец, хищения электроэнергии, неоплату или неполную оплату показаний счетчиков и т.п.
Фактические потери могут быть разделены на четыре составляющих:
– технические потери электроэнергии , складываются при передаче электроэнергии по электрическим сетям, обусловленные физическими процессами в проводах, кабелях и электрооборудовании;
– объем электроэнергии затраченный на собственные нужды подстанций , необходимый для обеспечения работы технологического оборудования подстанций и жизнедеятельности обслуживающего персонала, определяемый по показаниям счетчиков, установленных на ТСН;
– потери электроэнергии, обусловленные погрешностями их измерения (инструментальные потери) ;
– коммерческие потери , обусловленные хищениями электроэнергии, вмешательством в схему подключения, воздействием на приборы учета магнитом, несоответствием показаний счетчиков оплате за электроэнергию бытовыми потребителями и другими причинами в сфере организации контроля за потреблением энергии. Их значение определяют как разницу между фактическими (отчетными) потерями и суммой первых трех составляющих:
Три первые составляющие структуры потерь обусловлены технологическими потребностями процесса передачи электроэнергии по сетям и инструментального учета ее поступления и отпуска. Сумма этих составляющих хорошо описывается термином технологические потери. Четвертая составляющая — коммерческие потери — представляет собой воздействие «человеческого фактора» и включает в себя все его проявления: сознательные хищения электроэнергии некоторыми абонентами с помощью изменения показаний счетчиков, неоплату или неполную оплату показаний счетчиков и т.п..
Критерии отнесения части электроэнергии к потерям могут быть физического и экономического характера .
Сумму технических потерь, расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций и коммерческих потерь можно назвать физическими потерями электроэнергии. Эти составляющие действительно связаны с физикой распределения энергии по сети. При этом первые две составляющие физических потерь относятся к технологии передачи электроэнергии по сетям, а третья — к технологии контроля количества переданной электроэнергии.
Экономика определяет потери как разность между отпуском в сеть и полезным отпуском по потребителям. Следует учесть, что полезный отпуск — не только та часть электроэнергии, которая было оплачена, но и та, за которую был выставлен счет энергосбытовой компании. В случае если потребление абонента не было зафиксировано в текущем расчетном периоде (обход, оплата, АИП и.т.д.) то начисление будет произведено по среднемесячному потреблению.
С точки зрения экономики расход электроэнергии на собственные нужды подстанций ничем не отличается от расхода в элементах сетей на передачу остальной части электроэнергии потребителям.
Недоучет объемов полезно отпущенной электроэнергии является такой же экономической потерей, как и две описанные выше составляющие. То же самое можно сказать и о хищениях электроэнергии. Таким образом, все четыре описанные выше составляющие потерь с экономической точки зрения одинаковы.
Технические потери электроэнергии можно представить следующими структурными составляющими:
– потери холостого хода, включающие потери в электроэнергии в силовых трансформаторах, компенсирующих устройствах (КУ), трансформаторах напряжения, счетчиках и устройствах присоединения ВЧ-связи, а также потери в изоляции кабельных линий;
– нагрузочные потери в оборудовании подстанций. К ним относятся потери в линиях и силовых трансформаторах, а также потери в измерительных комплексах электрической энергии,
– климатические потери, включающие в себя два вида потерь: потери на корону и потери из-за токов утечки по изоляторам ВЛ и подстанций. Оба вида зависят от погодных условий.
Технические потери в электрических сетях энергоснабжающих организаций (энергосистем) должны рассчитываться по трем диапазонам напряжения :
– в питающих сетях напряжения 35 кВ и выше;
– в распределительных сетях среднего напряжения 6 — 10 кВ;
– в распределительных сетях низкого напряжения 0,38 кВ.
Распределительные сети 0,38 — 6 — 10 кВ, эксплуатируемые районом электирических сетей (РЭС), характеризуются значительной долей потерь электроэнергии. Это связано с особенностями протяженности, построения, функционирования, организацией эксплуатации данного вида сетей: большим количеством элементов, разветвленностью схем, недостаточной обеспеченностью приборами учета соответствующего класса и т.п.
В настоящее время по каждому РЭС энергосистем технические потери в сетях 0,38 — 6 — 10 кВ рассчитываются ежемесячно и суммируются за год. Полученные значения потерь используются для расчета планируемого норматива потерь электроэнергии на следующий год.
В электрических сетях имеют место быть большие фактические потери электроэнергии.
Из общего количества потерь, потери в силовых трансформаторах МУП «ПЭС» составляют примерно 1,7%. Потери электроэнергии в линиях электропередачи напряжением 6-10 кВ составляют около 4,0 %. Потери электроэнергии в сетях 0,4 кВ составляют 9-10%.
Анализ динамики абсолютных и относительных потерь электроэнергии в сетях России, режимов их работы и загрузки показывает, что практически отсутствуют весомые причины роста технических потерь, обусловленных физическими процессами передачи и распределения электроэнергии. Основная причина потерь — увеличение коммерческой составляющей.
Основными причинами технических потерь являются:
Использование устаревших видов электрооборудования;
Несоответствие используемого электрооборудования существующим нагрузкам;
Неоптимальные установившиеся режимы в распределительных сетях по уровням
напряжения и реактивной мощности.
Основными причинами коммерческих потерь являются:
Недопустимые погрешности измерений электроэнергии (несоответствие приборов учета классам точности, несоответствие трансформаторов тока существующим нагрузкам, нарушение сроков поверки и неисправности приборов учета электроэнергии);
Использование несовершенных методов расчета количества отпущенной электроэнергии при отсутствии приборов учета;
Несовершенство методов снятия показаний с приборов учета и выписки квитанций непосредственно абонентами бытового сектора;
Бездоговорное и неучтенное потребление электроэнергии (хищения);
Искажение объемов отпуска электроэнергии потребителям.
ФАКТИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В МУП «ПОДОЛЬСКАЯ ЭЛЕКТРОСЕТЬ»
СТРУКТУРА ФАКТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Технологические потери электроэнергии (далее – ТПЭ) при ее передаче по электрическим сетям ТСО включают в себя технические потери в линиях и оборудовании электрических сетей, обусловленных физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии в соответствии с техническими характеристиками и режимами работы линий и оборудования, с учетом расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций и потери, обусловленные допустимыми погрешностями системы учета электроэнергии. Объем (количество) технологических потерь электроэнергии в целях определения норматива технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям рассчитывается в соответствии инструкцией по организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям, утвержденной приказом № 000 от 01.01.2001 года.
Методы расчета нормативных потерь электрической энергии
Основные понятия
1. Прием электрической энергии в сеть
2. Отдача электрической энергии из сети
4. Фактические (отчетные) потери электроэнергии в абсолютных единицах
6. Технические потери электроэнергии
9. Норматив технологических потерь электроэнергии в абсолютных единицах
11. Нормативные потери электроэнергии абсолютные
Расчет потерь в оборудовании электрической сети
ü Потери электроэнергии в воздушной линии
ü Потери электроэнергии в кабельной линии
ü Потери электроэнергии в трансформаторах (автотрансформаторах)
ü Потери электроэнергии в токоограничивающих реакторах
Условно-постоянные потери электроэнергии
Ü потери в стали силовых трансформаторов и автотрансформаторов;
Ü потери в стали шунтирующих реакторов;
Ü потери на корону в воздушных линиях 110 кВ и выше;
Ü потери в батареях конденсаторов (БСК) и статических тиристорных компенсаторах;
Ü потери в синхронных компенсаторах (СК);
Ü потери в ограничителях перенапряжения;
Ü потери электроэнергии в счетчиках непосредственного включения;
Ü потери в измерительных трансформаторах тока и напряжения;
Ü потери в изоляции кабельных линий;
Ü потери от токов утечки по изоляторам воздушных линий;
Ü потери в соединительных проводах и сборных шинах подстанций;
Ü расход электроэнергии на плавку гололеда;
Ü расход электроэнергии на собственные нужды подстанций с учетом потерь в стали и меди трансформаторов собственных нужд при несовпадении учета с границей балансовой принадлежности.
Переменные потери электроэнергии
Ü нагрузочные потери электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах
Ü нагрузочные потери электроэнергии в воздушных и кабельных линиях
Ü потери электроэнергии в токограничивающих реакторах
Методы расчета переменных потерь
Метод оперативных расчетов установившихся режимов с использованием данных оперативно-диспетчерских комплексов (ОИК)
Метод расчета потерь по данным расчетных суток (использование режимных данных за характерные сутки)
Метод расчета потерь по средним нагрузкам
Метод расчета потерь в режиме максимальных нагрузок сети с использованием числа часов наибольших потерь мощности
Оценочные методы расчета
Метод оперативных расчетов
Потери электроэнергии на интервале времени в трехобмоточном трансформаторе
Метод расчетных суток
Потери электроэнергии за расчетный период
Коэффициент формы графика
Метод средних нагрузок
Потери электроэнергии в электрических сетях
Потери электроэнергии в электрических сетях — важнейший показа-тель экономичности их работы, наглядный индикатор состояния сис-темы учета электроэнергии, эффективности энергосбытовой деятель-ности энергоснабжающих организаций.
Этот индикатор все отчетливей свидетельствует о накапливающих-ся проблемах, которые требуют безотлагательных решений в развитии, реконструкции и техническом перевооружении электрических сетей, совершенствовании методов и средств их эксплуатации и управления, в повышении точности учета электроэнергии, эффективности сбора денежных средств за поставленную потребителям электроэнергию и т.п.
По мнению международных экспертов, относительные потери элек-троэнергии при ее передаче и распределении в электрических сетях большинства стран можно считать удовлетворительными, если они не превышают 4-5 %. Потери электроэнергии на уровне 10 % можно счи-тать максимально допустимыми с точки зрения физики передачи элек-троэнергии по сетям.
Становится все более очевидным, что резкое обострение проблемы снижения потерь электроэнергии в электрических сетях требует актив-ного поиска новых путей ее решения, новых подходов к выбору соот-ветствующих мероприятий, а главное, к организации работы по сни-жению потерь.
В связи с резким сокращением инвестиций в развитие и техниче-ское перевооружение электрических сетей, в совершенствование сис-тем управления их режимами, учета электроэнергии, возник ряд негативных тенденций, отрицательно влияющих на уровень потерь в сетях, таких как: устаревшее оборудование, физический и моральный износ средств учета электроэнергии, несоответствие установленного оборудования передаваемой мощности.
Из вышеотмеченного следует, что на фоне происходящих измене-ний хозяйственного механизма в энергетике, кризиса экономики в стране проблема снижения потерь электроэнергии в электрических сетях не только не утратила свою актуальность, а наоборот выдвину-лась в одну из задач обеспечения финансовой стабильности энерго-снабжающих организаций.
Некоторые определения:
Абсолютные потери электроэнергии —– разность электроэнергии, отпущенной в электрическую сеть и полезно отпущенной потребителям.
Технические потери электроэнергии – потери обусловленные физическими процессами передачи, распределения и трансформации электроэнергии, определяются расчетным путем.
Технические потери делятся на условно-постоянные и переменные (зависящие от нагрузки).
Коммерческие потери электроэнергии – потери, определяемые как разность абсолютных и технических потерь.
СТРУКТУРА КОММЕРЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В идеальном случае коммерческие потери электроэнергии в элек-трической сети, должны быть равны нулю. Очевидно, однако, что в реальных условиях отпуск в сеть, по-лезный отпуск и технические потери определяются с погрешностями. Разности этих погрешностей фактически и являются структурны-ми составляющими коммерческих потерь. Они должны быть по возможности сведены к минимуму за счет выполнения соответствую-щих мероприятий. Если такая возможность отсутствует, необходимо внести поправки к показаниям электросчетчиков, компенсирующие систематические погрешности измерений электроэнергии.
Погрешности измерений отпущенной в сеть и полезно отпущенной электроэнергии потребителям.
Погрешность измерений электроэнергии в общем случае может быть разбита на
множество составляющих.рассмотрим наиболее значимые составляющие погрешностей изме-рительных комплексов (ИК), в которые могут входить: трансформатор тока (ТТ), трансформатор напряжения (ТН), счетчик электроэнергии (СЭ), линия присоединения СЭ к ТН.
К основным составляющим погрешностей измерений отпущенной в сеть и полезно отпущенной электроэнергии относятся:
погрешности измерений электроэнергии в нормальных условиях
работы ИК, определяемые классами точности ТТ, ТН и СЭ;
дополнительные погрешности измерений электроэнергии в реаль-ных условиях эксплуатации ИК, обусловленные:
заниженным против нормативного коэффициентом мощности
нагрузки (дополнительной угловой погрешностью); .
влиянием на СЭ магнитных и электромагнитных полей различной частоты;
недогрузкой и перегрузкой ТТ, ТН и СЭ;
несимметрией и уровнем подведенного к ИК напряжения;
работой СЭ в неотапливаемых помещениях с недопустимо низ-
кой температурой и т.п.;
недостаточной чувствительностью СЭ при их малых нагрузках,
особенно в ночные часы;
систематические погрешности, обусловленные сверхнормативны-ми сроками службы ИК.
погрешности, связанные с неправильными схемами подключения электросчетчиков, ТТ и ТН, в частности, нарушениями фазировки подключения счетчиков;
погрешности, обусловленные неисправными приборами учета электроэнергии;
погрешности снятия показаний электросчетчиков из-за:
ошибок или умышленных искажений записей показаний;
неодновременности или невыполнения установленных сроков
снятия показаний счетчиков, нарушения графиков обхода счет-
чиков;
ошибок в определении коэффициентов пересчета показаний
счетчиков в электроэнергию.
Следует заметить, что при одинаковых зна-ках составляющих погрешностей измерений отпуска в сеть и полезного отпуска коммерческие потери будут уменьшаться, а при разных — уве-личиваться. Это означает, что с точки зрения снижения коммерческих потерь электроэнергии необходимо проводить согласованную техниче-скую политику повышения точности измерений отпуска в сеть и полезного отпуска. В частности, если мы, например, будем односторонне уменьшать систематическую отрицательную погрешность измерений (модернизировать систему учета), не меняя погрешность измере-ний, коммерческие потери при этом возрастут, что, кстати, имеет место на практике.
Для просмотра фотографий, размещённых на сайте, в увеличенном размере необходимо щёлкнуть кнопкой мышки на их уменьшенных копиях.
Методика расчёта технологических потерь электроэнергии
в линии электропередач ВЛ-04кВ садоводческого товарищества
До какого-то определённого времени необходимость расчёта технологических потерь в линии электропередач , принадлежащей СНТ, как юридическому лицу, или садоводам, имеющим садовые участки в границах какого-либо СНТ , была не нужна. Правление даже не задумывалось об этом. Однако дотошные садоводы или, скорее, сомневающиеся, заставили ещё раз бросить все силы на способы вычисления потерь электроэнергии в ЛЭП . Самый простой путь, безусловно — это тупое обращение в компетентную компанию, то бишь, электроснабжающую или мелкую фирмочку, которые и смогут рассчитать для садоводов технологические потери в их сети. Сканирование Интернета позволило разыскать несколько методик расчёта энергопотерь во внутренней линии электропередач применительно к любому СНТ. Их анализ и разбор необходимых значений для вычисления конечного результата позволил отбросить те из них, которые предполагали замер специальных параметров в сети с помощью специального оборудования.
Предлагаемая Вам для использования в садоводческом товариществе методика основана на знании основ передачи электроэнергии по проводам базового школьного курса физики. При её создании были использованы нормы приказа Минпромэнерго РФ № 21 от 03.02.2005 г. «Методика расчёта нормативных потерь электроэнергии в электрических сетях», а также книга Ю.С Железко, А.В Артемьева, О.В. Савченко «Расчёт, анализ и нормирование потерь элекроэнергии в электрических сетях», Москва, ЗАО «Издательство НЦЭНАС», 2008.
Дело в том, что, если суммарно садоводы и электроустановки СНТ превышают выделяемое на всех количество электроэнергии, то соответственно расчёт технологических потерь должен уточняться для другого количества потребленных кВт/ч. Чем больше СНТ съест электроэнергии, тем больше будут и потери. Корректировка расчётов в этом случае необходима для уточнения величины платежа за технологические потери во внутренней сети , и последующего утверждения её на общем собрании.
Т.е. к распределительному щиту СНТ, где расположен общий трёхфазный счётчик, подключены 3 провода (3 фазы) и один нулевой провод. Соответственно к каждой фазе подключены равномерно по 20 домов садоводов, всего 60 домов.
Для расчёта потерь используется следующая формула:
ΔW — потери электроэнергии в кВт/ч;
W — электроэнергия, отпущенная в линию электропередач за Д (дней), кВт/ч (в нашем примере 63000 кВт/ч или 63х10 6 Вт/ч );
К ф — коэффициент формы графика нагрузки;
К L — коэффициент, учитывающий распределённость нагрузки по линии (0,37 — для линии с рапределённой нагрузкой, т.е. на каждую фазу из трёх подключены по 20 домов садоводов);
L — длина линии в километрах (в нашем примере 2 км);
tgφ — коэффициент реактивной мощности (0,6 );
F — сечение провода в мм²;
Д — период в днях (в формуле используем период 365 дней);
К ф ² — коэффициент заполнения графика, рассчитывается по формуле:
K ф ² = (1 + 2К з)
3K з
где К з — коэффициент заполнения графика. При отсутствии данных о форме графика нагрузки обычно принимается значение — 0,3 ; тогда: K ф ² = 1,78 .
Расчёт потерь по по формуле выполняется для одной линии фидера. Их 3 по 2 километра.
Считаем, что общая нагрузка равномерно распределена по линиям внутри фидера. Т.е. годовое потребление по одной линии фидера равно 1/3 от общего потребления.
Тогда: W сум. = 3 * ΔW в линии .
Отпущенная садоводам электроэнергия за год составляет 63000 кВт/ч, тогда по каждой линии фидера: 63000 / 3 = 21000 кВт/ч или 21·10 6 Вт/ч — именно в таком виде значение присутствует в формуле.
ΔW линии =9,3· 21²·10 6 ·(1+0,6²)·1,78·0,37 . 2 =
365 35
ΔW линии = 573,67 кВт/ч
Тогда за год по трём линиям фидера: ΔW сум. = 3 х 573,67 = 1721 кВт/ч .
Потери за год в ЛЭП в процентах: ΔW сум. % = ΔW сум /W сум x 100% = 2,73%
При условии, что все приборы учета потребляемой энергии размещены на опорах ЛЭП, то длина провода от точки присоединения линии, принадлежащей садоводу до его индивидуального прибора учёта составит всего 6 метров (общая длина опоры 9 метров).
Сопротивление провода СИП-16 (самонесущий изолированный провод, сечением 16 мм²) на 6 метров длины составляет всего R = 0,02ом .
P ввода = 4 кВт (примем за расчётную разрешённую электрическую мощность для одного дома).
Рассчитываем силу тока для мощности 4 кВт: I ввода = P ввода /220 = 4000Вт / 220в = 18 (А) .
Тогда: dP ввода = I² x R ввода = 18² х 0,02 = 6,48Вт — потери за 1 час при нагрузке.
Тогда суммарные потери за год в линии одного подключённого садовода: dW ввода = dP ввода x Д (часов в год) х К исп.макс. нагрузки = 6,48 x 8760 x 0,3 = 17029 Вт/ч (17,029 кВт/ч) .
Тогда суммарные потери в линиях 60 подключённых садоводов за год составят:
dW ввода = 60 х 17,029 кВт/ч = 1021,74 кВт/ч
ΔW сум. итог = 1721 + 1021,24 = 2745,24 кВт/ч
ΔW сум. %= ΔW сум / W сум x 100%= 2745,24/63000 х 100%= 4,36%
Итого: Во внутренней воздушной ЛЭП СНТ протяжённостью 2 километра (3 фазы и ноль), проводе сечением 35мм², подключёнными 60 домами, при общем потреблении 63000 кВт/ч электроэнергии в год потери составят 4,36%
Пример: В заключении следует добавить то, что нашему СНТ «Пищевик» ЭСО «Янтарьэнерго» при заключении Договора на электроснабжение в 1997 г. установило рассчитанную ими величину технологических потерь от ТП до места установки общего прибора учёта электроэнергии равную 4,95% за 1 кВт/ч. Подсчёт потерь в линии составил по данной методике 1,5% максимум. С трудом верится в то, что потери в трансформаторе, который СНТ не принадлежит, составляют ещё почти 3,5%. А по Договору потери трансформатора не наши. Пора с этим разобраться. О результате Вы скоро узнаете.
Продолжим. Ранее наш бухгалтер в СНТ брал 5% к кВт/ч за потери, установленные «Янтарьэнерго» и 5% за потери внутри СНТ. Никто, естественно ничего не рассчитывал. Пример расчёта, который использован на странице, почти на 90% соответствует действительности при эксплуатации старой ЛЭП в нашем СНТ. Так вот этих денег хватало на оплату всех потерь в сети. Даже оставались и постепенно накапливались излишки. Это подчеркивает тот факт, что методика работает и вполне соответствует действительности. Сравните сами: 5% и 5% (идет постепенное накопление излишков) или 4,95% и 4,36% (нет излишков). Т.е., расчёт потерь электроэнергии соответствует действительным потерям.
Потерями в электросетях считают разность между переданной электроэнергией от производителя до учтенной потребленной электроэнергией потребителя. Потери происходят на ЛЭП, в силовых трансформаторах, за счет вихревых токов при потреблении приборов с реактивной нагрузкой, а также из-за плохой изоляции проводников и хищения неучтенного электричества. В этой статье мы постараемся подробно рассказать о том, какие бывают потери электроэнергии в электрических сетях, а также рассмотрим мероприятия по их снижению.
Расстояние от электростанции к поставляющим организациям
Учет и оплата всех видов потерь регулируется законодательным актом: «Постановление Правительства РФ от 27.12.2004 N 861 (ред. от 22.02.2016) «Об утверждении Правил недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг…» п. VI. Порядок определения потерь в электрических сетях и оплаты этих потерь. Если вы хотите разобраться с тем, кто должен оплачивать часть утраченной энергии, рекомендуем изучить данный акт.
При передаче электроэнергии на большие расстояния от производителя до поставщика ее к потребителю теряется часть энергии по многим причинам, одна из которых — напряжение, потребляемое обычными потребителями (оно составляет 220 или 380 В). Если производить транспортировку такого напряжения от генераторов электростанций напрямую, то необходимо проложить электросети с диаметром провода, который обеспечит всех необходимым током при указанных параметрах. Провода будут очень толстыми. Их невозможно будет подвесить на линиях электропередач, из-за большого веса, прокладка в земле тоже обойдется недешево.
Более подробно узнать о том, вы можете в нашей статье!
Для исключения этого фактора в распределительных сетях применяют высоковольтные линии электропередач. Простая формула расчета такова: P=I*U. Мощность равна произведению тока на напряжение.
| Мощность потребления, Вт | Напряжение, В | Ток, А |
| 100 000 | 220 | 454,55 |
| 100 000 | 10 000 | 10 |
Повышая напряжение при передаче электроэнергии в электрических сетях можно существенно снизить ток, что позволит обойтись проводами с намного меньшим диаметром. Подводный камень данного преобразования заключается в том, что в трансформаторах есть потери, которые кто-то должен оплатить. Передавая электроэнергию с таким напряжением, она существенно теряется и от плохого контакта проводников, которые со временем увеличивают свое сопротивление. Возрастают потери при повышении влажности воздуха – увеличивается ток утечки на изоляторах и на корону. Также увеличиваются потери в кабельных линиях при снижении параметров изоляции проводов.
Передал поставщик энергию в поставляющую организацию. Та в свою очередь должна привести параметры в нужные показатели: преобразовать полученную продукцию в напряжение 6-10 кВ, развести кабельными линиями по пунктам, после чего снова преобразовать в напряжение 0,4 кВ. Снова возникают потери на трансформацию при работе трансформаторов 6-10 кВ и 0,4 кВ. Бытовому потребителю доставляется электроэнергия в нужном напряжении – 380 В или 220В. Любой трансформатор имеет свой КПД и рассчитан на определенную нагрузку. Если мощность потребления больше или меньше расчетной мощности, потери в электрических сетях возрастают независимо от желания поставщика.
Следующим подводным камнем всплывает несоответствие мощности трансформатора, преобразующего 6-10 кВ в 220В. Если потребители берут энергии больше паспортной мощности трансформатора, он или выходит из строя, или не сможет обеспечить необходимые параметры на выходе. В результате снижения напряжения сети электроприборы работают с нарушением паспортного режима и, как следствие, увеличивают потребление.
Мероприятия по снижению технических потерь электроэнергии в системах электроснабжения подробно рассмотрены на видео:
Домашние условия
Потребитель получил свои 220/380 В на счетчике. Теперь потерянная после счетчика электрическая энергия ложится на конечного потребителя.
Она складывается из:
- Потерь на при превышении расчетных параметров потребления.
- Плохой контакт в приборах коммутации (рубильники, пускатели, выключатели, патроны для ламп, вилки, розетки).
- Емкостной характер нагрузки.
- Индуктивный характер нагрузки.
- Использование устаревших систем освещения, холодильников и другой старой техники.
Рассмотрим мероприятия по снижению потерь электроэнергии в домах и квартирах.
П.1 — борьба с таким видом потерь одна: применение проводников соответствующих нагрузке. В существующих сетях необходимо следить за соответствием параметров проводов и потребляемой мощностью. В случае невозможности откорректировать эти параметры и ввести в норму, следует мириться с тем, что энергия теряется на нагрев проводов, в результате чего изменяются параметры их изоляции и повышается вероятность возникновения пожара в помещении. О том, мы рассказывали в соответствующей статье.
П.2 — плохой контакт: в рубильниках — это использование современных конструкций с хорошими неокисляющимися контактами. Любой окисел увеличивает сопротивление. В пускателях — тот же способ. Выключатели — система включения-выключения должна использовать металл, хорошо выдерживающий действие влаги, повышенных температур. Контакт должен быть обеспечен хорошим прижатием одного полюса к другому.
П.3, П.4 — реактивная нагрузка. Все электроприборы, которые не относятся к лампам накаливания, электроплитам старого образца имеют реактивную составляющую потребления электроэнергии. Любая индуктивность при подаче на нее напряжения сопротивляется прохождению по ней тока за счет возникающей магнитной индукции. Через время электромагнитная индукция, которая препятствовала прохождению тока, помогает его прохождению и добавляет в сеть часть энергии, которая является вредной для общих сетей. Возникают так называемые вихревые токи, которые искажают истинные показания электросчетчиков и вносят отрицательные изменения в параметры поставляемой электроэнергии. То же происходит и при емкостной нагрузке. Возникающие вихревые токи портят параметры поставленной потребителю электроэнергии. Борьба — использование специальных компенсаторов реактивной энергии, в зависимости от параметров нагрузки.
П.5. Использование устаревших систем освещения (лампочки накаливания). Их КПД имеет максимальное значение — 3-5%, а может быть и меньше. Остальные 95% идут на нагревание нити накала и как следствие на нагревание окружающей среды и на излучение не воспринимаемое человеческим глазом. Поэтому совершенствовать данный вид освещения стало нецелесообразным. Появились другие виды освещения — люминесцентные лампы, которые стали широко применяться в последнее время. КПД люминесцентных ламп достигает 7%, а светодиодных до 20%. Использование последних даст экономию электроэнергии прямо сейчас и в процессе эксплуатации за счет большого срока службы — до 50 000 часов (лампа накаливания — 1 000 часов).
Отдельно хотелось бы отметить, что сократить потери электрической энергии в доме можно с помощью . Помимо этого, как мы уже сказали, электроэнергия теряется при ее хищении. Если вы заметили, что , нужно сразу же предпринимать соответствующие меры. Куда звонить за помощью, мы рассказали в соответствующей статье, на которую сослались!
Рассмотренные выше способы уменьшения мощности потребления дают снижение нагрузки на электропроводку в доме и, как следствие, сокращение потерь в электросети. Как вы уже поняли, методы борьбы наиболее широко раскрыты для бытовых потребителей потому что не каждый хозяин квартиры или дома знает о возможных потерях электроэнергии, а поставляющие организации в своем штате держат специально обученных по этой теме работников, которые в состоянии бороться с такими проблемами.