Втрати електроенергії
- причини появи та способи усунення.

Тема »

Для початку слід уточнити з поняттям втрат електричної енергіїдля найкращого розуміння проблеми. Як і будь-якій іншій сфері (механіка, електроніка, теплотехніка тощо.) під час роботи тієї чи іншої системи існують природні втрати енергії. У механіки вони обумовлені силою тертя, у теплотехніці – теплообміном та неідеальною теплоізоляцією. У електрики також є чинники, які здатні знижувати ефективність передачі електроенергії на відстань, і це в першу чергу - електричний опір.

Як Ви повинні пам'ятати зі шкільної фізики, електричний опір безпосередньо залежить від провідності матеріалу (через який пропускають електричний струм- Упорядкований рух електрично заряджених частинок). Провідність різних матеріалівзалежить від внутрішньої будовикристалічних ґрат (молекулярної чи атомної структури речовини). Найбільш оптимальним варіантомдля передачі електроенергії на відстань вважається мідь та алюміній (з яких витягуються струмопровідні жили, проводи та кабелі). Але крім самої речовини на електричний опір провідників ще впливають і інші фактори - це довжина провідника, його поперечний переріз, якість контакту між окремими частинамилінії електропередачі, фізичні процеси, які відбуваються під час роботи електричної системиі т.д.

Отже, як відомо, будь-яка електрична силова мережа є функціональними (пристроями, системами, приладами, схемами і т.д.) частинами, які між собою пов'язані проводами і кабелями. У різних частинах електромережі з'являються втрати електроенергії. Давайте спочатку розглянемо втрати, характерні передавальної частини мережі (силові дроти та кабелі). Як було зазначено вище, кабельно-провідникова продукція має свій електричний опір. Певному перерізу дроту відповідає своя номінальна сила струму, яка може протікати з мінімальними втратами. Для зменшення цього втрат слід, при розрахунках, правильно вибирати перетин силового кабелю (керуючись спеціальними табличними даними).

При виборі силового матеріалу електричного дротуабо кабелю зазвичай варто робити вибір між ціною та якістю. Дешевшим за своєю вартістю є алюміній, але він має низку значних недоліків, одним з яких є найгірша електрична провідність(Отже, великі втрати електроенергії при її передачі). Проводи та кабелю з міді більш переважні з точки зору зменшення втрат електроенергії, хоча вони й коштують дорожче (порівнюючи з алюмінієм).

Наступним важливим фактором, від якого залежать втрати електроенергії в електричних мережах, є кількість та якість комутаційних електричних з'єднань проводів та силових кабелів. Тобто, будь-яка електромережа або система містить у собі безліч контактних з'єднань (електричні з'єднання проводів та кабелів, контактні з'єднанняміж комутаційними елементами, такими як реле, струмопровідні щітки тягових ліній та електродвигунів тощо). Навіть найкращий електричний контакт (зроблений за допомогою зварювання та паяння) не зрівняється з однорідним провідником. Причому слід врахувати, що з часом будь-який електричний контакт схильний до старіння і втрати своєї початкової якості з'єднання. Щоб знизити втрати електроенергії в даному випадку слід спочатку робити і використовувати якісні електричні з'єднання та пристрої, а також періодично проводити профілактику цих місць.

Хоча й не основним, але важливим фактором, що впливає на втрати електроенергії в мережах, пристроях та системах є наявність реактивної електричної потужності. Для боротьби з нею слід застосовувати в силових електромережах спеціальні компенсуючі елементи. Компенсація реактивної енергії здійснюється за допомогою спеціально підібраних ємностей (електричні конденсатори) та індуктивностей (котушок).

Втрати електроенергії в електричних мережах – найважливіший показник економічності їхньої роботи, наочний індикатор стану системи обліку електроенергії, ефективності енергозбутової діяльності енергопостачальних організацій. Цей індикатор все виразніше свідчить про проблеми, що накопичуються, які вимагають невідкладних рішень у розвитку, реконструкції та технічному переозброєнні електричних мереж, удосконаленні методів і засобів їх експлуатації та управління, у підвищенні точності обліку електроенергії, ефективності збору коштів за поставлену споживачам електроенергію. . На думку міжнародних експертів, відносні втрати електроенергії при її передачі та розподілі в електричних мережах більшості країн можна вважати задовільними, якщо вони не перевищують 4-5%. Втрати електроенергії лише на рівні 10 % вважатимуться максимально допустимими з погляду фізики передачі електроенергії мережами. Стає все очевиднішим, що різке загострення проблеми зниження втрат електроенергії в електричних мережах вимагає активного пошуку нових шляхів її вирішення, нових підходів до вибору відповідних заходів, а головне, до організації роботи зі зниження втрат.

У зв'язку з різким скороченням інвестицій у розвиток та технічне переозброєння електричних мереж, у вдосконалення систем управління їх режимами, обліку електроенергії, виникла низка негативних тенденцій, що негативно впливають на рівень втрат у мережах, таких як: застаріле обладнання, фізичне та моральне зношування засобів обліку електроенергії , невідповідність встановленого обладнанняпереданої потужності.
З вищезазначеного випливає, що на тлі змін господарського механізму в енергетиці, кризи економіки в країні проблема зниження втрат електроенергії в електричних мережах не тільки не втратила своєї актуальності, а навпаки висунулася в одне із завдань забезпечення фінансової стабільності енергопостачальних організацій.

Деякі визначення:
Абсолютні втрати електроенергії – різниця електроенергії, що відпущена в електричну мережу та корисно відпущена споживачам.
Технічні втрати електроенергії – втрати обумовлені фізичними процесамипередачі, розподілу та трансформації електроенергії, визначаються розрахунковим шляхом.
Технічні втрати поділяються на умовно-постійні та змінні (залежні від навантаження).
Комерційні втрати електроенергії – втрати, зумовлені як різницю абсолютних і технічних втрат.

СТРУКТУРА КОМЕРЦІЙНИХ ВТРАТ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

В ідеальному випадку комерційні втрати електроенергії в електричній мережі повинні дорівнювати нулю. Очевидно, однак, що в реальних умовах відпустка в мережу, корисна відпустка та технічні втрати визначаються з похибками. Різниці цих похибок власне і є структурними складовими комерційних втрат. Вони мають бути по можливості зведені до мінімуму за рахунок виконання відповідних заходів. Якщо такої можливості немає, необхідно внести поправки до показань електролічильників, що компенсують систематичні похибки вимірювань електроенергії.

Похибки вимірів відпущеної в мережу та корисно відпущеної електроенергії споживачам.
Розглянемо найбільш значущі складові похибок вимірювальних комплексів (ІЧ), до яких можуть входити: трансформатор струму (ТТ), трансформатор напруги (ТН), лічильник електроенергії (СЕ), лінія приєднання СЕ до ТН.

До основних складових похибок вимірювань відпущеної в мережу та корисно відпущеної електроенергії відносяться:
похибки вимірювань електроенергії у нормальних умовах
роботи ІЧ, що визначаються класами точності ТТ, ТН та СЕ;
додаткові похибки вимірювань електроенергії в реальних умовах експлуатації ІЧ, обумовлені:
заниженим проти нормативного коефіцієнтом потужності навантаження (додатковою кутовою похибкою); .
впливом на СЕ магнітних та електромагнітних полів різної частоти;
недовантаженням та перевантаженням ТТ, ТН та СЕ;
несиметрією та рівнем підведеного до ІЧ напруги;
роботою СЕ в неопалюваних приміщенняхз неприпустимо низькою температурою тощо;
недостатньою чутливістю СЕ при їх малих навантаженнях, особливо у нічний час;
систематичні похибки, зумовлені наднормативними термінами служби ІЧ.
похибки, пов'язані з неправильними схемами підключення електролічильників, ТТ та ТН, зокрема порушеннями фазування підключення лічильників;
похибки, зумовлені несправними приладами обліку електроенергії;
похибки зняття показань електролічильників через:
помилок чи умисних спотворень записів показань;
неодночасності чи невиконання встановлених термінів зняття показань лічильників, порушення графіків обходу лічильників;
помилок у визначенні коефіцієнтів перерахунку показань лічильників на електроенергію.

Слід зауважити, що при однакових знаках складових похибок вимірювань відпустки в мережу та корисної відпустки комерційні втрати зменшуватимуться, а за різних – збільшуватимуться. Це означає, що з точки зору зниження комерційних втрат електроенергії необхідно проводити узгоджену технічну політику підвищення точності вимірювань відпустки у мережу та корисної відпустки. Зокрема, якщо ми, наприклад, односторонньо зменшуватимемо систематичну негативну похибку вимірювань (модернізувати систему обліку), не змінюючи похибку вимірювань, комерційні втрати при цьому зростуть, що, до речі, має місце на практиці.
Комерційні втрати, зумовлені заниженням корисної відпустки через недоліки енергозбутової діяльності.
Ці втрати включають дві складові: втрати при виставленні рахунків та втрати від розкрадання електроенергії.

Втрати під час виставлення рахунків.

Ця комерційна складова обумовлена:
неточністю даних про споживачів електроенергії, у тому числі недостатньою або помилковою інформацією про укладені договори на користування електроенергією;
помилками при виставленні рахунків, у тому числі невиставленими рахунками споживачам через відсутність точної інформації щодо них та постійного контролю за актуалізацією цієї інформації;
відсутністю контролю та помилками у виставленні рахунків клієнтам, які користуються спеціальними тарифами;
відсутністю контролю та обліку відкоригованих рахунків тощо.

Втрати від розкрадання електроенергії.

Це одна з найістотніших складових комерційних втрат, яка є предметом турботи енергетиків у більшості країн світу.
Досвід боротьби з розкраданнями електроенергії у різних країнах узагальнюється спеціальною «Експертною групою з вивчення питань, що стосуються крадіжки електроенергії та неоплачених рахунків (неплатежів)». Група організована у рамках дослідницького комітету з економіки та тарифів міжнародної організації UNIPEDE. Відповідно до звіту, підготовленого цією групою у грудні 1998 р., термін «крадіжка електроенергії» застосовується тільки в тих випадках, коли електроенергія не враховується або не повністю реєструється з вини споживача, або коли споживач розкриває лічильник або порушує систему подачі електроживлення з метою зниження лічильника, що враховується. витрати споживаної електроенергії.
Узагальнення міжнародного та вітчизняного досвіду боротьби з розкраданнями електроенергії показало, що в основному цими розкраданнями займаються побутові споживачі. Мають місце крадіжки електроенергії, які здійснюються промисловими та торговими підприємствами, але обсяг цих крадіжок не можна вважати визначальним.

Розкрадання електроенергії мають досить чітку тенденцію до зростання, особливо у регіонах із неблагополучним теплопостачанням споживачів у холодні періоди року. Також практично у всіх регіонах в осінньо-весняні періоди, коли температура повітря вже сильно знизилася, а опалення ще не включено.

Існують три основні групи способів розкрадання електроенергії: механічні, електричні, магнітні.
Механічні методи розкрадання електроенергії.

Механічні способи розкрадання електроенергії.

Механічне втручання в роботу (механічне розтин) лічильника, яке може приймати різні форми, включаючи:
свердління отворів у донній частині корпусу, кришці або склі лічильника;
вставка (в отвір) різних предметів типу плівки шириною 35 мм, голки тощо. для того, щоб зупинити обертання диска або скинути показання лічильника;
переміщення лічильника з нормального вертикального напівгоризонтальне положення для того, щоб знизити швидкість обертання диска;
самовільний зрив пломб, порушення у центруванні осей механізмів (шестерень) задля унеможливлення повної реєстрації витрати електроенергії;
розкочування скла при вставці плівки, яка зупинить дискове обертання.
Зазвичай механічне втручання залишає слід на лічильнику, але його важко виявити, якщо лічильник не буде повністю очищений від пилу та бруду та оглянутий досвідченим фахівцем.
До механічним способомрозкрадання електроенергії можна віднести досить поширені у Росії навмисні ушкодження СЕ побутовими споживачами чи розкрадання лічильників, встановлених на сходових клітинах житлових будинків. Як показав аналіз, динаміка умисних руйнувань та розкрадань лічильників практично збігається з настанням холодів за недостатнього опалення квартир. У разі руйнування і розкрадання лічильників слід як своєрідну форму протесту населення проти нездатності місцевих адміністрацій забезпечити нормальні житлові умови. Посилення ситуації з теплопостачанням населення неминуче призводить до зростання комерційних втрат електроенергії, що вже підтверджується сумним досвідом далекосхідних та деяких сибірських енергосистем.

Електричні методи розкрадання електроенергії.

Найбільш поширеним у Росії електричним способомрозкрадань електроенергії є так званий «начерк» на виконану голим дротом повітряну лінію. Досить широко використовуються такі способи як:
інвертування фази струму навантаження;
застосування різного типу«відмотувачів» для часткової або повної компенсації струму навантаження зі зміною її фази;
шунтування струмового ланцюга лічильника - установка про «закороток»;
заземлення нульового дроту навантаження;
порушення чергування фазного та нульового проводів у мережі із заземленою нейтраллю живлячого трансформатора.

Якщо лічильники включаються через вимірювальні трансформатори, можуть застосовуватись також:
відключення струмових ланцюгів ТТ;
заміна нормальних запобіжників ТН на перегорілих тощо.

Магнітні способи розкрадання електроенергій.

Застосування магнітів із зовнішнього боку лічильника може спричинити його робочі характеристики. Зокрема, можна за допомогою індукційних лічильників старих типів з допомогою магніту уповільнити обертання диска. Нині нові типи лічильників виробники намагаються захистити від впливу магнітних полів. Тому цей спосіб розкрадання електроенергії стає все більш обмеженим.
Інші способи розкрадання електроенергії
Існує цілий ряд способів розкрадання електроенергії суто російського походження, наприклад, розкрадання за рахунок частої зміни власників тієї чи іншої фірми з перманентним переоформленням договорів на постачання електроенергії. У цьому випадку енергозбут не в змозі встежити за зміною власників та отримати з них плату за електроенергію.

Комерційні втрати електроенергії, зумовлені наявністю безгоспних споживачів.

Кризові явища в країні, поява нових акціонерних товариств призвели до того, що в більшості енергосистем Останніми рокамиз'явились і вже досить значний час існують житлові будинки, гуртожитки, цілі житлові селища, які не стоять на балансі будь-яких організацій. Електро- та теплоенергію, які постачаються в ці будинки, мешканці нікому не оплачують. Спроби енергосистем відключити неплатників не дають результатів, оскільки мешканці знову самовільно підключаються до мереж. Електроустановки цих будинків ніким не обслуговуються, їх технічний станзагрожує аваріями та не забезпечує безпеку життя та майну громадян.

Комерційні втрати, зумовлені неодночасністю оплати за електроенергію побутовими споживачами – так званою «сезонною складовою».
Ця дуже істотна складова комерційних втрат електроенергії має місце у зв'язку з тим, що побутові споживачі об'єктивно не в змозі одночасно зняти свідчення лічильників та сплатити за електроенергію. Як правило, платежі відстають від реального електроспоживання, що, безумовно, вносить похибку у визначення фактичної корисної відпустки побутовим споживачем та до розрахунку фактичного небалансу електроенергії, оскільки відставання може становити від одного до трьох місяців і більше. Як правило, в осінньо-зимові та зимово-весняні періоди року мають місце недоплати за електроенергію, а у весняно-літні та літньо-осінні періоди ці недоплати до певної міри компенсуються. У докризовий період ця компенсація була практично повною, і втрати електроенергії за рік рідко мали комерційну складову. В даний час осінньо-зимові та зимово-весняні сезонні недоплати за електроенергію набагато перевищують у більшості випадків сумарну оплату в інші періоди року. Тому комерційні втрати мають місце за місяцями, кварталами та за рік у цілому.

Похибки розрахунку технічних втрат електроенергії у електричних мережах.

Оскільки комерційні втрати електроенергії не можна виміряти. Їх можна з тією чи іншою похибкою вирахувати. Значення цієї похибки залежить як від похибок вимірювань обсягу розкрадань електроенергії, наявності «безгоспних споживачів», інших розглянутих вище чинників, а й від похибки розрахунку технічних втрат електроенергії. Чим точнішими будуть розрахунки технічних втрат електроенергії, тим, очевидно, точнішими будуть оцінки комерційної складової, тим об'єктивніше можна визначити їхню структуру та намітити заходи щодо їх зниження.

Втрати електроенергії в електричних мережах
Втрати електроенергії в електричних мережах - найважливіший показник економічності їх роботи, наочний індикатор стану системи обліку електроенергії, ефективності енергозбутової діяльності енергопостачальних організацій.
Цей індикатор все виразніше свідчить про накопичувані проблеми, які вимагають невідкладних рішень у розвитку, реконструкції та технічному переозброєнні електричних мереж, вдосконаленні методів і засобів їх експлуатації та управління, у підвищенні точності обліку електроенергії, ефективності збору коштів за поставлену споживачам електро .п.
На думку міжнародних експертів, відносні втрати електроенергії при її передачі та розподілі в електричних мережах більшості країн можна вважати задовільними, якщо вони не перевищують 4-5 %. Втрати електроенергії лише на рівні 10 % можна вважати максимально допустимими з погляду фізики передачі електроенергії мережами.
Стає все більш очевидним, що різке загострення проблеми зниження втрат електроенергії в електричних мережах вимагає активного пошуку нових шляхів її вирішення, нових підходів до вибору відповідних заходів, а головне, до організації роботи зі зниження втрат.
У зв'язку з різким скороченням інвестицій у розвиток та технічне переозброєння електричних мереж, у вдосконалення систем управління їх режимами, обліку електроенергії, виник ряд негативних тенденцій, що негативно впливають на рівень втрат у мережах, таких як: застаріле обладнання, фізичний та моральний знос засобів обліку електроенергії, невідповідність встановленого обладнання потужності, що передається.
З вищезазначеного випливає, що на тлі змін господарського механізму, що відбуваються в енергетиці, кризи економіки в країні проблема зниження втрат електроенергії в електричних мережах не тільки не втратила свою актуальність, а навпаки висунулася в одне із завдань забезпечення фінансової стабільності енергопостачальних організацій .
Деякі визначення:
Абсолютні втрати електроенергії--- Різниця електроенергії, відпущеної в електричну мережу і корисно відпущеної споживачам.
Технічні втрати електроенергії– втрати обумовлені фізичними процесами передачі, розподілу та трансформації електроенергії, визначаються розрахунковим шляхом.
Технічні втрати поділяються на умовно-постійні та змінні (залежні від навантаження).
Комерційні втрати електроенергії – втрати, зумовлені як різницю абсолютних і технічних втрат.

СТРУКТУРА КОМЕРЦІЙНИХ ВТРАТ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ
В ідеальному випадку комерційні втрати електроенергії в електричній мережі, повинні дорівнювати нулю. Очевидно, однак, що в реальних умовах відпустка в мережу, корисна відпустка та технічні втрати визначаються з похибками. Різниці цих похибок власне і є структурними складовими комерційних втрат. Вони повинні бути по можливості зведені до мінімуму за рахунок виконання відповідних заходів. Якщо такої можливості немає, необхідно внести поправки до показань електролічильників, що компенсують систематичні похибки вимірювань електроенергії.

Похибки вимірів відпущеної в мережу та корисно відпущеної електроенергії споживачам.
Похибка вимірювань електроенергії у випадку може бути розбита на
безліч складових. Розглянемо найбільш значущі складові похибок вимірювальних комплексів (ІЧ), до яких можуть входити: трансформатор струму (ТТ), трансформатор напруги (ТН), лічильник електроенергії (СЕ), лінія приєднання СЕ до ТН.
До основних складових похибок вимірювань відпущеної в мережу та корисно відпущеної електроенергії відносяться:

похибки вимірювань електроенергії у нормальних умовах
роботи ІЧ, що визначаються класами точності ТТ, ТН та СЕ;
додаткові похибки вимірювань електроенергії в реальних умовах експлуатації ІЧ, обумовлені:
заниженим проти нормативного коефіцієнтом потужності
навантаження (додатковою кутовою похибкою); .
впливом на СЕ магнітних та електромагнітних полів різної частоти;
недовантаженням та перевантаженням ТТ, ТН та СЕ;
несиметрією та рівнем підведеного до ІЧ напруги;
роботою СЕ в неопалюваних приміщеннях з неприпустимо низ-
кой температурою тощо;
недостатньою чутливістю СЕ при їх малих навантаженнях,
особливо в нічний годинник;
систематичні похибки, обумовлені наднормативними термінами служби ІЧ.
похибки, пов'язані з неправильними схемами підключення електролічильників, ТТ та ТН, зокрема порушеннями фазування підключення лічильників;
похибки, зумовлені несправними приладами обліку електроенергії;
похибки зняття показань електролічильників через:
помилок чи умисних спотворень записів показань;
неодночасності чи невиконання встановлених термінів
зняття показань лічильників, порушення графіків обходу рахунок-
чиків;
помилок у визначенні коефіцієнтів перерахунку показань
лічильників у електроенергію.
Слід зауважити, що при однакових знаках складових похибок вимірювань відпустки в мережу і корисної відпустки комерційні втрати будуть зменшуватися, а при різних - збільшуватися. Це означає, що з точки зору зниження комерційних втрат електроенергії необхідно проводити узгоджену технічну політику підвищення точності вимірювань відпустки в мережу та корисної відпустки. Зокрема, якщо ми, наприклад, односторонньо зменшуватимемо систематичну негативну похибку вимірювань (модернізувати систему обліку), не змінюючи похибку вимірів, комерційні втрати при цьому зростуть, що, до речі, має місце на практиці.

Поділ втрат на складові може проводитися за різними критеріями: характером втрат (постійні, змінні), класами напруги, групами елементів, виробничим підрозділам тощо. Для цілей аналізу та нормування втрат доцільно використовувати укрупнену структуру втрат електроенергії, в якій втрати розділені на складові виходячи з їх фізичної природи та специфіки методів визначення їх кількісних значень.

На основі такого підходу фактичні втрати можуть бути поділені на чотири складові:

1) технічні втрати електроенергії, обумовлені фізичними процесами, що відбуваються при передачі електроенергії електричними мережами і виражаються в перетворенні частини електроенергії в тепло в елементах мереж. Теоретично технічні втрати можуть бути виміряні при встановленні відповідних приладів, що фіксують надходження та відпуск електроенергії на об'єкті, що розглядається. Практично оцінити дійсне їх значення з прийнятною точністю за допомогою засобів вимірювання не можна. Для окремого елемента пояснюється порівняно малим значенням втрат, порівнянним з похибкою приладів обліку. Наприклад, вимірювання втрат у лінії, фактичні втрати енергії в якій становлять 2 %, за допомогою приладів, що мають похибку ±0,5 %, може призвести до результату від 1,5 до 2,5 %. Для об'єктів, які мають велика кількістьточок надходження та відпуску електроенергії (електрична мережа), установка спеціальних приладіву всіх точках та забезпечення синхронного зняття їх показань практично нереальна (особливо для визначення втрат потужності). У всіх цих точках лічильники електроенергії і так встановлені, проте ми не можемо сказати, що різниця їх свідчень і є дійсним значенням технічних втрат. Це пов'язано з територіальною розкиданістю численних приладів та неможливістю забезпечення повного контролю правильності їх показань та відсутності випадків впливу на них інших осіб. Різниця показань цих приладів є фактичними втратами, з яких слід виділити шукану складову. Тому можна стверджувати, що виміряти технічні втрати на реальному об'єкті не можна. Їхнє значення можна отримати лише розрахунковим шляхом на основі відомих законів електротехніки;

2) витрата електроенергії на СН підстанцій, необхідний для забезпечення роботи технологічного обладнанняпідстанцій та життєдіяльності обслуговуючого персоналу. Ця витрата реєструється лічильниками, встановленими на трансформаторах СН підстанцій;

3) втрати електроенергії, зумовлені похибками її виміру (недолік електроенергії, метрологічні втрати). Ці втрати отримують розрахунковим шляхом на основі даних про метрологічні характеристики та режими роботи приладів, що використовуються для вимірювання енергії (ТТ, ТН та самих електролічильників). До розрахунку метрологічних втрат включають усі прилади обліку відпуску електроенергії з мережі, у тому числі й прилади обліку витрати електроенергії на СН підстанцій;

4) комерційні втрати, зумовлені розкраданнями електроенергії, невідповідністю показань лічильників про оплату електроенергії побутовими споживачами та іншими причинами у сфері організації контролю за споживанням енергії. Комерційні втрати немає самостійного математичного описи і, як наслідок, неможливо знайти розраховані автономно. Їх значення визначають як різницю між фактичними втратами та сумою перших трьох складових.

Три перші складові укрупненої структури втрат обумовлені технологічними потребами процесу передачі електроенергії мережами та інструментального обліку її надходження та відпустки. Сума цих складових добре описується терміном-технологічні втрати. Четверта складова - комерційні втрати - є впливом «людського фактора» і включає всі прояви такого впливу: свідомі розкрадання електроенергії деякими абонентами за допомогою зміни показань лічильників, споживання енергії крім лічильників, несплату або неповну оплату показань лічильників, визначення надходження та відпустки електроенергії за деякими точками обліку розрахунковим шляхом (при розбіжності меж балансової належності мереж та місць встановлення приладів обліку) тощо.

Структура втрат, в якій укрупнені складові втрат згруповані за різним критеріям, наведена на рис. 1.1.

Кожна складова втрат має більш детальну структуру.

Навантажувальні втрати включають втрати:

• у проводах ліній передачі;
• силових трансформаторах та автотрансформаторах;
• струмообмежувальних реакторах;
• загороджувачі високочастотного зв'язку;
• трансформатори струму;
• сполучних проводах та шинах розподільчих пристроїв (РУ) підстанцій.

Останні дві складові через відсутність практики їх поелементних розрахунків та незначної величини зазвичай визначають на основі питомих втрат, розрахованих для середніх умов, і включають до складу умовно-постійних втрат.

Втрати холостого ходу включають постійні (не залежать від навантаження) втрати:

• у силових трансформаторах (автотрансформаторах); компенсуючих пристроях (синхронних та тиристорних компенсаторах, батареях конденсаторів та шунтуючих реакторах);
• обладнанні системи обліку електроенергії (ТТ, ТН, лічильниках та сполучних проводах);
• вентильних розрядниках та обмежувачах перенапруги;
• пристрої приєднання високочастотного зв'язку (ВЧ-зв'язку); ізоляції кабелів.

Втрати, зумовлені погодними умовами(кліматичні втрати) включають три складові:

• втрати на корону у повітряних лініях електропередачі (BЛ) 110 кВ та вище;
• втрати від струмів витоку по ізоляторах BЛ;
• витрати електроенергії на плавку ожеледиці.

Витрата електроенергії на СН підстанцій обумовлена ​​режимами роботи різних (до 23) типів ЕП. Цю витрату можна розбити на шість складових:

• на обігрів приміщень;
• вентиляцію та освітлення приміщень;
• системи управління підстанцією та допоміжні пристрої синхронних компенсаторів;
• охолодження та обігрів обладнання;
• роботу компресорів повітряних вимикачів та пневматичних приводів масляних вимикачів;
• поточний ремонт обладнання, пристрої регулювання напруги під навантаженням (РПН), дистилятори, вентиляцію закритого розподільчого пристрою (ЗРУ), обігрів та освітлення прохідної (інша витрата).

Похибки обліку електроенергії включають складові, зумовлені похибками вимірювальних ТТ, ТН та електричних лічильників. Комерційні втрати також можуть бути поділені на численні складові, які відрізняються причинами їх виникнення.

Усі перелічені складові докладно розглянуті у наступних розділах.

Критерії віднесення частини електроенергії до втрат можуть бути фізичного та економічного характеру. Деякі фахівці вважають, що витрати електроенергії на СН підстанцій треба відносити до відпустки електроенергії, а решта складових – до втрат. Витрата на СН підстанцій характером використання електроенергії дійсно нічим не відрізняється від її використання споживачами. Однак це не є підставою вважати її корисною відпусткою, під якою розуміють електроенергію, відпущену споживачам. Витрата електроенергії на СН підстанцій є внутрішнім споживанням мережного об'єкта. Крім того, за такого підходу необґрунтовано передбачається, що витрата частини енергії в елементах мереж на доставку іншої її частини споживачам (технічні втрати), на відміну від витрат на СН підстанцій, не є корисною.

Прилади обліку не змінюють потоків потужності через мережу, вони лише зовсім точно їх реєструють. Тому деякі фахівці вважають теоретично невірним відносити недооблік електроенергії, зумовлений похибками приладів, до втрат (адже обсяг електроенергії не змінюється від того, як її реєструють прилади!).

Можна погодитися з теоретичною правильністю таких міркувань, як і одночасно з їх практичною марністю. Визначати структуру втрат нас змушує не наука (для наукових дослідженьвсі підходи мають сенс), а економіка. Тому для аналізу звітних втрат слід застосовувати економічні критерії. З економічних позицій втрати - це та частина електроенергії, на яку її зареєстрована корисна відпустка споживачам виявилася меншою за електроенергію, отриману мережею від виробників електроенергії. Під корисною відпусткою електроенергії розуміється не тільки та електроенергія, кошти за яку справді надійшли на розрахунковий рахунок енергопостачальної організації, а й та, на яку виставлені рахунки, тобто споживання енергії, зафіксовано. Виставлення рахунків є практикою, що застосовується до юридичних осіб, споживання енергії якими фіксується щомісяця. На відміну від цього, щомісячні показання лічильників, що фіксують споживання енергії побутовими абонентами, зазвичай невідомі. Корисну відпустку електроенергії побутовим абонентам визначають за оплатою, що надійшла за місяць, тому вся неоплачена енергія автоматично потрапляє в втрати.

Витрата електроенергії на СН підстанцій не є продукцією, що оплачується кінцевим споживачем, і з економічної точки зору нічим не відрізняється від витрати електроенергії в елементах мереж на передачу решти її частини споживачам.

Заниження обсягів корисно відпущеної електроенергії приладами обліку має такий же економічний характер, як і дві описані вище складові. Те саме можна сказати і про розкрадання електроенергії. Тому всі чотири описані вище складові втрат з економічного погляду однакові.

Фактичні втрати є строго детермінованою величиною, що жорстко пов'язана з грошовими коштами, отриманими за продану енергію. Завдання «виправлення» звітних втрат на основі обліку похибок лічильників є безглуздим, оскільки не може призвести до зміни обсягу отриманих (і недоотриманих) коштів.

Втрачений карбованець залишається втраченим незалежно від цього, чому і де він втрачено. Але для того, щоб прийняти найбільше ефективні заходищодо зниження втрат, необхідно знати, де і з яких причин вони відбуваються. У зв'язку з цим основним завданням розрахунку та аналізу втрат є визначення їх детальної структури, виявлення конкретних вогнищ втрат та оцінка можливостей їх зниження до економічно виправданих значень. Одним із методів такої діагностики втрат є аналіз небалансів електроенергії на об'єктах (підстанціях, підприємствах мереж) та у мережевих організаціях.

Величина постійних втрат електроенергії в елементах електричної мережі

W"=(Рдо + Ру + Рхх) Твкл = Р"Твкл, (8.1)

де Твкл – час увімкнення або час роботи елементів електричної мережі протягом року. Для повітряних та кабельних ліній та трансформаторів при виконанні проектних розрахунків приймається Твкл = 8760 год.

Сумарна величина втрат електроенергії у мережі становить

W=W"+W". (8.2)

Розглянемо способи визначення змінних втрат у електричній мережі. Нехай для елемента електричної мережі, наприклад повітряної лінії, що має активний опір R, відомий річний графік навантаження. Цей графік подається у вигляді ступінчастого графіка за тривалістю D t i кожного навантаження Р i. (Рис. 8.1, а).

Енергія, що передається протягом року через аналізований елемент мережі, висловиться як

W= . (8.3)

Ця енергія є площа фігури, обмеженою графіком навантаження.

На цьому ж графіку побудуємо прямокутник з висотою, що дорівнює найбільшому навантаженню Р max , і площею, що дорівнює площі дійсного графіка навантаження. Підставою цього прямокутника буде час Т max. Цей час називається тривалістю використання найбільшого навантаження. За цей час при роботі елемента мережі з найбільшим навантаженням через нього буде передана та сама електроенергія, що і при роботі за дійсним річним графіком навантаження. Середні значення Т max для різних галузей промисловості наводяться у .

Втрати потужності в аналізованому елементі мережі для кожного i-го інтервалу часу становитимуть

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

де cos - Коефіцієнт потужності навантаження.

На рис. 8.1, бнаведено ступінчастий графік втрат потужності, побудований за виразом (8.4). Площа цього графіка дорівнює річним змінним втратам електроенергії в аналізованому елементі мережі

а) б)

Мал. 8.1. Графіки навантаження за тривалістю визначення часу

Т max ( а) та часу max ( б)

W"= . (8.5)

За аналогією з рис. 8.1, апобудуємо прямокутник з висотою, що дорівнює найбільшим втратам Р max , і площею, що дорівнює площі дійсного графіка втрат електроенергії. Підставою цього прямокутника буде час max. Цей час називається часом найбільших втрат потужності. За цей час при роботі елемента мережі з найбільшим навантаженням втрати електроенергії в ньому будуть такими самими, що й при роботі за дійсним річним графіком навантаження.

Зв'язок між Т max та max приблизно встановлюється емпіричною залежністю

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

При перспективному проектуванні електричних мереж графік навантаження споживачів, зазвичай, не відомий. З певним ступенем достовірності відоме лише найбільше розрахункове навантаження Р max.

Для характерних споживачів у довідковій літературі наводяться значення Т max. У цьому випадку змінні річні втрати електроенергії в елементі електричної мережі визначаються за виразом

W"=P max max , (8.7)

де max розраховується за виразом (8.6).

Контрольні питаннядо розділу 8

1. Поясніть терміни “постійні втрати” та ”змінні втрати” електроенергії.

2. Назвіть складові постійних втрат.

3. Що таке кількість годин використання найбільшого навантаження?

4. Що таке число годин найбільших втрат потужності?

5. Як розраховуються змінні втрати енергії під час проектування

електричних мереж?