О потерях электроэнергии в электрических сетях 0,4 кв

№ 2(45) май 2013
форумы, семинары, конференции
22
О ПОТЕРЯХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 0,4 кВ
Александра САДОВСКАЯ,
ведущий инженер ТОО «Фирма «Казэнергоналадка»
(из выступления на семинаре по АСКУЭ 27-29 февраля 2013 г.)
Уникальность процесса передачи электрической энергии по электрическим
сетям состоит в том, что часть электроэнергии неизбежно теряется во время
передачи, что и называют технологическими потерями. Однако технологические
потери при транспортировке электроэнергии имеют совсем другое свойство, а
именно: совершают полезную работу, не
Потери электрической энергии
можно разделить на несколько составляющих:
1. Технические потери электроэнергии, обусловленные физическими
процессами при передаче электроэнергии по электрическим сетям, выражающимися в преобразовании электрической энергии в тепло в элементах сетей (в
проводах, трансформаторах, реакторах
и др.).
2. Расход электроэнергии на СН
подстанций, необходимый для обеспечения работы оборудования и жизнедеятельности персонала.
3. П о т е р и э л е к т р о э н е р г и и ,
обусловленные погрешностями её
измерения (недоучёт электроэнергии,
метрологические потери), связанные с
системами и приборами учёта электроэнергии (ТТ, ТН, электросчётчики).
4. К о м м е р ч е с к и е п о т е р и ,
обусловленные хищениями электроэнергии, несоответствиями показаний
счётчиков плате за потреблённую
электроэнергию и другими причинами в
организации контроля за потреблением
электроэнергии.
Первые три составляющие потерь
электроэнергии являются необходимыми при процессе передачи электроэнергии по сетям и инструментального учёта
её поступления и отпуска. Эти составляющие называются технологическими
потерями.
Четвертая составляющая – коммерческие потери представляет собой
воздействие человеческого фактора.
Коммерческие потери могут быть
разделены на многочисленные составляющие, зависящие от причины их
возникновения.
Для решения техникоэкономических задач энергетического
требуя для этого других ресурсов, кроме
части самой себя. Расход электроэнергии
при её перемещении на проведение необходимой полезной работы традиционно
называют потерями, что в среде неспециалистов вызывает представление о
плохо организованном процессе передачи
электроэнергии, ассоциируясь с потерями при перевозке угля, зерна и др.
предприятия необходимы расчёты
потерь электрической энергии в сетях.
Р а сч ё т ы п от е р ь эл е кт р о э н е р г и и
необходимы при обосновании уровня
потерь электроэнергии для формирования тарифов на электроэнергию (расчёт
нормативов потерь), а также для
выявления очагов потерь электроэнергии и разработки мероприятий по их
снижению.
Потери электроэнергии рассчитываются в элементах электрических сетей
всех классов напряжения, находящихся
на балансе сетевой организации, в том
числе и в сетях напряжением 0,4
(0,38) кВ.
Сети напряжением 0,4 кВ представляют собой наиболее разветвлённую
часть сетей с обширной номенклатурой
проводов и кабелей, а также значительным числом отпаек и ответвлений.
Поэтому на потери электроэнергии
этого уровня напряжения большое
влияние оказывают качество соединений линий и кабелей, со стояние
внутридомовых сетей, несимметричная
загрузка фаз линий, а также применение
в эксплуатации воздушных линий и
кабелей сечением ниже проектнодопустимых. Расчеты потерь в сетях 0,4 кВ
позволяют определить вид необходимого мероприятия по снижению потерь
электроэнергии.
В электрических сетях 0,4 (0,38) кВ
отсутствует оборудование, в котором
имелись бы потери холостого хода,
поэтому в этих сетях рассчитываются
только нагрузочные потери.
Расчёты потерь электроэнергии в
сетях 0,4 кВ можно осуществить тремя
методами:
1. Расчёт потерь электроэнергии
на основе полных схем линий.
2. Расчёт потерь электроэнергии
на основе обобщенных данных о схемах
линии
3. Расчёт потерь электроэнергии
на основе измеренных максимальных
потерь напряжения в линии.
Для расчёта потерь электроэнергии
по первому методу необходимо знать
точные схемы линий 0,4 кВ. Основной
и н ф о рм а ц и е й о н а г ру з ке л и н и и
является энергия, отпускаемая с шин
0,4 кВ ТП 10-6/0,4 кВ. Как и схемы, так и
количество потребляемой электроэнергии в основном известны при электроснабжении относительно крупных
потребителей (бойлерные, водокачки,
магазины, мастерские и т.д.). В то же
время по бытовым абонентам можно
получить данные о нагрузках только по
данным об оплате. Однако оплата может
быть либо с опозданием, либо впрок,
что часто не соответствует фактическому потреблению и расчётам средних
нагрузок. Поэтому для применения
этого метода приходится использовать
много различных допущений.
При расчёте потерь электроэнергии по второму методу необходимы
обобщённые данные: количе ство
линий 0,4 кВ, сечение проводов их
головных участков, суммарные длины
магистралей, однофазные, двухфазные и трехфазные ответвления. Потери
электроэнергии рассчитываются по
формуле, учитывающей обобщённые
д а н н ы е ф и д е р о в 0 , 4 к В и д ол ю
энергии, пот ребляемой непо средственно с шин ТП.
Областью применения этой
формулы является расчёт суммарных
потерь в большом числе линий.
Погрешности оценки потерь в реальных
сетях сложной конфигурации определяются погрешностями допущений,
принятых при расчётах.
№ 2(45) май 2013
форумы, семинары, конференции
Третий метод. Наиболее известным
методом расчёта потерь электроэнергии
в сетях 0,4 кВ является метод расчёта
потерь электроэнергии на основе
измеренных максимальных потерь
напряжения в линии, так называемый
метод «К м/н ». Так как формулы для
расчёта потерь мощности и потерь
напряжения в линии содержат одни и те
же параметры, то потери мощности и
потери напряжения могут быть
выражены друг через друга.
Су т ь э то го м е тод а с о с то и т в
определении относительных потерь
мощности по наибольшей относительной потере напряжения в сети с
по следующим пере счётом потерь
мощности в потери электроэнергии.
Переход от потерь мощности к потерям
энергии осуществляется с помощью
в р е м е н и м а кс и м а л ь н ы х п о т е р ь ,
определяемого по режимным параметрам головного участка распределительной линии и характеру подключённых
потребителей.
Характерной особенностью
режимов электрических сетей до 1000 В
является неравномерная нагрузка фаз,
что приводит к увеличению потерь
мощности и энергии. Степень неравномерности распределения нагрузок по
фазам оценивается коэффициентом
неравномерности. С увеличением
значения коэффициента неравномерности Кнер потери мощности в линии
увеличиваются.
Относительное значение потерь
напряжения до удалённого потребителя, выраженное в процентах, рассчитывается как разность между средним
значением трёх фазных напряжений на
ТП и фазным напряжением на удалённом потребителе.
Отношение числа часов максимальных потерь к числу часов использования максимальной нагрузки τ /Тмакс
определяется из справочника. Тмакс
рассчитывается по годовому расходу
элект ро энергии и максима льной
нагрузке Рмакс ТП, от которого
питается линия 0,4 кВ.
При отсутствии прибора учёта
электроэнергии на ТП число часов
максимальной нагрузки рассчитывается
по годовому расходу электроэнергии
фидера 6-10 кВ, от которого питаются
ТП.
Электрические сети 0,4 кВ характеризуются большой разветвлённостью и
суммарной протяженностью. Информация о режимных параметрах этих сетей
наименее полная и достоверная. В
лучшем случае известны лишь токовые
нагрузки фаз головных участков
распределительных линий и фазные
напряжения на шинах ТП 10/0,4 кВ.
Информация о нагрузках в узлах сетей,
как правило, отсутствует, однако
изве стна величина напряжения у
потребителя. Поэтому для проведения
необходимых замеров и оценки потерь
электроэнергии сетей напряжением
0,4 кВ энергопредприятий применяется
метод выборки.
Применение методов математической статистики к обработке наблюдений
оказывается возможным благодаря
тому, что производство измерений в
части объектов полностью может быть
распространено на общую совокупность объектов.
Данный метод в математике также
называется выборочным методом.
Выборочный метод заключается в том,
что из общей совокупности объектов,
называемых генеральной совокупностью, извлекают некоторое число
объектов, которое именуется выборкой.
Эту выборку подвергают детальному
исследованию, результаты которого
можно применить ко всей генеральной
совокупности. При выборочном методе
исследуемый признак может быть
распределён по «генеральной совокупности» неравномерно, поэтому выборка
должна полностью отражать структуру
генеральной совокупности.
После расчёта потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ решается задача
определения суммарных потерь в целом
для сетей 0,4 кВ энергопредприятия на
основании непосредственного расчёта
потерь только в части из них. При этом,
как приводилось выше, общее число
линий называют генеральной совокупностью, а рассчитываемую часть –
выборкой. Относительные потери
электроэнергии в выборке с заданной
доверительной вероятностью принимаются одинаковыми для всех сетей
(генеральной совокупности) предприятия ТП, находящихся на балансе
предприятия.
Относительные потери электроэнергии в процентах для всей совокупности сети 0,4 кВ (РЭС, РЭК) определяют по значениям (К) выбранных линий
0,4 кВ.
Следует учесть, что для достоверных расчётов потерь в сети 0,4 кВ
следует профессионально произвести
объём выборки рассчитываемых линий,
объединив сети в характерные группы с
необходимым количеством воздушных
и кабельных линий, а также близких и
удалённых потребителей.
Среднеквадратичная погрешность
суммарных потерь
Среднеквадратичная погрешность
введена в каче стве обобщённого
показателя оценки точности методики и
расчёта в целом. Введение такой
величины позволяет оценить точность
расчётов по большему числу наблюдений (замеров). Погрешность расчётов
для одного района электрических сетей
больше, чем в целом по предприятию.
23
Недостатком метода является то, что
он не учитывает потери энергии в
ответвлениях, так как потери напряжения до удалённой точки не изменяются
от того потребляется ли энергия ещё от
какого-либо узла магистрали. Однако
самой суще ственной трудно стью
является необходимость осуществления
замеров потерь напряжения в режиме
максимума нагрузки двумя приборами,
конкретная погрешность которых в
данный момент может быть неизвестна.
Для о суще ствления необходимых
замеров требуется предварительная
работа по определению самой выборки,
разработке ведомостей для проведения
замеров. Необходимо также и внимание
при самих замерах и занесении
измеренных данных в ведомости.
Областью использования данного
метода является расчёт суммарных
потерь в большом числе линий. При
этом разнонаправленные погрешности
определения потерь в отдельных
л и н и я х в з н ач и т е л ь н о й с т е п е н и
компенсируются в суммарной величине
потерь для выборки линий.
Фактиче ско е значение потерь
электроэнергии в электрических сетях
напряжением 0,4 кВ для сетевого
предприятия находится в доверительном интервале: ∆Wмин % – ∆Wмакс %.
Достоинством этого метода является
возможность определения неоптимальной работы сети, а именно фиксирования неравномерности токовых нагрузок
в ф а з а х , о п р ед е л е н и я ве л и ч и н ы
напряжения у потребителя.
В этом случае возможно первоочередное проведение мероприятий по
снижению потерь электроэнергии в
сетях 0,4 кВ:
симмет рирование фазных
токов нагрузки;
регулирование напряжения на
ТП (посредством анцапф);
з а м е н а н е кач е с т в е н н ы х
проводов, с множеством скруток;
замена вставок проводов с
разными сечениями;
замена проводов с малым
с еч е н и е м , н е с о о т в е т с т ву ю щ и м
фактической нагрузке в линиях и т.д.
Несколько слов о расчёте потерь во
внутридомовых сетях многоэтажных
зданий. В этом случае возможны два
способа расчёта потерь:
1. Расчёт суммарных потерь в
линии от ТП с учётом внутридомовых
потерь.
2. Отдельный расчёт потерь во
внутридомовых сетях.
Расчёты можно проводить как по
методу обобщённых данных, так и по
методу потери напряжения. На внутридомовых потерях сказывается качество
в н у т р и д ом о в ы х с е т е й . В н о в ы х
многоэтажных домах внутридомовые
потери практически отсутствуют.
№ 2(45) май 2013
форумы, семинары, конференции
24
Зона обслуживания сетей 0,38 (0,4) кВ сетевых компаний Казахстана в 2011-2012 годах
и данные выборки для расчёта потерь электроэнергии.
Мероприятиями по снижению
потерь электроэнергии МСП являются
практические действия, приводящие к
реальному снижению потерь. По
получаемому эффекту МПС можно
разделить на группы:
1. Мероприятия по улучшению
режимов работы электрических сетей.
2. Мероприятия по реконструкции сетей с целью снижения потерь.
3. Мероприятия по совершенствованию системы учёта электроэнергии.
4. Мероприятия по снижению
хищений электроэнергии.
Действиями по организации работ
по снижению потерь электроэнергии
можно считать:
разработку документов,
устанавливающих ответственность
подразделений и конкретных лиц за
работы по снижению потерь;
в н ед р е н и е п р о г р а м м н о го
обеспечения расчётов потерь;
определение структуры потерь,
анализ потерь, выявление мест с
повышенными потерями;
- выбор МСП с оценкой их эффективности;
разработку п лан а М СП с
выделением материальных ресурсов
для приобретения необходимого
оборудования и его установки;
стимулирование персонала к
снижению потерь электроэнергии;
п о с т о я н н ы й ко н т р о л ь з а
проведением работ по снижению потерь
электроэнергии;
установление в договорах
электроснабжения условий потребления реактивной энергии потребителями;
повышение квалификации
работников предприятий.
Проведение МСП является внутренним делом сетевой организации,
которая несомненно заинтересована в
их проведении, однако устойчивость и
надёжность работы электрических
сетей являются не менее важными
показателями, чем уровень потерь
электроэнергии.
В с е в н е ш н и е в о зд е й с т в и я н а
сетевую организацию в части потерь
электроэнергии должны ограничиваться установлением объективного уровня
нормативных потерь.
(Из доклада на семинаре «АСКУЭ –
цивилизованный принцип взаиморасчётов на рынках электроэнергии РК»).
Таблица мероприятий по снижению потерь электроэнергии