Потери Электроэнергии
— причины появления и способы устранения.

Тема »

Для начала следует уточниться с понятием потерь электрической энергии для лучшего понимания проблемы. Как и в любой другой сфере (механика, электроника, теплотехника и т.д.) при работе той или иной системы существуют естественные потери энергии. В механики они обусловлены силой трения, в теплотехнике — теплообменом и неидеальной теплоизоляцией. У электричества так же имеются факторы, которые способны понижать эффективность передачи электроэнергии на расстояние, и это в первую очередь — электрическое сопротивление.

Как Вы должны помнить из школьной физики, электрическое сопротивление напрямую зависит от проводимости материала (через который пропускают электрический ток — упорядоченное движение электрически заряженных частиц). Проводимость различных материалов зависит от внутреннего строения кристаллической решётки (молекулярной или атомной структуры вещества). Наиболее оптимальным вариантом для передачи электроэнергии на расстояние считается медь и алюминий (из которых вытягиваются токопроводящие жилы, провода и кабели). Но помимо самого вещества на электрическое сопротивление проводников ещё влияют и иные факторы — это длина проводника, его поперечное сечение, качество контакта между отдельными частями линии электропередачи, физические процессы, протекающие во время работы электрической системы и т.д.

Итак, как известно, любая электрическая силовая сеть представляет собой функциональные (устройства, системы, приборы, схемы и т.д.) части, которые между собой связаны проводами и кабелями. В различных частях электросети возникают свои потери электроэнергии. Давайте сначала рассмотрим потери, характерные передающей части сети (силовые провода и кабеля). Как было выше упомянуто, кабельно-проводниковая продукция имеет своё электрическое сопротивление. Определённому сечению провода соответствует своя номинальная сила тока, которая может протекать с минимальными потерями. Для уменьшения данного рода потерь следует, при расчётах, верно выбирать сечение силового кабеля (руководствуясь специальными табличными данными).

При выборе материала силового электрического провода или кабеля обычно стоит делать выбор между ценой и качеством. Более дешёвым по своей стоимости является алюминий, но он имеет ряд значительных недостатков, одним из которых является худшая электрическая проводимость (следовательно, большие потери электроэнергии при её передачи). Провода и кабеля из меди более предпочтительны с точки зрения уменьшения потерь электроэнергии, хотя они и стоят дороже (сравнивая с алюминием).

Следующим важным фактором, от которого зависят потери электроэнергии в электрических сетях, является количество и качество коммутационных электрических соединений проводов и силовых кабелей. То есть, любая электросеть или система содержит в себе множество контактных соединений (электрические соединения проводов и кабелей, контактные соединения между коммутационными элементами, такими как реле, токопроводящие щётки тяговых линий и электродвигателей и т.д.). Даже самый лучший электрический контакт (сделанный при помощи сварки и пайки) не сравнится с однородным проводником. Причём следует учесть, что со временем любой электрический контакт подвержен старению и потери своего первоначального качества соединения. Что бы снизить потери электроэнергии в данном случае следует изначально делать и использовать качественные электрические соединения и устройства, а так же периодически проводить профилактику этих мест.

Хотя и не основным, но важным фактором, влияющим на потери электроэнергии в сетях, устройствах и системах является наличие реактивной электрической мощности. Для борьбы с ней следует применять в силовых электросетях специальные компенсирующие элементы. Компенсация реактивной энергии делается при помощи специально подобранных ёмкостей (электрические конденсаторы) и индуктивностей (катушек).

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.

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.

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.

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.

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.

Величина постоянных потерь электроэнергии в элементах электрической сети составляет

W "=(Р к +Р у +Р хх)Т вкл =Р "Т вкл, (8.1)

где Т вкл – время включения или время работы элементов электрической сети в течение года. Для воздушных и кабельных линий и трансформаторов при выполнении проектных расчетов принимается Т вкл = 8760 ч.

Суммарная величина потерь электроэнергии в сети составляет

W =W "+W ". (8.2)

Рассмотрим способы определения переменных потерь в электрической сети. Пусть для элемента электрической сети, например воздушной линии, имеющей активное сопротивление R , известен годовой график нагрузки. Этот график представляется в виде ступенчатого графика по продолжительности Dt i каждой нагрузки Р i . (рис. 8.1,а ).

Энергия, передаваемая в течение года через рассматриваемый элемент сети, выразится как

W = . (8.3)

Эта энергия представляет собой площадь фигуры, ограниченной графиком нагрузки.

На этом же графике построим прямоугольник с высотой, равной наибольшей нагрузке Р max , и площадью, равной площади действительного графика нагрузки. Основанием этого прямоугольника будет время Т max . Это время называется продолжительностью использования наибольшей нагрузки . За это время при работе элемента сети с наибольшей нагрузкой через него будет передана та же электроэнергия, что и при работе по действительному годовому графику нагрузки. Средние значения Т max для различных отраслей промышленности приводятся в .

Потери мощности в рассматриваемом элементе сети для каждого i -го интервала времени составят

Р i =(S i /U ном) 2 R =(P i /U ном cos) 2 R , (8.4)

где cos – коэффициент мощности нагрузки.

На рис. 8.1,б приведен ступенчатый график потерь мощности, построенный по выражению (8.4). Площадь этого графика равна годовым переменным потерям электроэнергии в рассматриваемом элементе сети

а) б)

Рис. 8.1. Графики нагрузки по продолжительности для определения времени

Т max (а ) и времени max (б )

W "= . (8.5)

По аналогии с рис. 8.1,а построим прямоугольник с высотой, равной наибольшим потерям Р max , и площадью, равной площади действительного графика потерь электроэнергии. Основанием этого прямоугольника будет время max . Это время называется временем наибольших потерь мощности . За это время при работе элемента сети с наибольшей нагрузкой потери электроэнергии в нем будут такими же, что и при работе по действительному годовому графику нагрузки.

Связь между Т max и max приближенно устанавливается эмпирической зависимостью

max =(0,124+Т max 10 -4) 2 8760. (8.6)

При перспективном проектировании электрических сетей график нагрузки потребителей, как правило, не известен. С определенной степенью достоверности известна лишь наибольшая расчетная нагрузки Р max .

Для характерных потребителей в справочной литературе приводятся значения Т max . В этом случае переменные годовые потери электроэнергии в элементе электрической сети определяются по выражению

W "=P max max , (8.7)

где max рассчитывается по выражению (8.6).

Контрольные вопросы к разделу 8

1. Поясните термины “постоянные потери” и ”переменные потери” электроэнергии.

2. Назовите составляющие постоянных потерь.

3. Что такое число часов использования наибольшей нагрузки?

4. Что такое число часов наибольших потерь мощности?

5. Как рассчитываются переменные потери энергии при проектировании

электрических сетей?