Структура потерь электроэнергии в электрических сетях. Технические потери электроэнергии
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:
Изношенность электрооборудования;
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.
Потери электроэнергии в электрических сетях - важнейший показатель экономичности их работы, наглядный индикатор состояния системы учета электроэнергии, эффективности энергосбытовой деятельности энергоснабжающих организаций. Этот индикатор все отчетливей свидетельствует о накапливающихся 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 электроэнергии 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 считать максимально допустимыми с точки зрения физики передачи электроэнергии по сетям. Становится все более очевидным, что резкое обострение проблемы снижения потерь электроэнергии в электрических сетях требует активного поиска новых путей ее решения, новых подходов к выбору соответствующих мероприятий, а главное, к организации работы по снижению потерь.
В связи с резким сокращением инвестиций в развитие и техническое перевооружение электрических сетей, в совершенствование систем 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 изменений хозяйственного механизма в энергетике, кризиса экономики в стране проблема снижения потерь электроэнергии в электрических сетях не только не утратила свою актуальность, а наоборот выдвинулась 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 электрической сети, должны быть равны нулю. Очевидно, однако, что в реальных условиях отпуск в сеть, полезный отпуск и технические потери определяются с погрешностями. Разности этих погрешностей фактически и являются структурными составляющими коммерческих потерь. Они должны быть по возможности сведены к минимуму за счет выполнения соответствующих 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 измерительных 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 реальных 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 низкой температурой и т.п.;
недостаточной чувствительностью СЭ при их малых нагрузках, особенно в ночные часы;
систематические погрешности, обусловленные сверхнормативными 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 счетчиков;
ошибок в определении коэффициентов пересчета показаний счетчиков в электроэнергию.
Следует заметить, что при одинаковых знаках составляющих погрешностей измерений отпуска в сеть и полезного отпуска коммерческие потери будут уменьшаться, а при разных - увеличиваться. Это означает, что с точки зрения снижения коммерческих потерь электроэнергии необходимо проводить согласованную техническую 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 измерений, коммерческие потери при этом возрастут, что, кстати, имеет место на практике.
Коммерческие потери, обусловленные занижением полезного отпуска из-за недостатков энергосбытовой деятельности.
Эти потери включают две составляющие: потери при выставлении счетов и потери от хищений электроэнергии.
Потери при выставлении счетов.
Эта коммерческая составляющая обусловлена:
неточностью данных о потребителях электроэнергии, в том числе, недостаточной или ошибочной информацией о заключенных договорах на пользование электроэнергией;
ошибками при выставлении счетов, в том числе невыставленными счетами потребителям из-за отсутствия точной информации по ним и постоянного контроля за актуализацией этой информации;
отсутствием контроля и ошибками в выставлении счетов клиентам, пользующимся специальными тарифами;
отсутствием контроля и учета откорректированных счетов и т.п.
Потери от хищений электроэнергии.
Это одна из наиболее существенных составляющих коммерческих потерь, которая является предметом заботы энергетиков в большинстве стран мира.
Опыт борьбы с хищениями электроэнергии в различных странах обобщается специальной «Экспертной группой.по изучению вопросов, касающихся кражи электроэнергии и неоплаченных счетов (неплатежей)». Группа организована в рамках исследовательского комитета по экономике и тарифам международной организации UNIPEDE. Согласно отчету, подготовленному этой группой в декабре 1998 г., термин «кража электроэнергии» применяется только в тех случаях, когда электроэнергия не учитывается или не полностью регистрируется по вине потребителя, либо когда потребитель вскрывает счетчик или нарушает систему подачи электропитания с целью снижения учитываемого счетчиком расхода потребляемой электроэнергии.
Обобщение международного и отечественного опыта по борьбе с хищениями электроэнергии показало, что в основном этими хищениями занимаются бытовые потребители. Имеют место кражи электроэнергии, осуществляемые промышленными и торговыми предприятиями, но объем этих краж нельзя считать определяющим.
Хищения электроэнергии имеют достаточно четкую тенденцию к росту, особенно в регионах с неблагополучным теплоснабжением потребителей в холодные периоды года. Л также практически во всех регионах в осенне-весенние периоды, когда температура воздуха уже сильно понизилась, а отопление еще не включено.
Существуют три основных группы способов хищений электроэнергии: механические, электрические, магнитные.
Механические способы хищений электроэнергии.
Механическое способы хищений электроэнергии.
Механическое вмешательство в работу (механическое вскрытие) счетчика, которое может принимать различные формы, включая:
сверление отверстий в донной части корпуса, крышке или стекле счетчика;
вставка (в отверстие) различных предметов типа пленки шириной 35 мм, иглы и т.п. для того, чтобы остановить вращение диска или сбросить показания счетчика;
перемещение счетчика из нормального вертикального в полугоризонтальное положение для того, чтобы снизить скорость вращения диска;
самовольный срыв пломб, нарушение в центровке осей механизмов (шестерен) для предотвращения полной регистрации расхода электроэнергии;
раскатывание стекла при вставке пленки, которая остановит дисковое вращение.
Обычно механическое вмешательство оставляет след на счетчике, но его трудно обнаружить, если счетчик не будет полностью очищен от пыли и грязи и осмотрен опытным специалистом.
К механическому способу хищения электроэнергии можно отнести достаточно широко распространенные в России умышленные повреждения СЭ бытовыми потребителями или хищения счетчиков, установленных на лестничных клетках жилых домов. Как показал анализ, динамика умышленных разрушений и хищений счетчиков практически совпадает с наступлением холодов при недостаточном отоплении квартир. В данном случае разрушения и хищения счетчиков следует рассматривать как своеобразную форму протеста населения против неспособности местных администраций обеспечить нормальные жилищные условия. Усугубление ситуации с теплоснабжением населения неизбежно приводит к росту коммерческих потерь электроэнергии, что уже подтверждается печальным опытом дальневосточных и некоторых сибирских энергосистем.
Электрические способы хищений электроэнергии.
Наиболее распространенным в России электрическим способом хищений электроэнергии является так называемый «наброс» на выполненную голым проводом воздушную линию. Достаточно широко используются также такие способы как:
инвертирование фазы тока нагрузки;
применение различного типа «отмотчиков» для частичной или полной компенсации тока нагрузки с изменением ее" фазы;
шунтирование токовой цепи счетчика - установка так называемых «закороток»;
заземление нулевого провода нагрузки;
нарушение чередования фазного и нулевого проводов в сети с заземленной нейтралью питающего трансформатора.
Если счетчики включаются через измерительные трансформаторы, могут применяться также:
отключение токовых цепей ТТ;
замена нормальных предохранителей ТН на перегоревшие и т.п.
Магнитные способы хищений электроэнергий.
Применение магнитов с внешней стороны счетчика может повлиять на его рабочие характеристики. В частности, можно при использовании индукционных счетчиков старых типов с помощью магнита замедлить вращение диска. В настоящее время новые типы счетчиков производители стараются защитить от влияния магнитных полей. Поэтому этот способ хищений электроэнергии становится все более ограниченным.
Другие способы хищений электроэнергии
Существует целый ряд способов хищений электроэнергии чисто российского происхождения, например, хищения за счет частой смены владельцев той или иной фирмы с перманентным переоформлением договоров на поставку электроэнергии. В этом случае энергосбыт не в состоянии уследить за изменением владельцев и получить с них плату за электроэнергию.
Коммерческие потери электроэнергии, обусловленные наличием бесхозных потребителей.
Кризисные явления в стране, появление новых акционерных обществ привели к тому, что в большинстве энергосистем в последние годы появились и уже довольно значительное время существуют жилые дома, обшежития, целые жилые поселки, которые не стоят на балансе каких-либо организаций. Электро- и теплоэнергию, поставляемые в эти дома, жильцы никому не оплачивают. Попытки энергосистем отключить неплательщиков не дают результатов, так как жители вновь самовольно подключаются к сетям. Электроустановки этих домов никем не обслуживаются, их техническое состояние грозит авариями и не обеспечивает безопасность жизни и имуществу граждан.
Коммерческие потери, обусловленные неодновременностью оплаты за электроэнергию бытовыми потребителями - так называемой «сезонной составляющей».
Эта весьма существенная составляющая коммерческих потерь электроэнергии имеет место в связи с тем, что бытовые потребители объективно не в состоянии одновременно снять показания счетчиков и оплатить за электроэнергию. Как правило, платежи отстают от реального электропотрсбления, что, безусловно, вносит погрешность в определение фактического полезного отпуска бытовым потребителем и в расчет фактического небаланса электроэнергии, так как отставание может составлять от одного до трех месяцев и более. Как правило, в осенне-зимние и зимне-весенние периоды года имеют место недоплаты за электроэнергию, а в весенне-летние и летне-осенние периоды эти недоплаты в определенной мере компенсируются. В докризисный период эта компенсация была практически полной, и потери электроэнергии за год редко когда имели коммерческую составляющую. В настоящее время осенне-зимние и зимне-весенние сезонные недоплаты за электроэнергию намного превышают в большинстве случаев суммарную оплату в другие периоды года. Поэтому коммерческие потери имеют место по месяцам, кварталам и за год в целом.
Погрешности расчета технических потерь электроэнергии в электрических сетях.
Поскольку коммерческие потери электроэнергии нельзя измерить. Их можно с той или иной погрешностью вычислить. Значение этой погрешности зависит не только от погрешностей измерений объема хищений электроэнергии, наличия «бесхозных потребителей», других рассмотренных выше факторов, но и от погрешности расчета технических потерь электроэнергии. Чем более точными будут расчеты технических потерь электроэнергии, тем, очевидно, точнее будут оценки коммерческой составляющей, тем объективнее можно определить их структуру и наметить мероприятия по их снижению.
Введение
Обзор литературы
1.2 Нагрузочные потери электроэнергии
1.3 Потери холостого хода
1.4 Климатические потери электроэнергии
2. Методы расчета потерь электроэнергии
2.1 Методы расчета потерь электроэнергии для различных сетей
2.2 Методы расчета потерь электроэнергии в распределительных сетях 0,38-6-10 кВ
3. Программы расчета потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях
3.1 Необходимость расчета технических потерь электроэнергии
3.2 Применение программного обеспечения для расчета потерь электроэнергии в распределительных сетях 0,38 - 6 - 10 кВ
4. Нормирование потерь электроэнергии
4.1 Понятие норматива потерь. Методы установления нормативов на практике
4.2 Нормативные характеристики потерь
4.3 Порядок расчета нормативов потерь электроэнергии в распределительных сетях 0,38 - 6 - 10 кВ
5. Пример расчета потерь электроэнергии в распределительных сетях 10 кВ
Заключение
Список литературы
Введение
Электрическая энергия является единственным видом продукции, для перемещения которого от мест производства до мест потребления не используются другие ресурсы. Для этого расходуется часть самой передаваемой электроэнергии, поэтому ее потери неизбежны, задача состоит в определении их экономически обоснованного уровня. Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях до этого уровня - одно из важных направлений энергосбережения .
В течение всего периода с 1991 г. по 2003 г. суммарные потери в энергосистемах России росли и в абсолютном значении, и в процентах отпуска электроэнергии в сеть.
Рост потерь энергии в электрических сетях определен действием вполне объективных закономерностей в развитии всей энергетики в целом. Основными из них являются: тенденция к концентрации производства электроэнергии на крупных электростанциях; непрерывный рост нагрузок электрических сетей, связанный с естественным ростом нагрузок потребителей и отставанием темпов прироста пропускной способности сети от темпов прироста потребления электроэнергии и генерирующих мощностей.
В связи с развитием рыночных отношений в стране значимость проблемы потерь электроэнергии существенно возросла. Разработка методов расчета, анализа потерь электроэнергии и выбора экономически обоснованных мероприятий по их снижению ведется во ВНИИЭ уже более 30 лет. Для расчета всех составляющих потерь электроэнергии в сетях всех классов напряжения АО-энерго и в оборудовании сетей и подстанций и их нормативных характеристик разработан программный комплекс, имеющий сертификат соответствия, утвержденный ЦДУ ЕЭС России, Главгосэнергонадзором России и Департаментом электрических сетей РАО "ЕЭС России".
В связи со сложностью расчета потерь и наличием существенных погрешностей, в последнее время особое внимание уделяется разработке методик нормирования потерь электроэнергии.
Методология определения нормативов потерь еще не установилась. Не определены даже принципы нормирования. Мнения о подходе к нормированию лежат в широком диапазоне - от желания иметь установленный твердый норматив в виде процента потерь до контроля за "нормальными" потерями с помощью постоянно проводимых расчетов по схемам сетей с использованием соответствующего программного обеспечения.
По полученным нормам потерь электроэнергии устанавливаются тарифы на электроэнергию. Регулирование тарифов возлагается на государственные регулирующие органы ФЭК и РЭК (федеральную и региональные энергетические комиссии). Энергоснабжающие организации должны обосновывать уровень потерь электроэнергии, который они считают целесообразным включить в тариф, а энергетические комиссии - анализировать эти обоснования и принимать или корректировать их .
В данной работе рассмотрена проблема расчета, анализа и нормирования потерь электроэнергии с современных позиций; изложены теоретические положения расчетов, приведено описание программного обеспечения, реализующего эти положения, и изложен опыт практических расчетов.
Обзор литературы
Проблема расчета потерь электроэнергии волнует энергетиков уже очень долго. В связи с этим, в настоящее время выпускается очень мало книг по данной теме, т.к мало что изменилось в принципиальном устройстве сетей. Но при этом выпускается достаточно большое количество статей, где производится уточнение старых данных и предлагаются новые решения проблем, связанных с расчетом, нормированием и снижением потерь электроэнергии.
Одной из последних книг, выпущенных по данной теме, является книга Железко Ю.С. "Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях" . В ней наиболее полно представлена структура потерь электроэнергии, методы анализа потерь и выбор мероприятий по их снижению. Обоснованы методы нормирования потерь. Подробно описано программное обеспечение, реализующее методы расчета потерь.
Ранее этим же автором была выпущена книга "Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов" . Здесь наибольшее внимание было уделено методам расчета потерь электроэнергии в различных сетях и обосновано применение того или иного метода в зависимости от типа сети, а также мероприятиям по снижению потерь электроэнергии.
В книге Будзко И.А. и Левина М.С. "Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов" авторы подробно рассмотрели проблемы электроснабжения в целом, сделав упор на распределительные сети, питающие сельскохозяйственные предприятия и населенные пункты. Также в книге даны рекомендации по организации контроля за потреблением электроэнергии и совершенствованию систем учета.
Авторы Воротницкий В.Э., Железко Ю.С. и Казанцев В.Н. в книге "Потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем" рассмотрели подробно общие вопросы, относящиеся к снижению потерь электроэнергии в сетях: методы расчета и прогнозирования потерь в сетях, анализ структуры потерь и расчет их технико-экономической эффективности, планирование потерь и мероприятий по их снижению.
В статье Воротницкого В.Э., Заслонова С.В. и Калинкини М.А. "Программа расчета технических потерь мощности и электроэнергии в распределительных сетях 6 - 10 кВ" подробно описана программа для расчета технических потерь электроэнергии РТП 3.1 Ее главным достоинством является простота в использовании и удобный для анализа вывод конечных результатов, что существенно сокращает трудозатраты персонала на проведение расчета.
Статья Железко Ю.С. "Принципы нормирования потерь электроэнергии в электрических сетях и программное обеспечение расчетов" посвящена актуальной проблеме нормирования потерь электроэнергии. Автор делает упор на целенаправленное снижение потерь до экономически обоснованного уровня, что не обеспечивает существующая практика нормирования. Также в статье выносится предложение использовать нормативные характеристики потерь, разработанные на основе детальных схемотехнических расчетов сетей всех классов напряжений. При этом расчет может производится при использовании программного обеспечения.
Целью другой статьи этого же автора под названием "Оценка потерь электроэнергии, обусловленных инструментальными погрешностями измерения" не является уточнение методики определения погрешностей конкретных измерительных приборов на основе проверки их параметров. Автором в статье проведена оценка результирующих погрешностей системы учета поступления и отпуска электроэнергии из сети энергоснабжающей организации, включающей в себя сотни и тысячи приборов. Особое внимание уделено систематической погрешности, которая в настоящее время оказывается существенной составляющей структуры потерь.
В статье Галанова В.П., Галанова В.В. "Влияние качества электроэнергии на уровень ее потерь в сетях" уделено внимание актуальной проблеме качества электроэнергии, что оказывает существенное влияние на потери электроэнергии в сетях.
Статья Воротницкого В.Э., Загорского Я.Т. и Апряткина В.Н. "Расчет, нормирование и снижение потерь электроэнергии в городских электрических сетях" посвящена уточнению существующих методов расчета потерь электроэнергии, нормированию потерь в современных условиях, а также новым методам снижения потерь.
В статье Овчинникова А. "Потери электроэнергии в распределительных сетях 0,38 - 6 (10) кВ" делается упор на получение достоверной информации о параметрах работы элементов сетевого хозяйства, и прежде всего о загрузке силовых трансформаторов. Данная информация, по мнения автора, поможет существенно снизить потери электроэнергии в сетях 0,38 - 6 - 10 кВ.
1. Структура потерь электроэнергии в электрических сетях. Технические потери электроэнергии
1.1 Структура потерь электроэнергии в электрических сетях
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 ΔW Отч определяют как разность электроэнергии, поступившей в сеть, и электроэнергии, отпущенной из сети 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.
Решение проблемы потерь электроэнергии, возникающих на ЛЭП, силовых трансформаторах в результате некачественной изоляции проводящих частей, использования оборудования с реактивной нагрузкой, хищения энергоносителя, является актуальной во всем мире.
Специалисты в области энергетики постоянно стремятся исправить ситуацию и разрабатывают мероприятия по сведению к минимуму разности между показателями произведенной электроэнергией и учтенной потребителями.
Причины потерь электрической энергии при ее транспортировке
Регулирование и учет всех видов потерь электроэнергии осуществляется на государственном уровне при помощи принятых законодательных актов. Разница в напряжении, варьирующегося в пределах 220 В- 380 В относится к одной из причин создавшейся ситуации. Для обеспечения таких показателей при транспортировке напрямую от генераторов электростанций до конечного потребителя сотрудникам энергетических служб необходимо прокладывать сети с проводами большого диаметра.
Такая задача является невыполнимой. Толстые провода, сечение которых будет соответствовать параметрам напряжения электрической энергии, соответствующей пожеланиям потребителей, невозможно монтировать на ЛЭП.
Укладка магистралей под землей относится к экономически не выгодным и не рациональным мероприятиям. Большой вес проводов не позволяет проводить электромонтажные работы без риска возникновения аварийных ситуаций и угрозы жизни работников.
Для предотвращения потерь электроэнергии по этой причине было принято решение об использовании высоковольтных линий электропередач, способных транспортировать электрический ток небольшой величины на фоне повышенного напряжения, достигающего значений до 10000 Вольт. В такой ситуации отпадает необходимость монтажа проводов с большим сечением.
Подробную информацию по законодательным актам вы сможете без труда найти в интернете.
Следующей причиной, обуславливающей потери энергетических ресурсов во время их транспортировки к потребителю, является недостаточно эффективная работа трансформаторов. Их установка вызвана необходимостью преобразования высокого напряжения и приведения его к значениям, используемых в распределительных сетях.
Плохой контакт проводников, увеличение их сопротивления со временем усугубляют ситуацию и также становятся факторами, которые обуславливают потери электрической энергии. В их список также необходимо внести повышенную влажность воздуха, вызывающей утечку тока на корону, а также изоляцию проводов, несоответствующую требованиям нормативной документации.
После доставки производителем энергии в организацию, занимающейся ее распределением между потребителями, происходит преобразование полученного высокого напряжения до значений 6-10 кВ. Но это еще не конечный результат.
Снова необходима ступенчатая трансформация напряжения до цифры 0,4 кВ, а затем до значений, нужных обычным потребителям. Они варьируются в пределах 220 В -380 В. На этом этапе функционирования трансформаторов снова происходит утечка энергии. Каждая модель агрегатов отличается КПД и допустимой на него нагрузкой.
При мощности потребления, которая будет больше или меньше расчетных ее значений, поставщикам снова не удастся избежать энергетических потерь.
К еще одному негативному моменту при транспортировке энергии относится несоответствие эксплуатационных характеристик используемой модели трансформатора, предназначенного для снижения напряжения в сети, величиной 6-10 кВ до 220 В и потребляемой потребителями мощности.
Такая ситуация приводит к выходу со строя преобразующего устройства и отсутствию возможности получить необходимые параметры электрического тока на выходе. Снижение напряжения приводит к сбою в работе бытовых приборов и увеличенному расходу энергии. И тогда снова фиксируются ее потери.
Разработка мероприятий по устранению таких причин поможет исправить такую ситуацию. Появится возможность свести потери во время ее транспортировки к конечному потребителю к минимуму.
Утечка электрической энергии в домашних условиях
К причинам потерь энергии после прохождения прибора учета конечного потребителя относятся:
- излишний расход тока при нагреве проводников, возникающего в случае превышения расчетных параметров потребления электроэнергии;
- отсутствие качественных контактов в розетках, рубильниках, выключателях, патронах для установки ламп, обеспечивающих искусственную освещенность помещений и других приборах коммутации;
- емкостной и индуктивный характер нагрузки на распределительную сеть конечного потребителя;
- использование устаревших моделей бытовой техники, потребляющих большое количество электроэнергии.
Мероприятия по снижению энергопотерь в домашних условиях
В перечень мероприятий по устранению потерь энергии в домах, квартирах внесены:
Полезное видео
Подробную информацию о методах снижения энергопотерь вы можете почерпнуть из видео ниже.