Виды потерь электроэнергии электрических сетях. Структура и анализ проблемы потерь электрической энергии в электрических сетях различных государств. Климатические потери электроэнергии

В прошлом номере журнала мы опубликовали материал Юрия Железко, посвященный нормированию технологических потерь электроэнергии в сетях низкого и среднего напряжения. Автор изложил свою методику определения норматива. Сегодня мы представляем иной взгляд на ту же тему Валерия Эдуардовича Воротницкого.

Анализ зарубежного опыта показывает , что рост потерь электроэнергии в сетях – это объективный процесс для стран с кризисной экономикой и реформируемой энергетикой, признак имеющихся разрывов между платежеспособностью потребителей и тарифами на электроэнергию, показатель недостаточности инвестиций в сетевую инфраструктуру и систему учета электроэнергии, отсутствия полномасштабных автоматизированных информационных систем по сбору и передаче данных о полезном отпуске электроэнергии, структуре потоков электроэнергии по ступеням напряжения, балансам электроэнергии в электрических сетях.
В странах, где перечисленные факторы имеют место, потери электроэнергии в электрических сетях, как правило, высоки и имеют тенденцию к росту. Динамика потерь в отечественных электрических сетях за последние 10-12 лет показывает, что Россия в этом смысле не является исключением.
Стоимость потерь – это часть затрат на передачу и распределение электроэнергии по электрическим сетям. Чем больше потери, тем выше эти затраты и соответственно тарифы на электроэнергию для конечных потребителей. Известно, что часть потерь является технологическим расходом электроэнергии, необходимым для преодоления сопротивления сети и доставки потребителям выработанной на электростанциях электроэнергии. Этот технологически необходимый расход электроэнергии должен оплачиваться потребителем. Он-то, по существу, и является нормативом потерь.
Потери, обусловленные неоптимальными режимами работы электрической сети, погрешностями системы учета электроэнергии, недостатками в энергосбытовой деятельности, являются прямыми убытками энергоснабжающих организаций и, безусловно, должны снижаться. Вот почему Федеральная энергетическая комиссия России как главный государственный орган исполнительной власти, призванный сдерживать рост тарифов на электроэнергию, устанавливает нормативы потерь электроэнергии в электрических сетях и методы их расчета. Вокруг этих методов в настоящее время ведутся достаточно острые дискуссии как научного, так и чисто практического плана. Имеются, в частности, предложения по методике учета некоторых дополнительных составляющих норматива потерь .
Цель настоящей статьи – изложить один из подходов к нормированию потерь, который был озвучен автором в ноябре 2002 г. на Международном научно-техническом семинаре «Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях – 2002» и получил поддержку как на самом семинаре, так и в некоторых публикациях специалистов по потерям электроэнергии, в частности в .

Структура норматива потерь
В основе норматива потерь лежат технические потери электроэнергии в электрических сетях, обусловленные физическими процессами передачи и распределения электроэнергии, определяемые расчетным путем и включающие «переменные» и условно-постоянные потери, а также нормативный расход электроэнергии на собственные нужды подстанций .
В соответствии со статьями 247, 252, 253 и 254 главы 25 Налогового кодекса РФ, норматив потерь электроэнергии в электрических сетях можно определить как экономически обоснованный и документально подтвержденный технологический расход электроэнергии при ее транспортировке при условии, что этот расход произведен для осуществления деятельности, направленной на получение дохода.
Согласно п. 58 и таблице п.1.3 Постановления ФЭК РФ N 37-Э/1 от 14.05.2003 , в норматив потерь должны включаться:

потери холостого хода в трансформаторах, батареях статических конденсаторов и статических компенсаторов, шунтирующих реакторах, синхронных компенсаторах (СК) и генераторах, работающих в режиме СК;
потери на корону в линиях;
расход электроэнергии на собственные нужды подстанций;
прочие обоснованные и документально подтвержденные условно-постоянные потери;
нагрузочные переменные потери в электрических сетях;
потери в связи с погрешностями приборов учета электроэнергии.

Какие потери имеем?
К настоящему времени разработано достаточно большое количество методов расчета технических потерь электроэнергии. Эти методы – результат многолетней работы большой армии специалистов, которые в различные годы посвятили себя уточнению расчетов потерь в сетях. Защищено большое количество кандидатских и докторских диссертаций по этой тематике, а вопрос и поныне остается актуальным и до конца не изученным. Это связано с тем, что отсутствует полная и достоверная информация о нагрузках электрических сетей всех ступеней напряжения. Причем, чем ниже номинальное напряжение сети, тем менее полная и достоверная информация о нагрузках имеется в наличии.
Различия методов, предложенных отдельными специалистами, в основном заключаются в попытках или восполнить недостающую информацию, или повысить ее точность за счет обобщения, использования статистических данных за аналогичные прошедшие периоды и т.п. Начало унификации методов расчета технических потерь и установления нормативов потерь совпадает примерно с началом активного внедрения вычислительной техники в практику расчетов режимов электрических сетей в середине 60-х годов XX века.
Первые нормативы потерь были установлены во Временных нормативах по эксплуатации городских и сельских электрических сетей, утвержденных приказом Министерства коммунального хозяйства РСФСР N 334 от 30.11.1964.
За последние тридцать лет был выпущен ряд отраслевых инструкций по методам расчета потерь электроэнергии в электрических сетях всех ступеней напряжения. Так, в 1976 г. была введена в действие Временная инструкция по расчету и анализу потерь электроэнергии в электрических сетях энергосистем, разработанная «Уралтехэнерго», в 1987 г. – Инструкция по расчету и анализу технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений , разработанная ВНИИЭ и «Уралтехэнерго», и в 2001 г. – Методические рекомендации по определению потерь электрической энергии в городских электрических сетях напряжением 10(6) – 0,4 кВ, разработанные «Роскоммунэнерго» и ЗАО «АСУ Мособлэлектро».
Перечисленные нормативные документы сыграли свою положительную роль. В соответствии с этими документами было разработано достаточно большое количество вычислительных программ для ЭВМ. В основе программ лежат практически одни и те же методы расчетов потерь. Отличия программ состоят в основном в их сервисных возможностях, в количестве учитываемых составляющих потерь, объеме и количестве решаемых задач.
Большинство энергосистем и коммунальных электрических сетей, используя ту или иную программу расчета, могут в настоящее время сравнительно точно рассчитать переменные и условно-постоянные потери электроэнергии в электрических сетях 6 – 750 кВ. Значительную трудность представляет пока расчет потерь в сетях 0,38 кВ в связи с большими объемами этих сетей и малым количеством информации или ее отсутствием о нагрузках этих сетей и об их параметрах (схемах, марках проводов и т.п.). Результаты расчетов по этим программам почти повсеместно показывают, что суммарные технические потери в сетях 0,38-750 кВ не превышают 10-12% от отпуска электроэнергии в сеть. При этом, чем выше ступень напряжения сети, тем, очевидно, ниже относительные потери электроэнергии в ней. Уровень 10-12% считается максимально возможным для потерь электроэнергии в электрических сетях большинства стран с развитой экономикой . Оптимальные же потери находятся в диапазоне 4-6%. Эти цифры подтверждаются докризисным уровнем потерь в электрических сетях энергосистем бывшего СССР в середине – конце 80-х годов прошлого века.
Что же делать в таком случае энергосистемам, у которых фактические потери достигли значений 20-25%? Как правило, в таких энергосистемах значительную долю суммарного полезного отпуска (до 40%) составляют бытовые и мелкомоторные потребители. Здесь наметились два основных пути. Первый путь тяжелый, но правильный – разработка, согласование с региональными энергетическими комиссиями, утверждение и практическая реализация программ снижения технических и коммерческих потерь электроэнергии. Обеспечение за счет этих программ сначала замедления роста, а затем снижения потерь в сетях.
Второй, более легкий путь – поиск объективных причин роста потерь, обоснование и лоббирование в РЭК повышенного до уровня фактических норматива потерь. Сказанное иллюстрируется таблицей по нормативам потерь в сетях некоторых энергосистем по данным ОАО «Инженерный центр ЕЭС филиала «Фирма ОРГРЭС».
Эти два пути полностью соответствуют известному выражению: «Тот, кто хочет работать, ищет способы, как работу выполнить, тот, кто не хочет или не может, – ищет причины, почему работу сделать нельзя».
Очевидно, что первый путь выгоден абсолютно всем: энергоснабжающим организациям, потребителям, местным администрациям. В этом заинтересованы также РЭК и Госэнергонадзор, так как, снижая потери в сетях, энергоснабжающие организации повышают рентабельность своей работы, а потребители за счет уменьшения стоимости услуг на передачу и распределение электроэнергии получают соответствующее снижение тарифов на электроэнергию. Вместе с тем понятно, что практическая реализация этого пути требует значительных организационных, технических, физических и финансовых усилий. Наши расчеты показывают, что для снижения потерь в сетях на 1 млн. кВт.ч в год нужно затратить около 1 млн. руб. на внедрение соответствующих мероприятий. Второй путь – тупиковый, так как, чем больше потерь будет включено в тариф, тем выше будет тариф на электроэнергию для конечного потребителя, тем больше будет стимулов у этого потребителя к хищению электроэнергии и тем больше вероятность роста потерь и следующего увеличения норматива и т.д.
Задача же, как известно, перед всеми стоит прямо противоположная – остановить рост потерь и добиться их снижения. При этом, как показывают энергетические обследования энергосистем, резервы снижения потерь есть как в сетях с уровнем потерь 20-25%, так и в сетях с потерями 6-8%. Для того, чтобы это сделать практически, необходимо:

провести достаточно глубокий расчет и анализ потерь, их структуры и динамики;
определить обоснованные уровни нормативных потерь;
разработать, согласовать, утвердить, обеспечить финансовыми, материальными, людскими ресурсами и внедрить мероприятия по снижению потерь.

Обоснованный норматив потерь
Превышение фактических потерь в сетях над техническими в два раза и более вынуждают, как уже было сказано выше, и разработчиков методов нормирования потерь, и сами энергосистемы искать дополнительные составляющие норматива потерь.
По общему мнению, такой составляющей, которая, кроме технических потерь, может быть учтена в нормативе, является составляющая, обусловленная погрешностями приборов учета электроэнергии. Это нашло отражение в Постановлении ФЭК РФ от 14.05.03 N37-Э/1 . Однако там не сказано, о каких погрешностях идет речь. А таких как минимум три:

допускаемая погрешность измерительного комплекса (ИК), в общем случае состоящего из трансформатора тока, трансформатора напряжения и счетчика при нормальных условиях их эксплуатации;
систематическая погрешность ИК (как отрицательная, так и положительная), обусловленная ненормированными рабочими условиями применения ИК;
систематическая отрицательная погрешность старых индукционных счетчиков, отработавших свой ресурс, и счетчиков с просроченными сроками поверки.

С учетом приведенного выше определения норматива потерь, вытекающего из требований НК РФ, и основываясь на Постановлении ФЭК РФ N 37-Э/1 от 14.05.2003, под нормативом потерь электроэнергии в электрических сетях мы понимаем алгебраическую сумму технических потерь электроэнергии (DWт) , норматив расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций и модуль значения допустимого небаланса электроэнергии в электрической сети (НБД), определяемого в соответствии с по формуле:
D W норм = D W т + |НБ Д |,
Восьмилетний опыт использования в эксплуатации электрических станций и сетей подтвердил стимулирующую направленность основных методических положений Типовой инструкции по повышению достоверности систем учета электроэнергии. При этом допустимый небаланс электроэнергии в и в вышеприведенной формуле рассматривается в практике работы электрических станций и сетей не как нулевое математическое ожидание, а как значение, которое не должен превышать фактический небаланс. Считаем, что электрическая сеть в данном случае не является исключением. Легитимный способ определения систематических погрешностей ИК – инструментальные обследования в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками выполнения измерений. Попытки усреднить погрешности ИК для страны в целом , да еще без учета весьма существенных факторов, могут привести к явным ошибкам. В частности, принятие «типового значения cosj =0,85» может приводить к завышенным или заниженным значениям отрицательных систематических погрешностей. Известно, что в ночные часы в электрических сетях 6-10 кВ cosj часто снижается до 0,4-0,6 из-за их низкой загрузки и преобладающего характера реактивного тока холостого хода распределительных трансформаторов. При низких cosj отрицательная систематическая погрешность трансформаторов, связанная с их недогрузкой по току, может быть скомпенсирована положительной угловой погрешностью. Таким образом, «новая методология» расчета допустимого недоучета электроэнергии как минимум требует уточнения, а по существу, может нанести вред работе по снижению потерь в сетях, так как искусственно увеличивает норматив потерь.
По нашему мнению, недоучет электроэнергии, связанный с ненормированными рабочими условиями применения ИК, с физическим износом индукционных счетчиков, не может быть допустимым и рассматриваться как норматив. В этом случае все потребители за этот «норматив» будут платить и ситуация, как было отмечено выше, будет лишь усугубляться, так как владельцы систем учета не будут заинтересованы в ее совершенствовании. Но поскольку существующая в России система учета электроэнергии не соответствует современным требованиям и недоучет электроэнергии имеет место, задачу по его уменьшению следует решать по-другому.
Уточненный с учетом различных влияющих факторов недоучет электроэнергии в денежном выражении должен быть основой для включения в инвестиционную составляющую тарифа на электроэнергию затрат на совершенствование учета электроэнергии. В этом случае в РЭК одновременно с оценкой ущерба энергоснабжающей организации от несовершенства системы учета электроэнергии (отрицательных систематических погрешностей) должна представляться развернутая обоснованная программа снижения потерь в сетях за счет уменьшения недоучета электроэнергии.
Потребители при этом не просто платят за завышенный «технологически обоснованный расход электроэнергии», а как бы кредитуют работу энергоснабжающих организаций по доведению системы учета электроэнергии до нормативных требований.

Мероприятия по выполнению норматива
Для энергосистем, в сетях которых фактические потери электроэнергии составляют 20-25%, дискуссия о том, какие погрешности приборов учета электроэнергии будут включены в норматив, допустимые или систематические, носит схоластический характер. От того, будут ли к расчетным техническим потерям 8-12% прибавлены 0,5 или 2,5%, проблема не станет менее острой. Всё равно разница между нормативом и фактом потерь будет от 10 до 12%, что в денежном выражении может составить десятки и сотни миллионов рублей прямых убытков в месяц.
Для снижения этих убытков и доведения фактических потерь до нормативного уровня необходима согласованная с РЭК долговременная программа снижения потерь, так как за один-два года снизить фактические потери в 2 раза практически невозможно. 90-95% этого снижения необходимо будет обеспечить за счет уменьшения коммерческой составляющей потерь. Структура коммерческих потерь и мероприятия по их снижению рассмотрены в .
Стратегический путь снижения коммерческих потерь – внедрение АСКУЭ не только на энергообъектах и у энергоемких потребителей, но и у бытовых потребителей, совершенствование энергосбытовой деятельности и системы учета электроэнергии в целом. Очень важен в деле снижения потерь учет «человеческого фактора» . Опыт передовых энергосистем показывает, что инвестиции в обучение персонала, его оснащение соответствующими приборами обнаружения хищений электроэнергии, транспортными средствами, вычислительной техникой и современными средствами связи окупаются за счет снижения потерь, как правило, быстрее, чем инвестиции в счетчики или установку компенсирующих устройств в сетях.
Очень большую опасность для эффективной работы по снижению потерь представляет разделение электросетевого и энергосбытового бизнесов в условиях реструктуризации энергетики. Планируемое и уже кое-где ведущееся выделение из АО-энерго независимых сбытовых компаний (НСК) может нарушить многолетние связи энергосбытов и предприятий электрических сетей, если одновременно не обеспечить взаимную ответственность за потери между будущими распределительными сетевыми компаниями (РСК) и НСК. Возложение всей ответственности за технические и коммерческие потери на РСК без выделения на это соответствующих материальных, финансовых и людских ресурсов может резко увеличить убытки РСК и привести к еще большему росту потерь в сетях. Но это тема уже другой статьи.

Литература

Бохмат И.С., Воротницкий В.Э., Татаринов Е.П. Снижение коммерческих потерь электроэнергии в электроэнергетических системах // Электрические станции. –1998. – N 9. – С.53-59.
Постановление ФЭК РФ от 17.03.2000 N 14/10 «Об утверждении нормативов технологического расхода электрической энергии (мощности) на ее передачу, принимаемых для целей расчета и регулирования тарифов на электрическую энергию (размера платы за услуги по ее передаче)» // Экономика и финансы электроэнергетики. – 2000. – N 8. – С.132-143.
Методические указания по расчету регулируемых тарифов и цен на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке. Утв. Постановлением ФЭК РФ от 31.07.02 N 49-Э/8.
Постановление ФЭК РФ от 14.05.03 N 37-Э/1 «О внесении изменений и дополнений в Методические указания по расчету регулируемых тарифов и цен на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке, утвержденные постановлением ФЭК РФ от 31.07.02 N 49-Э/8».
Железко Ю. Нормирование технологических потерь электроэнергии в сетях. Новая методология расчета // Новости электротехники. – 2003. – N 5 (23). – С. 23-27.
Воротницкий В.Э. Измерение, нормирование и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. Проблемы и пути решения // Сборник информационных материалов международного научно-технического семинара «Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях – 2002». – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.
Броерская Н.А., Штейнбух Г.Л. О нормировании потерь электроэнергии в электрических сетях // Электрические станции. – 2003. – N 4.
И 34-70-030-87. Инструкция по расчету и анализу технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений. – М.: СПО «Союзтехэнерго», 1987.
Инструкция по нормированию расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций 35-500 кВ. – М.: СПО Союзтехэнерго, 1981.
РД 34.09.101-94. Типовая инструкция по учету электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении. – М: СПО ОРГРЭС, 1995.
Воротницкий В., Апряткин В. Коммерческие потери электроэнергии в электрических сетях. Структура и мероприятия по снижению// Новости ЭлектроТехники. – 2002. – N 4 (16).

Потери электроэнергии в электрических сетях неминуемы, поэтому важно чтобы они не превышали экономически обоснованного уровня. Превышение норм технологического расхода говорит о возникших проблемах. Чтобы исправить ситуацию необходимо установить причины возникновения нецелевых затрат и выбрать способы их снижения. Собранная в статье информация описывает многие аспекты этой непростой задачи.

Виды и структура потерь

Под потерями подразумевается разница между отпущенной потребителям электроэнергией и фактически поступившей к ним. Для нормирования потерь и расчетов их фактической величины, была принята следующая классификация:

Технологический фактор. Он напрямую зависит от характерных физических процессов, и может меняться под воздействием нагрузочной составляющей, условно-постоянных затрат, а также климатических условий.
Расходы, затрачиваемые на эксплуатацию вспомогательного оборудования и обеспечение необходимых условий для работы техперсонала.
Коммерческая составляющая. К данной категории относятся погрешности приборов учета, а также другие факторы, вызывающие недоучет электроэнергии.

Ниже представлен среднестатистический график потерь типовой электрокомпании.

Как видно из графика наибольшие расходы связаны с передачей по воздушным линиям (ЛЭП), это составляет около 64% от общего числа потерь. На втором месте эффект коронированния (ионизация воздуха рядом с проводами ВЛ и, как следствие, возникновение разрядных токов между ними) – 17%.

Исходя из представленного графика, можно констатировать, что наибольший процент нецелевых расходов приходится на технологический фактор.

Основные причины потерь электроэнергии

Разобравшись со структурой, перейдем к причинам, вызывающим нецелевой расход в каждой из перечисленных выше категорий. Начнем с составляющих технологического фактора:

Нагрузочные потери, они возникают в ЛЭП, оборудовании и различных элементах электросетей. Такие расходы напрямую зависят от суммарной нагрузки. В данную составляющую входят:

Потери в ЛЭП, они напрямую связаны с силой тока. Именно поэтому при передаче электроэнергии на большие расстояния используется принцип повышения в несколько раз, что способствует пропорциональному уменьшению тока, соответственно, и затрат.
Расход в трансформаторах, имеющий магнитную и электрическую природу (). В качестве примера ниже представлена таблица, в которой приводятся данные затрат на трансформаторах напряжения подстанций в сетях 10 кВ.

Нецелевой расход в других элементах не входит в данную категорию, ввиду сложностей таких расчетов и незначительного объема затрат. Для этого предусмотрена следующая составляющая.

Категория условно-постоянных расходов. В нее входят затраты, связанные со штатной эксплуатацией электрооборудования, к таковым относятся:

Холостая работа силовых установок.
Затраты в оборудовании, обеспечивающем компенсацию реактивной нагрузки.
Другие виды затрат в различных устройствах, характеристики которых не зависят от нагрузки. В качестве примера можно привестисиловую изоляцию, приборы учета в сетях 0,38 кВ, змерительные трансформаторы тока, ограничители перенапряжения и т.д.

Учитывая последний фактор, следует учитывать затраты электроэнергии на расплавление льда.

Расходы на поддержку работы подстанций

К данной категории отнесены затраты электрической энергии на функционирование вспомогательных устройств. Такое оборудование необходимо для нормальной эксплуатации основных узлов, отвечающих за преобразование электроэнергии и ее распределение. Фиксация затрат осуществляется приборами учета. Приведем список основных потребителей, относящихся к данной категории:

системы вентиляции и охлаждения трансформаторного оборудования;
отопление и вентиляция технологического помещения, а также внутренние осветительные приборы;
освещение прилегающих к подстанциям территорий;
зарядное оборудование АКБ;
оперативные цепи и системы контроля и управления;
системы обогрева наружного оборудования, например, модули управления воздушными выключателями;
различные виды компрессорного оборудования;
вспомогательные механизмы;
оборудование для ремонтных работ, аппаратура связи, а также другие приспособления.

Коммерческая составляющая

Под данными затратами подразумевается сальдо между абсолютными (фактическими) и техническими потерями. В идеале такая разница должна стремиться к нулю, но на практике это не реально. В первую очередь это связано с особенностями приборов учета отпущенной электроэнергии и электросчетчиков, установленных у конечных потребителей. Речь идет о погрешности. Существует ряд конкретных мероприятий для уменьшения потерь такого вида.

К данной составляющей также относятся ошибки в счетах, выставленных потребителю и хищения электроэнергии. В первом случае подобная ситуация может возникнуть по следующим причинам:

в договоре на поставку электроэнергии указана неполная или некорректная информация о потребителе;
неправильно указанный тариф;
отсутствие контроля за данными приборов учета;
ошибки, связанные с ранее откорректированными счетами и т.д.

Что касается хищений, то эта проблема имеет место во всех странах. Как правило, такими противозаконными действиями занимаются недобросовестные бытовые потребители. Заметим, что иногда возникают инциденты и с предприятиями, но такие случаи довольно редки, поэтому не являются определяющими. Характерно, что пик хищений приходится на холодное время года, причем в тех регионах, где имеются проблемы с теплоснабжением.

Различают три способа хищения (занижения показаний прибора учета):

Механический . Под ним подразумевается соответствующее вмешательство в работу прибора. Это может быть притормаживание вращения диска путем прямого механического воздействия, изменение положения электросчетчика, путем его наклона на 45° (для той же цели). Иногда применяется более варварский способ, а именно, срываются пломбы, и производится разбалансирование механизма. Опытный специалист моментально обнаружит механическое вмешательство.
Электрический . Это может быть как незаконное подключение к воздушной линии путем «наброса», метод инвестирования фазы тока нагрузки, а также использование специальных приборов для его полной или частичной компенсации. Помимо этого есть варианты с шунтированием токовой цепи прибора учета или переключение фазы и нуля.
Магнитный . При данном способе к корпусу индукционного прибора учета подносится неодимовый магнит.

Практически все современные приборы учета «обмануть» вышеописанными способами не удастся. Мало того, подобные попытки вмешательства могут быть зафиксированы устройством и занесены в память, что приведет к печальным последствиям.

Понятие норматива потерь

Под данным термином подразумевается установка экономически обоснованных критериев нецелевого расхода за определенный период. При нормировании учитываются все составляющие. Каждая из них тщательно анализируется отдельно. По итогу производятся вычисления с учетом фактического (абсолютного) уровня затрат за прошедший период и анализа различных возможностей, позволяющих реализовать выявленные резервы для снижения потерь. То есть, нормативы не статичны, а регулярно пересматриваются.

Под абсолютным уровнем затрат в данном случае подразумевается сальдо между переданной электроэнергией и техническими (относительными) потерями. Нормативы технологических потерь определяются путем соответствующих вычислений.

Кто платит за потери электричества?

Все зависит от определяющих критериев. Если речь идет о технологических факторах и расходах на поддержку работы сопутствующего оборудования, то оплата потерь закладывается в тарифы для потребителей.

Совсем по иному обстоит дело с коммерческой составляющей, при превышении заложенной нормы потерь, вся экономическая нагрузка считается расходами компании, осуществляющей отпуск электроэнергии потребителям.

Способы уменьшения потерь в электрических сетях

Снизить затраты можно путем оптимизации технической и коммерческой составляющей. В первом случае следует принять следующие меры:

Оптимизация схемы и режима работы электросети.
Исследование статической устойчивости и выделение мощных узлов нагрузки.
Снижение суммарной мощности за счет реактивной составляющей. В результате доля активной мощности увеличится, что позитивно отразится на борьбе с потерями.
Оптимизация нагрузки трансформаторов.
Модернизация оборудования.
Различные методы выравнивания нагрузки. Например, это можно сделать, введя многотарифную систему оплаты, в которой в часы максимальной нагрузки повышенная стоимость кВт/ч. Это позволит существенно потребление электроэнергии в определенные периоды суток, в результате фактическое напряжение не будет «проседать» ниже допустимых норм.

Уменьшить коммерческие затраты можно следующим образом:

регулярный поиск несанкционированных подключений;
создание или расширение подразделений, осуществляющих контроль;
проверка показаний;
автоматизация сбора и обработки данных.

Методика и пример расчета потерь электроэнергии

На практике применяют следующие методики для определения потерь:

проведение оперативных вычислений;
суточный критерий;
вычисление средних нагрузок;
анализ наибольших потерь передаваемой мощности в разрезе суток-часов;
обращение к обобщенным данным.

Полную информацию по каждой из представленных выше методик, можно найти в нормативных документах.

В завершении приведем пример вычисления затрат в силовом трансформаторе TM 630-6-0,4. Формула для расчета и ее описание приведены ниже, она подходит для большинства видов подобных устройств.

Расчет потерь в силовом трансформаторе

Для понимания процесса следует ознакомиться с основными характеристиками TM 630-6-0,4.

Теперь переходим к расчету.

Потери электроэнергии в электрических сетях случаются достаточно часто и этому есть свои причины. Потерями в электросетях считаются разности между переданной электрической энергией на линиях электропередачи до учтенной, потребляемой энергией потребителя. Рассмотрим, какие бывают меры по снижению потерь.

Потери мощности в линии электропередач: расстояние от электростанции

Учёт и оплата всех разновидностей потерь регулируется законом. При транспортировании энергии на большие расстояния от производителя до потребителя идет потеря части электроэнергии. Происходит это по различным причинам, одна из которых – уровень напряжения, которое потребляет обычный потребитель (220 или 380 В). Если осуществлять транспортирование такого электронапряжения от генераторов станций напрямую, то нужно проложить электрические сети с диаметром электропровода, который обеспечит всех требуемым электротоком. Электропровода будут с очень большим сечением.

Их не будет возможности разместить на ЛЭП, из-за немыслимой тяжести, прокладывание в земле на большие расстояния будет стоить очень дорого.

Для того чтобы исключить этот фактор в электросетях используют высоковольтные линии передач электроэнергии . Передавая энергию с таким электронапряжением, она в разы растрачивается и от некачественного контакта электропроводников, которые с года повышают свое сопротивление. Растут потери при увеличении влажности воздуха – повышается электроток утечки на изоляторах и на корону. Также повышаются потери в кабелях при сокращении параметров изолирования электропроводов. Отправил поставщик электроэнергию в поставляющую организацию.

Она соответственно должна привести параметры в необходимые показатели при передаче :

Преобразовать продукцию, что была получена в электронапряжение 6-10 кВ.
Развести кабелями по пунктам приема.
Затем вновь преобразовать в электронапряжение в проводах 0,4 кВ.

Опять потери, трансформация при функционировании электротрансформаторов 6-10 кВ и 0,4 кВ. Обычному потребителю поставляется энергия в необходимом электронапряжении – 380-220 В. Трансформаторы имеют свой КПД и рассчитываются на определенную нагрузку. Если с мощностью переборщить или напротив, если ее будет меньше расчётной, потери в электросетях увеличатся в независимости от пожелания поставщика.

Еще один момент, это несоответствие мощности трансформатора, который преобразует 6-10 кВ в 220 В. Если потребители заберут энергии больше мощности, указанной в паспорте трансформатора, он или ломается, или не может обеспечить требуемые параметры на выходе. В результате уменьшения электронапряжения электросети электрические приборы функционируют с нарушением паспортного режима и, поэтому, повышается потребление.

От чего зависит потеря напряжения в проводах

Потребитель взял свои 220 или 380 В на электросчетчике. Теперь энергия, которая будет теряться, может на конечного потребителя.

Состоит из :

Потерь на нагрев электропроводов, когда повышенное потребление из-за расчетов.
Плохой электроконтакт в электроприборах коммутации электроснабжения.
Емкостной и индуктивный характер электронагрузки.

Также сюда включено применение старых светоприборов, холодильного оборудования и прочих устаревших технических устройств.

Комплексные мероприятия по снижению потерь электроэнергии

Рассмотрим мероприятия по сокращению электропотерь энергии в коттедже и квартирном помещении.

Необходимо :

Бороться, необходимо используя электропроводники соответствующие нагрузке. Сегодня в электросетях нужно следить за соответствием параметров электропроводов и мощностью, что потребляется. В ситуации невозможности корректировки эти параметры и введения к нормальным показателям, придется мириться с тем, что электроэнергия растрачивается на нагревание проводников, поэтому меняются параметры их изоляции и увеличивается риск возгорания в помещении.
Плохой электроконтакт: в рубильниках – это применение инновационных конструкций с хорошими неокисляющимися электроконтактами. Любой окисел повышает сопротивление. В пускателях – эта же методика. Выключатели – система вкл./выкл. должна применять металл влагоусточивый и стойкий к высокому температурному режиму. Контакт зависит от качественного прижатия полюса к плюсу.
Реактивная нагрузка. Все электрические приборы, которые не являются лампочками накаливания, электрическими плитками старого образца имеют реактивную составляющую потребления энергии. Любая индуктивность при подаче на нее тока сопротивляется течению по ней энергии за счёт развивающейся магнитной индукции. Спустя определенный период такое явление как магнитная индукция, которая не давала току идти, помогает его протеканию и добавляет в электросеть часть электроэнергии, что несет вред для общих электросетей. Развиваются особый процесс, который называется вихревые электротоки, они искажают норму показаний счетчиков и вносят негативные изменения в параметры энергии, которая поставляется. То же случается и при емкостной электронагрузке. Токи портят параметры энергии, которая поставляется потребителю. Борьба заключается в применении современных компенсаторов, в зависимости от параметров электронагрузки.
Применение старых систем освещения (лампы накаливания). Их КПД имеет максимум – 3-5 %. Оставшиеся 95 % уходят на нагрев нити накаливания и в результате на нагрев окружающей среды и на излучение, которое человек не воспринимает. Поэтому совершенствовать тут не рационально. Появились прочие виды подачи света – люминесцентные лампочки, светодиоды, которые стали активно сегодня использоваться. Коэффициент полезного действия люминесцентных лампочек достигает 7 %, а у светодиодов процент близится к 20. Применение светодиодов позволяет сэкономить прямо сейчас и в процессе эксплуатирования за счёт долговечности – компенсация трат до 50 000 часов.

Также нельзя не сказать о том, что уменьшить потери электроэнергии в доме можно при помощи монтажа стабилизатора электронапряжения. Как сообщает ратуша, найти его можно в специализированных компаниях.

Как рассчитать потери электроэнергии: условия

Проще всего посчитать потери в электросети, где применяется только один тип электропровода с одним сечением, например, если дома вмонтированы только электрокабели из алюминия с сечением в 35 мм. В жизни системы с одним типом электрокабеля почти не встречаются, обычно для снабжения зданий и сооружений применяются разные электропровода. В такой ситуации для получения точных результатов, надо отдельно считать для отдельных участков и линий электросистемы с разнообразными электрокабелями.

Потери в электросети на трансформаторе и до него обычно не учитываются, так как индивидуальные электроприборы учёта потребляемой электроэнергии ставятся в электроцепь уже после такого спецоборудования.

Важно :

Расчёт потерь энергии в трансформаторе проводится на основе технических документов такого устройства, где будут указаны все требуемые вам параметры.
Надо сказать, что любые расчёты выполняются для того чтобы определить величину максимума потерь в ходе передачи тока.
При осуществлении подсчетов надо учитывать, что мощность электросети склада, производственного предприятия или другого объекта достаточна для обеспечения всех подключенных к ней энергопотребителей, то есть, система может функционировать без перенапряжения даже на максимуме нагрузки, на каждом включенном объекте.

Величину выделенной электромощности можно узнать из договора заключенного с поставщиком энергии. Сумма потерь всегда зависит от мощности электросети, от ее потребления через поттер. Чем больше электронапряжения потребляется объектами, тем выше потери.

Технические потери электроэнергии в сетях

Технические потери энергии – потери, которые вызваны физическими процессами транспортировки, распределения и трансформирования электричества, выявляются посредством расчетов. Формула, по которой выполняется расчет: P=I*U.

Мощность равняется перемножению тока на электронапряжение.
Повышая напряжение при передавании энергии в электросетях можно в разы уменьшить ток, что даст возможность обойтись электропроводами с намного меньшим сечением.
Подводный камень состоит в том, что в трансформаторе есть потери, которые кто-то должен компенсировать.

Технологические потери подразделяются на условнопостоянные и переменные (зависят от электронагрузки).

Что такое коммерческие потери электроэнергии

Коммерческие потери энергии – электропотери, которые определяются как разность абсолютных и технологических потерь.

Нужно знать :

В идеале коммерческие электропотери энергии в электросети, должны быть нулевыми.
Очевидно, но, что в реальности отпуск в электросеть, полезный отпуск и техпотери определяются с погрешностями.
Их разности по факту и являются структурными элементами коммерческих электропотерь.

Они должны быть по возможности сведены к минимальному значению за счёт проведения определенных мер. Если такой возможности нет, нужно внести поправки к показаниям счетчиков, они компенсируют систематические погрешности измерений электрической энергии.

Возможные потери электроэнергии в электрических сетях (видео)

Потери электрической энергии в электросетях приводят к дополнительным расходам. Поэтому важно их контролировать.

Разделение потерь на составляющие может проводиться по разным критериям: характеру потерь (постоянные, переменные), классам напряжения, группам элементов, производственным подразделениям и т. д. Для целей 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. Исходя из этого критерия, 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. Технические потери не могут быть измерены. Их значения получают расчетным путем на основе известных законов электротехники;

2) расход электроэнергии на собственные нужды подстанций, необходимый для обеспечения работы технологического оборудования подстанций и жизнедеятельности обслуживающего персонала. Расход электроэнергии на собственные нужды подстанций регистрируется счетчиками, установленными на трансформаторах собственных нужд;

3) потери электроэнергии, обусловленные инструментальными погрешностями ее измерения (инструментальные потери). Эти потери получают расчетным путем на основе данных о метрологических характеристиках и режимах работы используемых приборов;

4) коммерческие потери, обусловленные хищениями электроэнергии, несоответствием показаний счетчиков оплате за электроэнергию 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 (отчетными) потерями и суммой первых трех составляющих.

В настоящее время расход электроэнергии на собственные нужды подстанций отражается в отчетности в составе технических потерь, а потери, обусловленные погрешностями системы учета электроэнергии, - в составе коммерческих потерь. Это является недостатком существующей системы отчетности, так как не обеспечивает ясного представления о структуре потерь и целесообразных направлениях работ по их снижению.

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 его проявления: сознательные хищения электроэнергии некоторыми абонентами с помощью изменения показаний счетчиков, потребление энергии мимо счетчиков, неоплату 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.

Технические потери можно разделить на поэлементные составляющие, расход электроэнергии на собственные нужды подстанций включает в себя 24 типа электроприемников, погрешности учета включают составляющие, обусловленные измерительными трансформаторами тока, напряжения и электрическими счетчиками, коммерческие потери также могут быть разделены на многочисленные составляющие, отличающиеся причинами их возникновения. Такую структуру потерь назовем детальной структурой потерь электроэнергии (рис.1.1). Представленная на рисунке структура является полной для всех составляющих технологических потерь. Она неполна лишь для коммерческих потерь, для которых указаны только группы обуславливающих факторов, а не конкретные составляющие. В настоящее время описано более 40 способов хищений и надеяться на то, что это их окончательное число, невозможно.

Критерии отнесения части электроэнергии к потерям могут быть физического и экономического характера. Некоторые специалисты считают, что расход электроэнергии на собственные нужды подстанций надо относить к полезному отпуску, а остальные составляющие - к потерям. Расход на собственные нужды 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, а расход электроэнергии на собственные нужды подстанций является внутренним потреблением объекта. Кроме того, при таком обосновании молчаливо предполагается, что расход части энергии в элементах сетей на доставку другой ее части потребителям, в отличие от расхода на собственные нужды подстанций, не является полезным.

Решение проблемы потерь электроэнергии, возникающих на ЛЭП, силовых трансформаторах в результате некачественной изоляции проводящих частей, использования оборудования с реактивной нагрузкой, хищения энергоносителя, является актуальной во всем мире.

Специалисты в области энергетики постоянно стремятся исправить ситуацию и разрабатывают мероприятия по сведению к минимуму разности между показателями произведенной электроэнергией и учтенной потребителями.

Причины потерь электрической энергии при ее транспортировке

Регулирование и учет всех видов потерь электроэнергии осуществляется на государственном уровне при помощи принятых законодательных актов. Разница в напряжении, варьирующегося в пределах 220 В- 380 В относится к одной из причин создавшейся ситуации. Для обеспечения таких показателей при транспортировке напрямую от генераторов электростанций до конечного потребителя сотрудникам энергетических служб необходимо прокладывать сети с проводами большого диаметра.

Такая задача является невыполнимой. Толстые провода, сечение которых будет соответствовать параметрам напряжения электрической энергии, соответствующей пожеланиям потребителей, невозможно монтировать на ЛЭП.

Укладка магистралей под землей относится к экономически не выгодным и не рациональным мероприятиям. Большой вес проводов не позволяет проводить электромонтажные работы без риска возникновения аварийных ситуаций и угрозы жизни работников.

Для предотвращения потерь электроэнергии по этой причине было принято решение об использовании высоковольтных линий электропередач, способных транспортировать электрический ток небольшой величины на фоне повышенного напряжения, достигающего значений до 10000 Вольт. В такой ситуации отпадает необходимость монтажа проводов с большим сечением.

Подробную информацию по законодательным актам вы сможете без труда найти в интернете.

Следующей причиной, обуславливающей потери энергетических ресурсов во время их транспортировки к потребителю, является недостаточно эффективная работа трансформаторов. Их установка вызвана необходимостью преобразования высокого напряжения и приведения его к значениям, используемых в распределительных сетях.

Плохой контакт проводников, увеличение их сопротивления со временем усугубляют ситуацию и также становятся факторами, которые обуславливают потери электрической энергии. В их список также необходимо внести повышенную влажность воздуха, вызывающей утечку тока на корону, а также изоляцию проводов, несоответствующую требованиям нормативной документации.

После доставки производителем энергии в организацию, занимающейся ее распределением между потребителями, происходит преобразование полученного высокого напряжения до значений 6-10 кВ. Но это еще не конечный результат.

Снова необходима ступенчатая трансформация напряжения до цифры 0,4 кВ, а затем до значений, нужных обычным потребителям. Они варьируются в пределах 220 В -380 В. На этом этапе функционирования трансформаторов снова происходит утечка энергии. Каждая модель агрегатов отличается КПД и допустимой на него нагрузкой.

При мощности потребления, которая будет больше или меньше расчетных ее значений, поставщикам снова не удастся избежать энергетических потерь.

К еще одному негативному моменту при транспортировке энергии относится несоответствие эксплуатационных характеристик используемой модели трансформатора, предназначенного для снижения напряжения в сети, величиной 6-10 кВ до 220 В и потребляемой потребителями мощности.

Такая ситуация приводит к выходу со строя преобразующего устройства и отсутствию возможности получить необходимые параметры электрического тока на выходе. Снижение напряжения приводит к сбою в работе бытовых приборов и увеличенному расходу энергии. И тогда снова фиксируются ее потери.

Разработка мероприятий по устранению таких причин поможет исправить такую ситуацию. Появится возможность свести потери во время ее транспортировки к конечному потребителю к минимуму.

Утечка электрической энергии в домашних условиях

К причинам потерь энергии после прохождения прибора учета конечного потребителя относятся:

излишний расход тока при нагреве проводников, возникающего в случае превышения расчетных параметров потребления электроэнергии;
отсутствие качественных контактов в розетках, рубильниках, выключателях, патронах для установки ламп, обеспечивающих искусственную освещенность помещений и других приборах коммутации;
емкостной и индуктивный характер нагрузки на распределительную сеть конечного потребителя;
использование устаревших моделей бытовой техники, потребляющих большое количество электроэнергии.