Инфо-baza
151 0

Расчет потери электроэнергии в электрических сетях

Что такое потери электрической энергии?

Под потерями электроэнергии в широком смысле следует понимать разницу между поступлениями в сети и фактическим потреблением (полезным отпуском). Расчет потерь предполагает определение двух величин, что выполняется через учет электрической энергии. Одни стоят непосредственно на подстанции, другие у потребителей.

Потери могут рассчитываться в относительных и абсолютных величинах. В первом случае исчисление выполняется в процентах, во втором – в киловатт-часах. Структура разделена на две основных категории по причине возникновения. Общие потери именуются фактическими и являются основой эффективности работы подразделения.

Где выполняется расчет?

Расчет потерь электроэнергии в электрических сетях выполняется по следующим направлениям:

  1. Для предприятий, генерирующих энергию и отдающих в сеть. Уровень зависит от технологии производства, правильности определения собственных нужд, наличия технических и коммерческих учетов. Потери генерации ложатся на коммерческие организации (включаются в стоимость) или добавляются в нормативы и фактические величины на районы или предприятия электрических сетей.
  2. Для высоковольтной сети. Передача на дальние расстояния сопровождается высоким уровнем потерь электроэнергии в линиях и силовом оборудовании подстанций 220/110/35/10 кВ. Рассчитывается путем определения норматива, а в более совершенных системах через приборы электронного учета и автоматизированных систем.
  3. Распределительные сети, где происходит разделение потерь на коммерческие и технические. Именно в этой области сложно прогнозировать уровень величины из-за фактора сложности обвязки абонентов современными системами учета. Потери при передаче электроэнергии рассчитываются по принципу поступило за минусом платы за потребленную электрическую энергию. Определение технической и коммерческой части выполняется через норматив.
Читайте также: Удельное сопротивление хромель, алюмель, копель, константан, ВР5, ВР20

Потери электроэнергии и баланс

https://arbitrmos.ru

Потери имеют место при передаче электроэнергии в каждой цепочке электросети.

Фактические (их иногда называют — отчетные) потери всегда вычисляются как разность электроэнергии, которая поступила в сеть и энергии, переданной из сети потребителям.

Эти потери имеют следующие виды, а именно потери в элементах сети, имеющие физический характер; расходование энергии на обеспечение работоспособности техники, установленной на трансформаторных и иных подстанциях и обеспечивающих передачу электроэнергии; погрешности в работе приборов учета; хищение электроэнергии и т.п.

Таким образом потери можно разделить по следующим группам:

1) технологические потери электроэнергии, которые вытекают из физических процессов в кабеле и электрооборудовании, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям;

2) расходование электроэнергии на личные нужды подстанций, необходимое для обеспечения работы оборудования подстанций и работников, устанавливаемый по показаниям счетчиков, установленных на трансформаторах ;

3) инструментальные погрешности

4) коммерческие потери, обусловленные хищениями электроэнергии;

В силу закона Сетевые организации обязаны оплачивать стоимость фактических потерь электрической энергии, возникших в принадлежащих им объектах сетевого хозяйства, за вычетом стоимости потерь, учтенных в ценах (тарифах) на электрическую энергию на оптовом рынке.

При этом, размер реальных (фактических) потерь электрической энергии в электрических сетях определяется как разница между объемом электрической энергии, поставленной в электрическую сеть и объемом электрической энергии, потребленной энергопринимающими устройствами, присоединенными к этой сети.

Потребители услуг, за исключением производителей электрической энергии, обязаны оплачивать в составе тарифа за услуги по передаче электрической энергии нормативные потери, возникающие при передаче электрической энергии по сети сетевой организацией, с которой соответствующими лицами заключен договор.

Нормативы технологических потерь устанавливаются уполномоченным федеральным органом исполнительной власти в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 27 декабря 2004 года № 861 и методикой расчета нормативных технологических потерь электроэнергии в электрических сетях.

————————————————-.

Постановление Арбитражного суда Московского округа от 30.10.2019 N Ф05-14358/2019 по делу N А40-114979/2017 Требование: О взыскании стоимости фактических потерь электрической энергии, неустойки. Решение: В удовлетворении требования частично отказано, поскольку установлен факт занижения исполнителем объема полезного отпуска и увеличения стоимости фактических потерь.

Читайте также: Единица измерения киловатт и что измеряется в квт

Постановление Арбитражного суда Московского округа от 24.06.2019 N Ф05-5541/2019 по делу N А41-74669/2017 Требование: О взыскании: 1) Задолженности по оплате фактических потерь; 2) Неустойки. Решение: 1) В удовлетворении требования частично отказано, поскольку исполнитель-1 надлежащим образом исполнял в спорный период обязанность по определению объема потребления электрической энергии в целях определения фактических потерь электрической энергии; 2) Требование удовлетворено частично, поскольку исполнителем-1 несвоевременно произведена оплата оказанных услуг, однако установленный договором механизм оплаты оказанных услуг не предполагает иного порядка получения исполнителем-1 денежных средств, кроме как от котлодержателя, кроме того, размер неустойки снижен на основании ст. 333 ГК РФ.

Постановление Арбитражного суда Северо-Кавказского округа от 15.08.2019 N Ф08-6950/2019 по делу N А32-45413/2017 Требование: О признании недействительным решения налогового органа. Обстоятельства: Налоговый орган начислил: 1) НДС, налог на прибыль за неправомерное отнесение обществом в состав налоговых вычетов и расходов стоимости нагрузочных потерь при приобретении электроэнергии; 2) штраф по п. 1 ст. 126 НК РФ за непредставление документов. Решение: Требование удовлетворено, поскольку: 1) общество как покупатель электрической энергии обязано приобретать ее по ценам, включающим в себя стоимость нагрузочных потерь, которые теряются в процессе ее передачи, а не реализуются в дальнейшем;

Постановление Арбитражного суда Центрального округа от 22.03.2018 N Ф10-787/2018 по делу N А48-7177/2015 Требование: О взыскании задолженности по оплате коммунальных платежей, пени. Обстоятельства: Истец ссылается на наличие у ответчика задолженности по договору управления нежилым зданием. Встречное требование: О признании факта отсутствия задолженности по коммунальным услугам по договору управления, признании факта переплаты за теплоэнергию и техническое обслуживание. Решение: 1) Основное требование удовлетворено, поскольку факт наличия спорной задолженности установлен; 2) В удовлетворении встречного требования отказано, поскольку доказательств переплаты ответчиком не представлено, заявленные требования носят противоречивый характер.

Технические потери: физические причины появления и где возникают

Сущность технических потерь заключается в несовершенстве технологии и проводников, используемых в современной электроэнергетике. В процессе генерации, передачи и трансформации электроэнергии возникают физические явления, которые и создают условия утечки тока, нагрев проводников или прочие моменты. Технические потери могут возникать в следующих элементах:

  1. Трансформаторы. Каждый силовой трансформатор обладает двумя или тремя обмотками, посередине которого расположен сердечник. В процессе трансформации электроэнергии с большего на меньшего в этом элементе происходит нагрев, что и предполагает появление потерь.
  2. Линии электропередач. При транспортировке энергии на расстояния происходит утечка тока на корону для ВЛ, нагрев проводников. На расчет потерь в линии влияют следующие технические параметры: длина, сечение, удельная плотность проводника (медь или алюминий), коэффициенты потерь электроэнергии, в частности, коэффициент распределенности нагрузки, коэффициент формы графика.
  3. Дополнительное оборудование. К этой категории необходимо отнести технические элементы, которые участвуют в генерации, транспортировке, учете и потреблении электроэнергии. Величины для этой категории в основном постоянные или учитываются через счетчики.

Для каждого вида элементов электрической сети, для которой рассчитываются технические потери, имеется разделение на потери холостого хода и нагрузочные потери. Первые считаются постоянной величиной, вторые зависят от уровня пропуска и определяются для анализируемого периода, зачастую за месяц.

Структура потерь электроэнергии

Разделение потерь на составляющие может проводиться по разным критериям: характеру потерь (постоянные, переменные), классам напряжения, группам элементов, производственным подразделениям и т. п. Для целей анализа и нормирования потерь целесообразно использовать укрупненную структуру потерь электроэнергии, в которой потери разделены на составляющие исходя из их физической природы и специфики методов определения их количественных значений.

На основе такого подхода фактические потери могут быть разделены на четыре составляющие:

1) технические потери электроэнергии, обусловленные физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям и выражающимися в преобразовании части электроэнергии в тепло в элементах сетей. Теоретически технические потери могут быть измерены при установке соответствующих приборов, фиксирующих поступление и отпуск электроэнергии на рассматриваемом объекте. Практически же оценить действительное их значение с приемлемой точностью с помощью средств измерения нельзя. Для отдельного элемента это объясняется сравнительно малым значением потерь, сопоставимым с погрешностью приборов учета. Например, измерение потерь в линии, фактические потери энергии в которой составляют 2 %, с помощью приборов, имеющих погрешность ±0,5 %, может привести к результату от 1,5 до 2,5 %. Для объектов, имеющих большое количество точек поступления и отпуска электроэнергии (электрическая сеть), установка специальных приборов во всех точках и обеспечение синхронного снятия их показаний практически нереальна (особенно для определения потерь мощности). Во всех этих точках счетчики электроэнергии и так установлены, однако мы не можем сказать, что разность их показаний и есть действительное значение технических потерь. Это связано с территориальной разбросанностью многочисленных приборов и невозможностью обеспечения полного контроля правильности их показаний и отсутствия случаев воздействия на них других лиц. Разность показаний этих приборов представляет собой фактические потери, из которых следует выделить искомую составляющую. Поэтому можно утверждать, что измерить технические потери на реальном сетевом объекте нельзя. Их значение можно получить только расчетным путем на основе известных законов электротехники;

2) расход электроэнергии на СН подстанций, необходимый для обеспечения работы технологического оборудования подстанций и жизнедеятельности обслуживающего персонала. Этот расход регистрируется счетчиками, установленными на трансформаторах СН подстанций;

3) потери электроэнергии, обусловленные погрешностями ее измерения (недоучет электроэнергии, метрологические потери). Эти потери получают расчетным путем на основе данных о метрологических характеристиках и режимах работы приборов, используемых для измерения энергии (ТТ, ТН и самих электросчетчиков). В расчет метрологических потерь включают все приборы учета отпуска электроэнергии из сети, в том числе и приборы учета расхода электроэнергии на СН подстанций;

4) коммерческие потери, обусловленные хищениями электроэнергии, несоответствием показаний счетчиков оплате электроэнергии бытовыми потребителями и другими причинами в сфере организации контроля за потреблением энергии. Коммерческие потери не имеют самостоятельного математического описания и, как следствие, не могут быть рассчитаны автономно. Их значение определяют как разницу между фактическими потерями и суммой первых трех составляющих.

Три первые составляющие укрупненной 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 проявления такого воздействия: сознательные хищения электроэнергии некоторыми абонентами с помощью изменения показаний счетчиков, потребление энергии помимо счетчиков, неуплату или неполную оплату показаний счетчиков, определение поступления и отпуска электроэнергии по некоторым точкам учета расчетным путем (при несовпадении границ балансовой принадлежности сетей и мест установки приборов учета) и т. п.

Структура потерь, в которой укрупненные составляющие потерь сгруппированы по различным критериям, приведена на рис. 1.1.

Каждая составляющая потерь имеет свою более детальную структуру.

Читайте также: Преимущества высоковольтных ЛЭП постоянного тока по сравнению с ЛЭП переменного тока

Нагрузочные потери включают в себя потери:

  • в проводах линий передачи;
  • силовых трансформаторах и автотрансформаторах;
  • токоограничивающих реакторах;
  • заградителях высокочастотной связи;
  • трансформаторах тока;
  • соединительных проводах и шинах распределительных устройств (РУ) подстанций.

Последние две составляющие в силу отсутствия практики их поэлементных расчетов и незначительной величины обычно определяют на основе удельных потерь, рассчитанных для средних условий, и включают в состав условно-постоянных потерь.

Структура фактических потерь электроэнергии

Потери холостого хода включают в себя постоянные (не зависящие от нагрузки) потери:

  • в силовых трансформаторах (автотрансформаторах); компенсирующих устройствах (синхронных и тиристорных компенсаторах, батареях конденсаторов и шунтирующих реакторах);
  • оборудовании системы учета электроэнергии (ТТ, ТН, счетчиках и соединительных проводах);
  • вентильных разрядниках и ограничителях перенапряжения;
  • устройствах присоединения высокочастотной связи (ВЧ-связи); изоляции кабелей.

Потери, обусловленные погодными условиями (климатические потери) включают в себя три составляющие:

  • потери на корону в воздушных линиях электропередачи (BЛ) 110 кВ и выше;
  • потери от токов утечки по изоляторам BЛ;
  • расход электроэнергии на плавку гололеда.

Расход электроэнергии на СН подстанций обусловлен режимами работы различных (до 23) типов ЭП. Этот расход можно разбить на шесть составляющих:

  • на обогрев помещений;
  • вентиляцию и освещение помещений;
  • системы управления подстанцией и вспомогательные устройства синхронных компенсаторов;
  • охлаждение и обогрев оборудования;
  • работу компрессоров воздушных выключателей и пневматических приводов масляных выключателей;
  • текущий ремонт оборудования, устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), дистилляторы, вентиляцию закрытого распределительного устройства (ЗРУ), обогрев и освещение проходной (прочий расход).

Погрешности учета электроэнергии включают составляющие, обусловленные погрешностями измерительных ТТ, ТН и электрических счетчиков. Коммерческие потери также могут быть разделены на многочисленные составляющие, отличающиеся причинами их возникновения.

Все перечисленные составляющие подробно рассмотрены в последующих главах.

Критерии отнесения части электроэнергии к потерям могут быть физического и экономического характера. Некоторые специалисты считают, что расход электроэнергии на СН подстанций надо относить к отпуску электроэнергии, а остальные составляющие — к потерям. Расход на СН подстанций по характеру использования электроэнергии действительно ничем не отличается от ее использования потребителями. Однако это не является основанием считать его полезным отпуском, под которым понимают электроэнергию, отпущенную потребителям. Расход же электроэнергии на СН подстанций является внутренним потреблением сетевого объекта. Кроме того, при таком подходе необоснованно предполагается, что расход части энергии в элементах сетей на доставку другой ее части потребителям (технические потери), в отличие от расхода на СН подстанций, не является полезным.

Приборы учета не изменяют потоков мощности по сети, они лишь не совсем точно их регистрируют. Поэтому некоторые специалисты считают теоретически неверным относить недоучет электроэнергии, обусловленный погрешностями приборов, к потерям (ведь объем электроэнергии не изменяется от того, каким образом приборы ее регистрируют!).

Можно согласиться с теоретической правильностью таких рассуждений, как и — одновременно — с их практической бесполезностью. Определять структуру потерь нас заставляет не наука (для научных исследований все подходы имеют смысл), а экономика. Поэтому для анализа отчетных потерь следует применять экономические критерии. С экономических позиций потери — это та часть электроэнергии, на которую ее зарегистрированный полезный отпуск потребителям оказался меньше электроэнергии, полученной сетью от производителей электроэнергии. Под полезным отпуском электроэнергии понимается не только та электроэнергия, денежные средства за которую действительно поступили на расчетный счет энерго-снабжающей организации, но и та, на которую выставлены счета, то есть потребление энергии зафиксировано. Выставление счетов является практикой, применяемой к юридическим лицам, потребление энергии которыми фиксируется ежемесячно. В отличие от этого ежемесячные показания счетчиков, фиксирующих потребление энергии бытовыми абонентами, обычно неизвестны. Полезный отпуск электроэнергии бытовым абонентам определяют по поступившей за месяц оплате, поэтому вся неоплаченная энергия автоматически попадает в потери.

Расход электроэнергии на СН подстанций не является продукцией, оплачиваемой конечным потребителем, и с экономической точки зрения ничем не отличается от расхода электроэнергии в элементах сетей на передачу остальной ее части потребителям.

Занижение объемов полезно отпущенной электроэнергии приборами учета (недоучет) имеет такой же экономический характер, как и две описанные выше составляющие. То же самое можно сказать и о хищениях электроэнергии. Поэтому все четыре описанные выше составляющие потерь с экономической точки зрения одинаковы.

Фактические потери являются строго детерминированной величиной, жестко связанной с денежными средствами, полученными за проданную энергию. Задача «исправления» отчетных потерь на основе учета погрешностей счетчиков бессмысленна, так как не может привести к изменению объема полученных (и недополученных) денежных средств.

Потерянный рубль остается потерянным независимо от того, по какой причине и где он потерян. Но для того, чтобы принять наиболее эффективные меры по снижению потерь, необходимо знать, где и по каким причинам они происходят. В связи с этим основной задачей расчета и анализа потерь является определение их детальной структуры, выявление конкретных очагов потерь и оценка возможностей их снижения до экономически оправданных значений. Одним из методов такой диагностики потерь является анализ небалансов электроэнергии на объектах (подстанциях, предприятиях сетей) и в сетевых организациях.

Коммерческие потери: основное направление повышения эффективности в электроэнергетике

Коммерческие потери электроэнергии считаются сложно прогнозируемой величиной, так как зависят от потребителей, от их желания обмануть предприятие или государство. Основой указанных проблем являются:

  1. Сезонная составляющая. В представленное понятие вкладывается недоплата физических лиц по реально отпущенной электрической энергии. К примеру, в Республике Беларусь существует 2 причины появления «сезонки» — это наличие льгот по тарифам и оплата не на 1, а на 25 число.
  2. Несовершенство приборов учетов и их неправильная работа. Современные технические средства для определения потребленной энергии значительно упростили задачу абонентской службе. Но электроника или неправильно налаженная система учета может подвести, что и становится причиной рост коммерческих потерь.
  3. Воровство, занижение показаний счетчиков коммерческими организациями. Это отдельная тема для разговора, которая предполагает различные ухищрения физических и юридических лиц по сокращению расходов на электрическую энергию. Все это сказывается на росте потерь.

Фактические потери: общий показатель

Для расчета фактических потерь необходимо сложить коммерческую и техническую составляющую. Однако реальный расчет этого показателя осуществляется по-другому, формула потерь электроэнергии следующая:

Величина потерь = (Поступления в сеть – Полезный отпуск – Перетоки в другие энергосистемы – Собственные нужды) / (Поступления в сеть – Беспотерьные – Перетоки – Собственные нужды) * 100%

Зная каждый элемент, определяют фактические потери в процентном отношении. Для вычисления требуемого параметра в абсолютных величинах необходимо выполнить расчеты только числителя.

Какие потребители считаются беспотерьными и что такое перетоки?

В представленной выше формуле используется понятие «беспотерьные», которое определяется по коммерческим приборам учета на подстанциях высокого напряжения. Предприятие или организация самостоятельно несут расходы на потери электроэнергии, которые учитываются прибором учета в точке подключения к сетям.

Что касается перетоков, то они также относятся к беспотерьным, хотя высказывание не совсем корректное. В общем понимании это электрическая энергия, которая из одной энергосистемы отправляется в другую. Учет осуществляется также с использованием приборов.

Методики расчета технических потерь на предприятиях электроэнергетики

Потери электроэнергии в электрических сетях осуществляется по двум основным методикам:

Читайте также: Что такое модульный контактор и для чего он нужен?
  1. Расчет и составление норматива потерь, что реализовывается через специальное программное обеспечение, куда закладывается информация по топологии схемы. Согласно последней определяются нормативные величины.
  2. Составление небалансов для каждого элемента электрических сетей. В основе этого метода лежит ежедневное, еженедельное и ежемесячное составление балансов в высоковольтной и распределительных сетях.

Каждый вариант обладает особенностями и эффективностью. Необходимо понимать, что выбор варианта зависит и от финансовой стороны вопроса.

Расчет норматива потерь

Расчет потерь электроэнергии в сетях во многих странах СНГ и Европы осуществляется с применением данной методологии. Как отмечалось выше, процесс предполагает использование специализированного софта, в котором имеются нормативные величины и топология схемы электрических сетей.

Для получения информации о технических потерях от сотрудника организации потребуется внести характеристики пропуска по фидеру активной и реактивной энергии, определить максимальные значения по активной и реактивной мощности.

Необходимо отметить, что погрешность таких моделей может доходить до 25 % только при расчете потерь электроэнергии в линии. К представленному методу следует относиться в качестве математической, примерной величине. В этом и выражается несовершенство методологии просчета технических потерь в электрических сетях.

Коммерческие потери электроэнергии: от чего зависят, как уменьшить

Коммерческие потери обусловлены двумя основными причинами:

  • хищениями электроэнергии потребителями и
  • недостатками в организации контроля за ее потреблением и оплатой.

Эти потери представляют собой плохо формализуемую часть общих потерь, так как определяются в основном социальными и организационными факторами.

Влияние на коммерческие потери

Влияние на коммерческие потери способов определения полезного отпуска обусловлено следующими факторами:

  • оценка некоторой части полезного отпуска (обычно на временных присоединениях) не по показаниям счетчиков, а расчетным путем;
  • неодновременное снятие показаний счетчиков;
  • ошибки в банковских операциях и др.

Неодновременное снятие показаний счетчиков может существенно исказить помесячные значения потерь, но в годовом их значении практически компенсируется. Поэтому при определении месячных нормативных потерь, устанавливаемых в качестве плановых заданий персоналу, приходится корректировать их значения на величину сложившейся динамики переноса части потерь между месяцами. При этом сумма месячных корректировок по году должна быть равна нулю.

Уровень коммерческих потерь

Уровень коммерческих потерь зависит также от качества контроля за потреблением и уменьшается при осуществлении следующих мероприятий:

  • «привязка» всех абонентов к конкретным подстанциям с помощью идентификационных кодов в платежных документах;
  • обеспечение наличия счетчиков технического учета на головных участках радиальных линий всех классов напряжения (вплоть до 0,4 кВ, если имеются возможности организовать их нормальную эксплуатацию). Это позволяет определять степень соответствия электроэнергии, отпущенной в данную сеть и оплаченной присоединенными к ней потребителями, и на основе этого выявлять конкретные участки сети с повышенными коммерческими потерями;
  • оснащение инспекторов специальными приборами, позволяющими выявлять несоответствие между токовой нагрузкой присоединения и платой за электроэнергию;
  • обеспечение достаточной численности и эффективная организация работы инспекторов.

Существенным фактором является уровень покупательной способности и менталитет населения в регионе.Известно, что уровень коммерческих потерь выше в тех странах, где уровень жизни невысок. В одной из аргентинских энергетических компаний, снабжающих электроэнергией северные кварталы г. Буэнос-Айреса, потери электроэнергии в 1992 г. превышали 30 % [19]. Французские специалисты, проводившие анализ ситуации и разработку рекомендаций по снижению потерь после последовавшей в 1992 г. приватизации компании, отмечали, что в бедных кварталах имеет место коллективный тип поведения, при котором хищения электроэнергии не считаются зазорными. Более того, в таких кварталах появились консультанты, которые за деньги обучали жителей способам хищений. Выявлены и случаи соучастия в мошенничестве работников самой энергоснабжающей организации, в том числе и из числа руководящих кадров.

Для проведения работ по снижению коммерческих потерь было привлечено более 1000 работников (при штате фирмы 3512 человек!). За пять лет было проинспектировано около 1 млн счетчиков. Более 300 тыс. абонентов переведено на принудительную выписку счетов. Принято решение прекращать электроснабжение абонента после неоплаты им одного счета. Уволено более 60 работников энергоснабжающей организации, замешанных в мошенничестве. Все эти меры позволили в течение пяти лет снизить потери до 11,7 %.

Уровень жизни населения России в настоящее время не позволяет считать, что отмеченные причины коммерческих потерь у нас отсутствуют. Величину этих потерь в энергосистемах России в целом можно оценить на основе сопоставления динамики изменения отпуска электроэнергии в сеть и отчетных потерь за многолетний период.

В течение 20 лет (1971–1990 гг.) отчетные потери в сетях Минэнерго СССР находились на уровне 9 % от отпуска электроэнергии в сеть, из которых 2,25 % составляли постоянные потери, а 6,75 % – нагрузочные. Можно считать, что доля коммерческих потерь в отчетных потерях была пренебрежимо мала, так как в то время не существовало социальных условий для массовых хищений энергии бытовыми абонентами, а хищения промышленными предприятиями вообще не имели смысла, поскольку средства на оплату электроэнергии выделялись централизованно.

Потребление энергии в 2007 г. составило около 80 % уровня 1990 г., то есть уменьшилось в 1,25 раза. Абсолютное значение нагрузочных потерь при этом должно снизится в 1,252 = 1,6 раза. Абсолютное значение постоянных потерь не изменилось. Если учесть повышение напряжения в сетях, вызванное падением нагрузок (в среднем на 5,0 %), то нагрузочные потери снизились еще в 1,1 раза (всего в 1,6 · 1,1 = 1,7 раза), а постоянные потери возросли в 1,1 раза. В процентном отношении к упавшим в 1,25 раза нагрузкам нагрузочные потери должны уменьшится в 1,7 / 1,25 = 1,4 раза и стать равными 6,75 / 1,4 = 4,8 %, а потери холостого хода возрасти до 2,25 · 1,1 · 1,25 = = 3,1 %. Суммарные технические потери в этих условиях должны составить 4,8 + 3,1 = 7,9 %.

Снижение отчетных потерь при падении потребления электроэнергии наблюдалось в первые годы перестройки: например, в 1991 г. отчетные потери упали с 9 до 8,5 %, так как их динамика определялась в основном описанными выше физическими факторами, а объем хищений в эти годы был еще традиционно мал.

В 2007 г. потери составили около 12 % вместо физически объяснимых 7,9 %, то есть оказались выше на 4,1 %.

В соответствии с отчетностью 90 % суммарных потерь приходятся на сети региональных и муниципальных сетевых компаний, а 10 % – на сети Федеральной сетевой компании. Таким образом, потери в сетях региональных и муниципальных компаний составляют 12 · 0,9 = 10,8 %. Очевидно, что коммерческие потери следует отнести именно к таким сетям, где их доля в структуре составит (4,1 / 10,8) ∙ 100 = 38 %.

Применение описанного метода позволяет оценить уровень коммерческих потерь и в конкретной энергоснабжающей организации. При этом следует учитывать, что он исходит из неизменной структуры сетей и порядка учета потерь. При их изменении (например, при учете потерь в коммунальных сетях в составе потерь региональной сетевой компании) отчетные потери этой компании увеличиваются. Так как в рассматриваемый период в энергетике происходили известные структурные изменения (ликвидация колхозов, при которой большая часть потерь в сельских сетях 6–20 кВ попала в отчетные потери региональной сетевой компании, и изменение порядка учета потерь в ряде коммунальных сетей), доля коммерческих потерь в электрических сетях России в целом окажется несколько ниже приведенных цифр. Их корректировка может быть проведена на основе анализа конкретных условий.

Используемое программное обеспечение для расчета

На текущий момент существует огромное количество программного софта, который выполняет расчет норматива технических потерь. Выбор того или иного продукта зависит от стоимости обслуживания, региональности и других важных моментов. В Республике Беларусь основной программой считается DWRES.

Софт разрабатывался группой ученых и программистов Белорусского Национального Технического Университета под руководством профессора Фурсанова Н.И. Инструмент для расчета норматива потерь специфичен, обладает рядом системных достоинств и недостатков.

Для рынка России особой популярностью пользуется ПО «РПТ 3», который разрабатывался специалистами ОАО «НТЦ Электроэнергетики». Софт весьма неплохой, выполняет поставленные задачи, но также обладает рядом отрицательных сторон. Тем не менее расчет нормативных величин осуществляется в полной мере.

Потери при передаче электроэнергии

В упрощенном понимании любую электрическую сеть представляют как минимум три компоненты:

  • источник электроэнергии (генератор электростанции);
  • потребитель электроэнергии (любое электрооборудование);
  • линия электропередачи (сеть проводов, соединяющих источник с потребителем).

Абстрагируясь от этой идеальной схемы, представим сотни, а то и тысячи километров проводов, десятки подстанций и сложное технологическое оборудование которые представляют собой связующее звено между первыми двумя участниками сети. На каждом из звеньев этой сложной цепочки неизбежно возникают нецелевые затраты выраженные в потерях электроэнергии. Таким образом, мы подходим к определению потерь, которые представляют собой разницу отпущенной электроэнергии потребителям и фактическим количеством переданной электроэнергии. Перед поставщиками электроэнергии стоит задача снижения потерь до экономически обоснованного уровня, не превышающего нормативы потерь.

Категории потерь

Потери электроэнергии имеют различную природу, они бывают вызваны как физическими явлениями, что характерно для нормативных технологических потерь и зависеть от человеческого фактора при хищениях электроэнергии. Итак, все потери можно разделить на три категории:

  • группу технологических потерь;
  • производственные расходы на передачу электроэнергии;
  • категорию коммерческой потери.

Технологические потери – самая обширная категория, имеющая максимальный удельный вес в общем объеме потерь. Данную категорию представляют потери, связанные с передачей производителями электроэнергии своей продукции посредством воздушных линий (ЛЭП). Основными ее составляющими являются нагрузочные потери и потери за счет образования коронных разрядов, на которые уходит более 80% всех потерь, остальные 20% приходятся на потери в остальном технологическом оборудовании (потери трансформаторов напряжения, потери холостого хода и т.д.).

Причинами таких потерь можно назвать:

  • высокие нагрузочные токи и сопротивление проводов ЛЭП, с целью снижения затрат напряжение длинных линий повышается до сотен киловольт (с пропорциональным снижением тока);
  • условно-постоянные расходы (затраты на холостую работу силового оборудования, борьбу с реактивными нагрузками и пр.);
  • климатические условия (потери на коронных разрядах, затраты на оттаивание обледенелых проводов).

Вторая категория потерь характеризуется расходом электроэнергии, необходимой для питания технологического оборудования подстанций, удовлетворения нужд персонала. Учет такого потребления электроэнергии ведется с помощью специальных учетных приборов.

Причинами коммерческих потерь зачастую бывают:

  • погрешности расчетов;
  • ошибки в тарифах по отпуску электроэнергии;
  • погрешности показаний приборов учета;
  • хищение электроэнергии.

Для выявления причин и снижения нецелевых затрат, поиска источников экономии и выявления скрытых резервов периодически производятся расчеты нормативов потерь.

Компенсация потерь зависит от их категории. Для первых двух случаев (технологические потери и производственные издержки) оплата потерь ложится на плечи потребителя электроэнергии путем корректировки тарифов. В случае превышения нормативов коммерческих потерь, последние негативным образом отражаются на прибыли поставщика электроэнергии. Не случайно предприятия поставляющие электроэнергию ведут контроль над несанкционированными подключениями, содержат штаты контролирующих подразделений, внедряют системы автоматического сбора и обработки данных.

Смотрите также другие статьи :

Измерение качества электрической энергии

Любые электроприборы и оборудование разрабатываются для работы в определенных условиях. Все составные элементы предусматривают характеристики, способные производить оптимальную полезность и отдачу при определенных параметрах поступающего тока.

Подробнее…

Дефекты и нарушения в электроустановках и на объектах

В данной статье будут описаны основные дефекты и нарушения в электроустановках и на объектах, а также ссылки на нормативные документы, пояснения чем тот или иной дефект опасен или к чему может привести.Подробнее…

Читайте также: Электронные схемы автоматики для дома и быта своими руками

Составление небаланса в высоковольтных и распределительных сетях

Потери электроэнергии технического плана можно выявить через другой метод. О нем уже говорилось выше – предполагается, что все высоковольтные или распределительные сети обвязаны приборами учета. Они помогают определить величину максимально точно. Кроме этого, подобная методика обеспечивает реальную борьбу с неплательщиками, воровством и неправильное использование энергооборудования.

Следует отметить, что подобный подход, несмотря на эффективность, неприменим в современных условиях. Для этого необходимы серьезные мероприятия с большими затратами на реализацию обвязки всех потребителей электронными учетами с передачей данных (АСКУЭ).

Как сократить технические потери: способы и решения

Снизить потери в линиях, трансформаторных подстанциях помогают следующие направления:

  1. Правильно выбранный режим работы оборудования, загрузка мощностей влияет на нагрузочные потери. Именно поэтому диспетчер обязан выбирать и вести наиболее приемлемый режим работы. К представленному направлению важно отнести выбор точек нормального разрыва, расчеты загруженности трансформаторов и так далее.
  2. Замена оборудование на новое, которое обладает низкими показателями холостого хода или лучше справляются с нагрузочными потерями. Для линий электропередач предполагается замена проводов на большее сечение, использование изолированных проводников.
  3. Сокращение времени обслуживания оборудования, что ведет к снижению расхода энергии на собственные нужды.

Тема 3.1. Потери мощности и энергии в линиях и трансформаторах

3.1.1. Общие сведения о потерях мощности и энергии в элементах электрических сетей

При передаче электроэнергии от электростанций до потребителей часть электроэнергии неизбежно расходуется на нагрев проводников, создание электромагнитных полей и другие эффекты. Этот расход называют потерями электроэнергии [5].

Слово «потери» обычно ассоциируется с неправильной организацией технологического процесса, однако потери электроэнергии обусловлены физическими процессами, протекающими в проводниках, и полностью избавиться от них на сегодняшнем этапе развития науки и техники невозможно. Поэтому часто потери электроэнергии называют расходами на транспортировку электроэнергии.

В электрических сетях потери мощности и электроэнергии определяются потерями в линиях электропередачи и в трансформаторах подстанций. В ЛЭП мощность теряется на нагрев проводников, на создание электромагнитных полей, на корону, на зарядную мощность. В трансформаторах потери мощности разделяют на нагрузочные потери и потери холостого хода. Здесь речь идёт исключительно о так называемых технических потерях. Более подробно структура потерь электроэнергии и методы их снижения рассматриваются в курсе «Электроэнергосбережение».

3.1.2. Потери мощности в линиях

При работе системы электроснабжения (СЭС) в ее элементах (кабельных и воздушных линиях электропередачи, трансформаторах, электродвигателях и т.п.) неизбежно возникают потери мощности и электроэнергии [5]. Величина этих потерь зависит от множества различных факторов: тока проходящего по элементу, климатических условий, сопротивлений (активного, реактивного) элемента и т.п., и может достигать значительных размеров. Поэтому проблема снижения потерь мощности и электрической энергии является одной из важнейших при эксплуатации СЭС практически любого объекта.

К настоящему времени известно несколько различных способов снижения потерь мощности и электроэнергии в элементах СЭС, которые объединены в две большие самостоятельные группы. Первая группа – организационные мероприятия, вторая – технические мероприятия.

Потери активной мощности DР

в линиях электропередачи равны:

=3I2∙Rл=, (3.1)

Потери реактивной мощности и реактивной энергии равны:

DQ=

3I2 ∙Xл =, (3.2)

где R

л,Xл – соответственно активное и реактивное сопротивления линии электропередачи;I,PиQ– токи и мощности, протекающие по линии.

Из анализа этих формул можно сделать следующие выводы:

— потери активной мощности зависят как от активной так и от реактивной мощностей, передаваемых по линии;

— даже незначительное увеличение напряжения приводит к значительному снижению потерь мощности;

— уменьшение сопротивления линии приводит к снижению потерь мощности.

Кроме того из формул (3.1) и (3.2) вытекает следующее:

— потери мощности всей сети складываются из потерь мощности на всех её участках;

— при равномерно распределенной нагрузке потери мощности меньше, чем при той же нагрузке, сосредоточенной в конце линии.

3.1.3. Потери энергии в линиях

Одним из основных показателей, определяющих качество проектирования и эксплуатации электрических сетей, является величина потерь электрической энергии [5]. Их стоимость представляет значительную часть годовых эксплуатационных расходов в приведенных затратах, которые служат экономическим критерием оценки как проектируемой, так и существующей электрической сети. Определение и учет потерь электрической энергии производится с помощью различных методов. Наибольшее распространение получили метод расчета по времени максимальных потерь, а также метод расчета по графикам нагрузок. Кроме того, в некоторых случаях при достаточном количестве измерительных приборов возможна прямая оценка потерь по показаниям счетчиков электрической энергии. В настоящее время широко распространен статистический метод расчета потерь электроэнергии по количеству пропущенной энергии. Так как мощность – это есть энергия в единицу времени, то потери энергии DЭ – это потери мощности, умноженные на время

D

Э=DРt=3I2 R t. (3.3)

Однако потери мощности в линии DР

остаются постоянными только в том случае, если ток, протекающий по линии не меняется. В действительности ток меняется постоянно, поскольку меняется режим работы потребителей.

Если изобразить годовой график нагрузок отвлеченного потребителя, как показано, то годовые потери энергии будут пропорциональными площади графика квадратичных нагрузок и могут быть выражены как

D

Э= I2 ( (t)R dt.

где Т- время включения потребителя.

В данном случае потребитель включен в течение всего года, т.е. Т

=8760 ч. Однако в аналитической форме получить зависимостьI(t) невозможно. Поэтому используют различные методы с введением «фиктивных» величин.

Каждая группа потребителей (машиностроительные потребители, текстильные фабрики и т.д.) имеет характерные графики нагрузок. Нагрузки подстанций и линий складываются из нагрузок потребителей и также имеют характерные графики.

Одним из часто применяемых методов определения потерь энергии является метод среднеквадратичного тока I

ср кв, т.е. такого тока, который, все время протекая по линии, даст те же потери, что и действительные токи. Тогда

I

2ср кв =, (3.4)

где I

1,I2,… — значения токов на интервалахt1,t2,… ступенчатого графика нагрузки.

Найдя величину I

2ср кв, потери энергии можно определить по выражению

D

Э=3I2 R T. (3.5)

Наиболее распространенным методом определения потерь энергии является метод с использованием времени максимальных потерь.

Известно, что потребитель какую-то часть времени работает с максимальной нагрузкой Р

макс. Время, в течение которого, работая с максимальной нагрузкойРмакс, потребитель взял бы из сети энергию, равную энергии действительно полученной им за год называетсячислом часов использования максимума Тмакс, Тогда энергия, полученная потребителем, будет определяться по формуле

Э=Р

максТмакс. (3.6)

Аналогично, время в течение которого потребитель, работая с максимальными потерями вызовет те же потери что имеют место в действительности называется временем максимальных потерь τ

. Тогда потери энергии в линии

DЭ=DР

макс τ= 3I2максRлτ, (3.7)

где I

макс– максимальный ток протекающий по линии,Rл – активное сопротивление линии. Число часов использования максимума можно определить по справочным таблицам для соответствующих групп потребителей или определить из графика нагрузки

T

макс =, (3.8)

где P

1,P2,… — значения мощностей на интервалахt1,t2,… ступенчатого графика нагрузки. Величина τ однозначно связана сTмакс. Её можно получить по специальным кривым t =¦(Tмакс, cosφОшибка! Закладка не определена.) или по аналитической зависимости:

. (3.9)

3.1.4. Потери мощности и энергии в трансформаторах.

Значительную часть общих потерь мощности и электроэнергии СЭС составляют потери в трансформаторах [5]. Потери мощности в них слагаются из потерь активной DР

ти реактивнойDQтмощностей. Потери активной мощности состоят в свою очередь из потерь на нагревание обмоток трансформатораDР,зависящих от тока нагрузки и потерь на нагревание стали DРст,не зависящихот тока нагрузки:

DР=

3I2Rт=. (3.10)

Активное сопротивление обмоток трансформатора:

R

т=DРкU2ном/S2ном, (3.11)

где DР

к – потери короткого замыкания (потери в меди),Sном – номинальная мощность трансформатора.

Потери реактивной мощности также слагаются из двух составляющих: потерь, вызванных рассеянием магнитного потока в трансформаторе и зависящих от квадрата тока нагрузки DQ

ипотерь на намагничивание, независящих от тока нагрузкиDQm=DQхх и определяемых током холостого ходаIxx(потери холостого хода),

DQ

=3I2Xт. (3.12)

Активные потери могут быть определены также и по иной формуле:

т=DРк ном(S/Sном)2+DРст, (3.13)

где S

– фактическая нагрузка трансформатора;DРкном– потери к.з., соответствующие потерям в меди при номинальной нагрузке трансформатораSном.Реактивные потери могут быть определены также по другой формуле:

DQ

т= (Sном/100)∙(Uк∙K2з+Ixx), (3.14)

где U

кнапряжение короткого замыкания, Kз=S/Sном– коэффициент загрузки.

Сокращение коммерческой составляющей потерь: современные возможности

Потери электроэнергии по коммерческой части предполагают использование следующих методов:

  1. Установка приборов учетов и систем с меньшей погрешностью. На текущий момент оптимальными считаются варианты с классом точности 0,5 S.
  2. Использование автоматизированных систем передачи информации, АСКУЭ, которые призваны убрать сезонные колебания. Контроль за показаниями является условием борьбы с воровством и занижением данных.
  3. Осуществление рейдов по проблемным адресам, которые определяются через систему балансов распределительной сети. Последнее актуально при обвязке абонентов современными учетами.
  4. Применение новых технологий по определению недоучета систем с трансформаторами тока. Специализированные приборы распознают коэффициент смещения тангенса вектора распределения электрической энергии.

Потери электроэнергии в электрических сетях – важный показатель, который обладает существенным потенциалом для коммерческих организаций энергетического бизнеса. Сокращение фактических потерь приводит к росту получаемой прибыли, а это влияет на рентабельность. В заключение необходимо отметить, что оптимальный уровень потерь должен составлять 3-5 % в зависимости от района.

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 электрической энергии от производителя к потребителю объем потерь электроэнергии зависит от конструктивных и технологических моментов. Так, количество потерь электроэнергии имеет обратную зависимость от диаметра проводника. Чем больший диаметр у проводника линии электроснабжения, тем меньше потери передаваемой по нему электроэнергии. Величина потерь зависит от величины тока в этой же линии. Чем больше ток, тем больше потери. Это объясняется тем, что ток, проходящий по линии, нагревает ее сопротивления.

Более подробно узнать о том, как передается электроэнергия от подстанции к потребителям, вы можете в нашей статье!

Для уменьшения этого фактора в распределительных сетях применяется трансформация низкого уровня напряжения в более высокий уровень. Простая формула расчета такова: P=I*U. Мощность равна произведению тока на напряжение.

Пример:

Мощность потребления, ВтНапряжение, ВТок, А
100 000220454,55
100 00010 00010

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 также есть потери, которые кто-то должен оплатить. При передаче электроэнергии с таким высоким уровнем напряжения, 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 производитель 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 распределительным понижающим подстанциям, чтобы преобразовать в напряжение 0,4 кВ. В данной системе возникают потери на трансформацию при снижении понижающими трансформаторами напряжения до нужного уровня. Бытовому потребителю доставляется электроэнергия в напряжении – 380 В или 220В. Любой трансформатор имеет свой КПД и рассчитан на определенную нагрузку. Чем больше нагрузка потребителя, тем больше нагрузочные потери энергии в данной сети. Если коэффициент загрузки трансформатора ниже нормативного, то в трансформаторе возникают потери холостого хода, что является нежелательным.

Следующим нежелательным моментом является несоответствие мощности трансформатора, преобразующего 6-10 кВ в 0,4 кВ и подключенной нагрузки потребителей. Если нагрузка потребителей 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:

Добавить комментарий