Что такое потери электрической энергии на предприятии. Причины потерь электроэнергии на больших расстояниях. Оборотни в фуфайках

Потери электроэнергии в электрических сетях - важнейший показа­тель экономичности их работы, наглядный индикатор состояния сис­темы учета электроэнергии, эффективности энергосбытовой деятель­ности энергоснабжающих организаций. Этот индикатор все отчетливей свидетельствует о накапливающих­ся проблемах, которые требуют безотлагательных решений в развитии, реконструкции и техническом перевооружении электрических сетей, совершенствовании методов и средств их эксплуатации и управления, в повышении точности учета электроэнергии, эффективности сбора денежных средств за поставленную потребителям электроэнергию и т.п. По мнению международных экспертов, относительные потери элек­троэнергии при ее передаче и распределении в электрических сетях большинства стран можно считать удовлетворительными, если они не превышают 4-5 %. Потери электроэнергии на уровне 10 % можно счи­тать максимально допустимыми с точки зрения физики передачи элек­троэнергии по сетям. Становится все более очевидным, что резкое обострение проблемы снижения потерь электроэнергии в электрических сетях требует актив­ного поиска новых путей ее решения, новых подходов к выбору соот­ветствующих мероприятий, а главное, к организации работы по сни­жению потерь.

В связи с резким сокращением инвестиций в развитие и техниче­ское перевооружение электрических сетей, в совершенствование сис­тем управления их режимами, учета электроэнергии, возник ряд негативных тенденций, отрицательно влияющих на уровень потерь в сетях, таких как: устаревшее оборудование, физический и моральный износ средств учета электроэнергии, несоответствие установленного оборудования передаваемой мощности.
Из вышеотмеченного следует, что на фоне происходящих измене­ний хозяйственного механизма в энергетике, кризиса экономики в стране проблема снижения потерь электроэнергии в электрических сетях не только не утратила свою актуальность, а наоборот выдвину­лась в одну из задач обеспечения финансовой стабильности энерго-снабжающих организаций.

Некоторые определения:
Абсолютные потери электроэнергии ­­– разность электроэнергии, отпущенной в электрическую сеть и полезно отпущенной потребителям.
Технические потери электроэнергии – потери обусловленные физическими процессами передачи, распределения и трансформации электроэнергии, определяются расчетным путем.
Технические потери делятся на условно-постоянные и переменные (зависящие от нагрузки).
Коммерческие потери электроэнергии – потери, определяемые как разность абсолютных и технических потерь.

СТРУКТУРА КОММЕРЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

В идеальном случае коммерческие потери электроэнергии в элек­трической сети, должны быть равны нулю. Очевидно, однако, что в реальных условиях отпуск в сеть, по­лезный отпуск и технические потери определяются с погрешностями. Разности этих погрешностей фактически и являются структурны­ми составляющими коммерческих потерь. Они должны быть по возможности сведены к минимуму за счет выполнения соответствую­щих мероприятий. Если такая возможность отсутствует, необходимо внести поправки к показаниям электросчетчиков, компенсирующие систематические погрешности измерений электроэнергии.

Погрешности измерений отпущенной в сеть и полезно отпущенной электроэнергии потребителям.
Погрешность измерений электроэнергии в общем случае может быть разбита на множество составляющих.рассмотрим наиболее значимые составляющие погрешностей изме­рительных комплексов (ИК), в которые могут входить: трансформатор тока (ТТ), трансформатор напряжения (ТН), счетчик электроэнергии (СЭ), линия присоединения СЭ к ТН.

К основным составляющим погрешностей измерений отпущенной в сеть и полезно отпущенной электроэнергии относятся:
погрешности измерений электроэнергии в нормальных условиях
работы ИК, определяемые классами точности ТТ, ТН и СЭ;
дополнительные погрешности измерений электроэнергии в реальных условиях эксплуатации ИК, обусловленные:
заниженным против нормативного коэффициентом мощности нагрузки (дополнительной угловой погрешностью); .
влиянием на СЭ магнитных и электромагнитных полей различной частоты;
недогрузкой и перегрузкой ТТ, ТН и СЭ;
несимметрией и уровнем подведенного к ИК напряжения;
работой СЭ в неотапливаемых помещениях с недопустимо низкой температурой и т.п.;
недостаточной чувствительностью СЭ при их малых нагрузках, особенно в ночные часы;
систематические погрешности, обусловленные сверхнормативны­ми сроками службы ИК.
погрешности, связанные с неправильными схемами подключения электросчетчиков, ТТ и ТН, в частности, нарушениями фазировки подключения счетчиков;
погрешности, обусловленные неисправными приборами учета электроэнергии;
погрешности снятия показаний электросчетчиков из-за:
ошибок или умышленных искажений записей показаний;
неодновременности или невыполнения установленных сроков снятия показаний счетчиков, нарушения графиков обхода счетчиков;
ошибок в определении коэффициентов пересчета показаний счетчиков в электроэнергию.

Следует заметить, что при одинаковых зна­ках составляющих погрешностей измерений отпуска в сеть и полезного отпуска коммерческие потери будут уменьшаться, а при разных - уве­личиваться. Это означает, что с точки зрения снижения коммерческих потерь электроэнергии необходимо проводить согласованную техниче­скую политику повышения точности измерений отпуска в сеть и полезного отпуска. В частности, если мы, например, будем односторонне уменьшать систематическую отрицательную погрешность измерений (модернизировать систему учета), не меняя погрешность измере­ний, коммерческие потери при этом возрастут, что, кстати, имеет место на практике.
Коммерческие потери, обусловленные занижением полезного отпуска из-за недостатков энергосбытовой деятельности.
Эти потери включают две составляющие: потери при выставлении счетов и потери от хищений электроэнергии.

Потери при выставлении счетов.

Эта коммерческая составляющая обусловлена:
неточностью данных о потребителях электроэнергии, в том числе, недостаточной или ошибочной информацией о заключенных дого­ворах на пользование электроэнергией;
ошибками при выставлении счетов, в том числе невыставленными счетами потребителям из-за отсутствия точной информации по ним и постоянного контроля за актуализацией этой информации;
отсутствием контроля и ошибками в выставлении счетов клиентам, пользующимся специальными тарифами;
отсутствием контроля и учета откорректированных счетов и т.п.

Потери от хищений электроэнергии.

Это одна из наиболее существенных составляющих коммерческих потерь, которая является предметом заботы энергетиков в большинстве стран мира.
Опыт борьбы с хищениями электроэнергии в различных странах обобщается специальной «Экспертной группой.по изучению вопросов, касающихся кражи электроэнергии и неоплаченных счетов (неплате­жей)». Группа организована в рамках исследовательского комитета по экономике и тарифам международной организации UNIPEDE. Согласно отчету, подготовленному этой группой в декабре 1998 г., термин «кража электроэнергии» применяется только в тех случаях, когда электроэнергия не учитывается или не полностью регистрируется по вине потребителя, либо когда потребитель вскрывает счетчик или нарушает систему подачи электропитания с целью снижения учитываемого счет­чиком расхода потребляемой электроэнергии.
Обобщение международного и отечественного опыта по борьбе с хищениями электроэнергии показало, что в основном этими хищения­ми занимаются бытовые потребители. Имеют место кражи электро­энергии, осуществляемые промышленными и торговыми предпри­ятиями, но объем этих краж нельзя считать определяющим.

Хищения электроэнергии имеют достаточно четкую тенденцию к росту, особенно в регионах с неблагополучным теплоснабжением по­требителей в холодные периоды года. Л также практически во всех регионах в осенне-весенние периоды, когда температура воздуха уже сильно понизилась, а отопление еще не включено.

Существуют три основных группы способов хищений электроэнер­гии: механические, электрические, магнитные.
Механические способы хищений электроэнергии.

Механическое способы хищений электроэнергии.

Механическое вмешательство в работу (механическое вскрытие) счетчика, которое может принимать различные формы, включая:
сверление отверстий в донной части корпуса, крышке или стекле счетчика;
вставка (в отверстие) различных предметов типа пленки шириной 35 мм, иглы и т.п. для того, чтобы остановить вращение диска или сбросить показания счетчика;
перемещение счетчика из нормального вертикального в полугоризонтальное положение для того, чтобы снизить скорость вращения диска;
самовольный срыв пломб, нарушение в центровке осей механизмов (шестерен) для предотвращения полной регистрации расхода электроэнергии;
раскатывание стекла при вставке пленки, которая остановит дисковое вращение.
Обычно механическое вмешательство оставляет след на счетчике, но его трудно обнаружить, если счетчик не будет полностью очищен от пыли и грязи и осмотрен опытным специалистом.
К механическому способу хищения электроэнергии можно отнести достаточно широко распространенные в России умышленные повреж­дения СЭ бытовыми потребителями или хищения счетчиков, установ­ленных на лестничных клетках жилых домов. Как показал анализ, динамика умышленных разрушений и хищений счетчиков практически совпадает с наступлением холодов при недостаточном отоплении квар­тир. В данном случае разрушения и хищения счетчиков следует рас­сматривать как своеобразную форму протеста населения против неспо­собности местных администраций обеспечить нормальные жилищные условия. Усугубление ситуации с теплоснабжением населения неиз­бежно приводит к росту коммерческих потерь электроэнергии, что уже подтверждается печальным опытом дальневосточных и некоторых сибирских энергосистем.

Электрические способы хищений электроэнергии.

Наиболее распространенным в России электрическим способом хищений электроэнергии является так называемый «наброс» на выпол­ненную голым проводом воздушную линию. Достаточно широко ис­пользуются также такие способы как:
инвертирование фазы тока нагрузки;
применение различного типа «отмотчиков» для частичной или полной компенсации тока нагрузки с изменением ее" фазы;
шунтирование токовой цепи счетчика - установка так называемых «закороток»;
заземление нулевого провода нагрузки;
нарушение чередования фазного и нулевого проводов в сети с заземленной нейтралью питающего трансформатора.

Если счетчики включаются через измерительные трансформаторы, могут применяться также:
отключение токовых цепей ТТ;
замена нормальных предохранителей ТН на перегоревшие и т.п.

Магнитные способы хищений электроэнергий.

Применение магнитов с внешней стороны счетчика может повлиять на его рабочие характеристики. В частности, можно при использовании индукционных счетчиков старых типов с помощью магнита замедлить вращение диска. В настоящее время новые типы счетчиков производи­тели стараются защитить от влияния магнитных полей. Поэтому этот способ хищений электроэнергии становится все более ограниченным.
Другие способы хищений электроэнергии
Существует целый ряд способов хищений электроэнергии чисто российского происхождения, например, хищения за счет частой смены владельцев той или иной фирмы с перманентным переоформлением договоров на поставку электроэнергии. В этом случае энергосбыт не в состоянии уследить за изменением владельцев и получить с них плату за электроэнергию.

Коммерческие потери электроэнергии, обусловленные наличием бесхозных потребителей.

Кризисные явления в стране, появление новых акционерных об­ществ привели к тому, что в большинстве энергосистем в последние годы появились и уже довольно значительное время существуют жи­лые дома, обшежития, целые жилые поселки, которые не стоят на ба­лансе каких-либо организаций. Электро- и теплоэнергию, поставляе­мые в эти дома, жильцы никому не оплачивают. Попытки энергосис­тем отключить неплательщиков не дают результатов, так как жители вновь самовольно подключаются к сетям. Электроустановки этих до­мов никем не обслуживаются, их техническое состояние грозит ава­риями и не обеспечивает безопасность жизни и имуществу граждан.

Коммерческие потери, обусловленные неодновременностью оплаты за электроэнергию бытовыми потребителями - так называемой «сезонной составляющей».
Эта весьма существенная составляющая коммерческих потерь элек­троэнергии имеет место в связи с тем, что бытовые потребители объек­тивно не в состоянии одновременно снять показания счетчиков и опла­тить за электроэнергию. Как правило, платежи отстают от реального электропотрсбления, что, безусловно, вносит погрешность в определе­ние фактического полезного отпуска бытовым потребителем и в расчет фактического небаланса электроэнергии, так как отста­вание может составлять от одного до трех месяцев и более. Как правило, в осенне-зимние и зимне-весенние периоды года имеют место не­доплаты за электроэнергию, а в весенне-летние и летне-осенние перио­ды эти недоплаты в определенной мере компенсируются. В докризис­ный период эта компенсация была практически полной, и потери элек­троэнергии за год редко когда имели коммерческую составляющую. В настоящее время осенне-зимние и зимне-весенние сезонные недоплаты за электроэнергию намного превышают в большинстве случаев сум­марную оплату в другие периоды года. Поэтому коммерческие потери имеют место по месяцам, кварталам и за год в целом.

Погрешности расчета технических потерь электроэнергии в электрических сетях.

Поскольку коммерческие потери электроэнергии нельзя измерить. Их можно с той или иной погрешностью вычислить. Значение этой погрешности зависит не только от погрешностей изме­рений объема хищений электроэнергии, наличия «бесхоз­ных потребителей», других рассмотренных выше факторов, но и от погрешности расчета технических потерь электроэнергии. Чем более точными будут расчеты технических потерь электроэнергии, тем, оче­видно, точнее будут оценки коммерческой составляющей, тем объек­тивнее можно определить их структуру и наметить мероприятия по их снижению.

В настоящее время в электрических сетях имеет место рост фактических (отчётных) потерь электроэнергии. За 10 лет суммарные потери электроэнергии в сетях всех классов напряжения увеличились с 78 до 107,5 млрд. кВт/ч (с 10,1 до почти 13 %). Технические потери превышают 74%, коммерческие – соответственно – 26 %. В отдельных сетевых компаниях фактические потери электроэнергии превышают 30 % при обоснованных технических потерях 5–12 %. В сетях напряжением 220 кВ и ниже потери электроэнергии составляют 78 % от общих потерь, из них:

В сетях 110–220 кВ – 28 %,

В сетях 35 кВ – 16 %

В сетях 10 – 0,4 кВ – 34 %.

Потери электроэнергии, не зависящие от нагрузки («условно-постоянные»), составляют 24,7%, «нагрузочные потери» (зависимые от величины передаваемой по сети мощности) – 75,3 % от общих потерь.

В составе нагрузочных потерь:

86 % – потери в ЛЭП,

14 % – в трансформаторах.

В условно-постоянных потерях:

67 % – потери холостого хода трансформаторов,

11 % – потери в собственных нуждах подстанций,

22 % – прочие потери.

Анализ динамики абсолютных и относительных потерь электроэнергии в сетях России, режимов их работы и загрузки показывает, что практически отсутствуют весомые причины роста технических потерь, обусловленных физическими процессами передачи и распределения электроэнергии. Основная причина потерь – увеличение коммерческой составляющей.

Основными факторами роста технических потерь являются :

Изношенность электрооборудования;

Использование устаревших видов электрооборудования;

Несоответствие используемого электрооборудования существующим нагрузкам;

Неоптимальные установившиеся режимы в сетях РСК по уровням напряжения и реактивной мощности;

Влияние оптового рынка электроэнергии на режимы сетей.

Основными факторами роста коммерческих потерь являются :

Недопустимые погрешности измерений электроэнергии (несоответствие приборов учёта классам точности, трансформаторов тока существующим нагрузкам, нарушение сроков поверки и неисправности приборов учёта);

Использование несовершенных методов расчёта количества отпущенной электроэнергии при отсутствии приборов учёта;

Несовершенство методов снятия показаний с приборов учёта и выписки квитанций непосредственно абонентами бытового сектора;

Рост бездоговорного и неучтённого потребления электроэнергии (хищений);

Искажение объёмов отпуска электроэнергии потребителям.

Структура коммерческих потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях.

Фактические потери, т.е. разница между отпущенной в сеть и оплаченной электроэнергией, укрупнено имеют четыре составляющие:

1) технические потери , обусловленные физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям и выражающимися в преобразовании части электроэнергии в тепло в элементах сетей;

2) расход электроэнергии на собственные нужды подстанций и плавку гололёда , необходимый для обеспечения работы технологического оборудования подстанций, ЛЭП и жизнедеятельности обслуживающего персонала;

3) потери электроэнергии, обусловленные инструментальными погрешностями её измерения (инструментальные потери );

4) коммерческие потери , обусловленные хищениями электроэнергии, несоответствием оплаты за электроэнергию бытовыми потребителями показаниям приборов учёта, задержкой платежей, неоплатой счетов 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 (отчётными) потерями и суммой первых трёх составляющих, представляющих собой технологические потери .

Коммерческие потери электроэнергии – проявление «человеческого фактора». Они имеют организационные, экономические, психологические и юридические корни. Имеющиеся статистические данные свидетельствуют о практически повсеместном росте потерь электроэнергии. В отдельных регионах они достигли 15–20% от полезного отпуска электроэнергии, а в муниципальных городских и районных электрических сетях их доля составляет 25–50%. Убытки от коммерческих потерь на современном этапе оцениваются около 30 млрд. рублей в год. Недоимка по налогообложению в бюджеты всех уровней превышает 7 млрд. рублей в год.

Анализ динамики и структуры потерь электроэнергии свидетельствует о росте потерь в тех энергосистемах, где доля бытовой и мелкомоторной нагрузки значительна. Если принять во внимание, что коммерческие потери сосредоточены в основном в сетях 0,4–10 кВ и по объективным причинам загрузка электрических сетей 0,4 кВ будет увеличиваться в связи с опережающим ростом бытового потребления электроэнергии, доля потерь в распределительных сетях в ближайшие годы также будет расти. Несомненно, обеспечение точного инструментального учёта отпущенной и потреблённой электроэнергии является важным вопросом, на который обращают внимание многие специалисты, говоря о необходимости снижения потерь электроэнергии в электрических сетях. Однако это не снимает проблему коммерческих потерь в целом, а лишь позволяет энергоснабжающим предприятиям наладить более точный инструментальный учёт отпущенной потребителям электроэнергии, и за счёт этого получить от них дополнительные финансовые средства.

В общем случае составляющие коммерческих потерь электроэнергии здесь предлагается объединить в три группы:

Обусловленные погрешностями измерений отпущенной в сеть и полезно отпущенной электроэнергии потребителям;

Обусловленные занижением полезного отпуска из-за недостатков энергосбытовой деятельности и хищения электроэнергии;

Обусловленные задолженностью по оплате за потреблённую электроэнергию.

Кроме вышеперечисленных составляющих коммерческих потерь, относящихся к последним двум группам, выделим ещё четыре дополнительные составляющие.

1) потери, обусловленные умышленным занижением сумм платежей со стороны потребителей . Появление таких потерь наиболее вероятно там, где прибор учёта находится на территории собственника – физического лица, и доступ к нему для контролирующего персонала энергосбытового предприятия затруднён по юридическим причинам.

2) потери, связанные с затратами энергоснабжающего предприятия на выполнение мероприятий по истребованию долгов и выявлению фактов хищения электроэнергии (судебные, транспортные расходы и др. ).

3) потери, вызванные действиями диспетчерского персонала энергосетевой компании (оптового поставщика электроэнергии) и связанные с введением режима ограничения потребляемой мощности для энергоснабжающего предприятия (ограничение мощности при возникновении угрозы потери устойчивости энергосистемы из-за дефицита генерирующих мощностей или при возникновении большой задолженности у энергоснабжающего предприятия перед оптовым поставщиком электроэнергии).

4)потери из-за нарушения качества электроэнергии и законного отказа потребителя от полной оплаты некачественной электроэнергии или дополнительными затратами энергоснабжающей организации на ликвидацию последствий нарушения качества электроэнергии (ремонт электрооборудования, проведение мероприятий по локализации и ликвидации причин нарушения качества электроэнергии и др.).

Обобщённая структура коммерческих потерь электроэнергии в распределительных сетях представлена на рис. 2.3. (

Передача электроэнергии по проводам в электрических системах связана с потерями активной и реактивной мощностей и энергии. Потери электроэнергии, связанные с её передачей и распределением, складываются из двух основных составляющих - потерь электроэнергии в линиях электропередач, генераторах, трансформаторах и других элементах электрической системы и так называемых коммерческих (нетехнических) потерь, вызванных несовершенством систем учёта и контроля использования электроэнергии .

Фактическими (отчётными) потерями электроэнергии называют разность электроэнергии, поступившей в сеть, и электроэнергии, отпущенной из сети потребителям, определяемую по данным системы учёта поступления и полезного отпуска электроэнергии. Эти потери включают в себя составляющие различной природы: потери в элементах сети, имеющие чисто физический характер, расход электроэнергии на работу оборудования, установленного на подстанциях и обеспечивающего передачу электроэнергии, погрешности фиксации электроэнергии приборами её учёта и, наконец, хищения электроэнергии путем воздействия на счётчики, неуплаты или неполной оплаты показаний счётчиков и т. п.

Разделение потерь электроэнергии может выполняться по различным категориям: по характеру потерь (постоянные, переменные), классам напряжений, группам элементов, производственным подразделениям и т. п. Для целей нормирования потерь целесообразно использовать укрупненную структуру потерь электроэнергии, в которой они разделены на составляющие, исходя из их физической природы и специфики методов определения их количественных значений. На основе такого подхода фактические потери могут быть разделены на четыре составляющие :

• технические потери электроэнергии , обусловленные физическими процессами в проводах и электрооборудовании, 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 можно получить только расчётным путем на основе известных законов электротехники;
• расход электроэнергии на собственные нужды подстанций , необходимый для обеспечения работы технологического оборудования подстанций и жизнедеятельности обслуживающего персонала, определяемый по показаниям счётчиков, установленных на трансформаторах собственных нужд подстанций 35 кВ и выше;
• потери электроэнергии, обусловленные инструментальными погрешностями её измерения (инструментальные потери) - недоучёт электроэнергии, обусловленный техническими (метрологическими) характеристиками и режимами работы приборов, используемых для измерения энергии на объекте (трансформаторов тока и напряжения самих электросчётчиков). Эти потери получают расчётным путем; в расчёт метрологических потерь включают все приборы учёта отпуска электроэнергии из сети, в том числе и приборы учёта расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций;
• коммерческие потери состоят из потерь, обусловленных хищениями электроэнергии, несоответствием показаний счётчиков оплате электроэнергии и другими причинами в сфере организации контроля за потреблением энергии. Коммерческие потери не имеют самостоятельного математического описания и, следовательно, не могут быть рассчитаны автономно. Их значение определяют как разницу между фактическими (отчётными) потерями и суммой первых трех составляющих.

Отметим, что определять структуру потерь нас заставляет не наука (для научных исследований все подходы имеют смысл), а экономика. Поэтому для анализа отчётных потерь следует применять экономические критерии . С позиций экономики потери - это та часть электроэнергии, на которую зарегистрированный полезный отпуск потребителям оказался меньше электроэнергии, полученной сетью от производителей электроэнергии. Под полезным отпуском электроэнергии понимается не только та электроэнергия, денежные средства за которую действительно поступили на расчётный счёт энергоснабжающей организации, но и та, на которую выставлены счета, т. е. когда потребление энергии зафиксировано. Выставление счетов является практикой, применяемой к юридическим лицам, потребление энергии которыми фиксируется ежемесячно. В отличие от этого ежемесячные показания счётчиков, фиксирующих потребление энергии бытовыми абонентами, обычно неизвестны. Полезный отпуск электроэнергии бытовым абонентам определяют по поступившей за месяц оплате, поэтому вся неоплаченная энергия автоматически попадает в потери.

Баланс электроэнергии можно представить следующим образом:

где Wp - отпущенная в сеть электроэнергия; W no - полезно отпущенная потребителям электроэнергия; AW TexH - технические потери электроэнергии; AW CM - часть энергии, израсходованной на производственные и собственные нужды энергосистем; 5 W K0M - коммерческие потери электроэнергии.

Технические потери энергии принято подразделять на нагрузочные и потери холостого хода. К потерям холостого хода относятся постоянные (условно-постоянные) потери холостого хода электрооборудования, корона линий электропередачи и т. и. Они незначительно изменяются при изменении нагрузки элемента. Нагрузочные потери - это часть потерь, которая зависит от нагрузки элемента.

Согласно данным в 2005 г. уровень потерь в электрических сетях в России составлял 13,15 % от отпуска в сеть, на 2011 год этот показатель снизился до 8,7 % . Данная величина характеризует эффективность функционирования и техническое состояние сетей, поэтому интересно сравнить её с показателями других стран, представленными на рис. 1.1 . Наименьшими потерями 4,1-5,5 % характеризуются Нидерланды, Германия, Финляндия, Южная Корея, Япония и США, что является следствием технических решений и целенаправленной политики.

Как показывает отечественный и зарубежный опыт, кризисные явления в целом и в энергетике в частности отрицательным образом влияют на потери в электрических сетях , которые в ряде стран (рис. 1.1) превышают 20 %. Низкий уровень жизни - следствие невысокого уровня развития экономики и соответственно отсутствия средств, необходимых для наведения порядка. Нет средств на установку современных приборов учёта. Нет средств на достойную оплату труда инспекторов энергосбыта, недостаточно инвестиций в сетевую инфраструктуру. Есть понятные мотивы населения, крайне стесненного в материальных средствах, попытаться сэкономить на плате за электроэнергию. В Калмыкии, например, потери превышают 30 %, на Сахалине потери составляют более 30 % .

Рис. 1.1.

По мнению международных экспертов, относительные потери электроэнергии при её передаче и распределении считаются удовлетворительными (оптимальными), если они не превышают 4-5 % . В международной практике принято считать, что если потери электроэнергии в магистральных и распределительных сетях в сумме превышают 8-9 %, то такая передача и распределение электроэнергии является нерентабельной из-за дополнительного расхода миллионов тонн топлива на компенсацию потерь электроэнергии, повышенных розничных тарифов, повышенных цен на промышленную и сельскохозяйственную продукцию, а также из-за дополнительной нагрузки на сети, снижения качества электроэнергии по напряжению и т. д. . Потери на уровне 10 % можно считать максимально допустимыми с позиций физики процесса передачи электроэнергии по сетям для большинства стран с развитой экономикой .

Потери электроэнергии в сетях считаются основными показателями эффективности и экономичности их работы. Это своего рода индикатор энергосберегающей деятельности предприятий. Большое количество потерь электроэнергии в сетях показывает на то, что в этой сфере существуют определенные проблемы. Решение этих проблем – первостепенная задача, поскольку потери энергии в сетях влияют на процентное соотношение издержек в конечной стоимости продуктов. Цена продукции могла бы быть намного ниже для обычных потребителей, если бы свелись к минимуму потери электроэнергии в сетях.

По оценкам международных аналитиков, считается допустимой потеря электроэнергии на уровне четырех или пяти процентов. При таких показателях деятельность предприятия не сопряжена с чрезмерными издержками. Если же рассматривать ситуацию с позиций законов физики, то максимальные потери электроэнергии в сетях могут составлять порядка десяти процентов.

Выделяют два вида потерь электроэнергии в сетях – это абсолютные потери и технические потери электроэнергии. Абсолютной потерей электроэнергии в сетях принято считать разницу между отпущенной в сеть электроэнергией и полученной в конечной точке потребителем. А технические потери электроэнергии в сетях – это потери, получаемые в результате ее передачи и трансформации, они, как правило, определяются при помощи расчетов.

Именно технические потери электроэнергии в сетях на сегодняшний день являются наиболее острой проблемой, это обусловлено несовершенством системы расчетов и особенностями процессов передачи и распределения энергии. Технические потери электроэнергии, в свою очередь, подразделяют на условно-постоянные потери и переменные потери электроэнергии в сетях. Эти виды потерь целиком и полностью зависят от уровня и постоянства выдаваемой нагрузки. А вот коммерческие потери, которые определяются как разница абсолютных и технических потерь, зависят не только от работы оборудования и качества коммуникационных развязок, но и от грамотного управления процессом.

В идеале коммерческие потери должны стремиться к нулевым значениям, но на практике обычно другие цифры. Поэтому нужно обращать особое внимание на всю систему энергоснабжения целиком, ведь внося коррективы в отдельные процессы и этапы деятельности электросетей и предприятий, обеспечивающих получение электроэнергии, мы не меняем суть проблемы. Нужны конструктивные методы, детально продуманные и четко прописанные для всех сторон. Только при таком развитии событий будет достигнута главная цель – минимизация потерь электроэнергии в сетях.

В настоящее время активно ведутся разработки новых методов и планов мероприятий, которые бы способствовали уменьшению потерь электроэнергии в сетях.
Главное, с чего стоит начать работу по улучшению системы электроснабжения, – это замена устаревшего оборудования и сетей на новые, которых в последние годы появилось достаточно, чтобы выбрать приемлемые варианты. Порой достаточно сменить агрегаты в одном только узле, как показатель потерь электроэнергии в сетях уже стремительно улучшается. Что же говорить о результатах проведения масштабных мероприятий на всех уровнях, начиная с рядовых потребителей и заканчивая предприятиями-гигантами. Бесспорно, конечно, что затраты финансового плана на проведение такого рода мероприятий будут очень существенными, но результаты превзойдут все ожидания, даже самые смелые. Как показывает практика европейских стран, порой в течение только одного года суммы, инвестированные в замену старых коммуникаций, возвращаются, более того, они начинают приносить прибыль, о которой ранее даже и не мечтали.

Причины потерь электроэнергии в воздушных линиях и способы борьбы с ними, на основе практического опыта.

Вероятно, каждый, кто имеет дом в деревне, живет в частном секторе в городе или строит свой дом, со временем столкнется с проблемой нестабильности электросети. Это выражается в резких бросках напряжения, проблемах защиты электроприборов при грозах, длительных периодах сильно завышенного или сильно заниженного напряжения в электросети.

Многие из этих проблем связаны с особенностями воздушных электрических линий, другие, с невыполнением элементарных правил прокладки линий и их обслуживания. К сожалению, в нашей стране все более внедряется в жизнь лозунг: «Спасение утопающих - дело рук самих утопающих». Поэтому, попробуем рассмотреть эти проблемы и способы их решения подробнее.

Откуда берутся потерив электрических сетях?

Во всем виноват Ом.

Для тех кто, знаком с законом Ома, не трудно вспомнить, что U=I*R. Это значит, что падение напряжения в проводах электролинии пропорционально ее сопротивлению и току через нее. Чем больше это падение, тем меньше напряжение в розетках у вас дома. Поэтому сопротивление линии электропередач нужно снижать. Причем ее сопротивление складывается из сопротивления прямого и обратного провода - фазы и нуля от трансформатора подстанции до вашего дома.

Непонятная реактивная мощность.

Вторым источником потерь является или точнее реактивная нагрузка. Если нагрузка чисто активная, например это лампы накаливания, электронагреватели, электроплитки, то электроэнергия потребляется практически полностью (кпд более 90%, cos стремится к 1). Но это идеальный случай, обычно нагрузка имеет емкостной или индуктивный характер. Реально косинус фи потребителя величина изменяемая по времени и имеет значение от 0.3 до 0.8, если не применять специальных мер.

Из статистики известно, что по причине, нескомпенсированной реактивной мощности потребитель теряет до 30% электроэнергии. Для того чтобы ликвидировать такие типы потерь, используются компенсаторы реактивной мощности . Такие устройства серийно выпускаются промышленностью. Причем они бывают от «однорозеточного» варианта, до устройств, устанавливаемых на трансформатор подстанции.

Оборотни в фуфайках.

Третьим источником потерь, является банальное воровство электроэнергии. Казалось бы, этим должны заниматься правоохранительные органы, но они не имеют отделов энергоаудита. Поэтому, третьим источником потерь тоже должен заниматься потребитель, т.к. по закону у него должен стоять общедомовой или общехозяйственный счетчик и за воровство паршивой овцы платит все стадо.

Оценка потерь в линии на конкретном примере.

Активное сопротивление линии R=(ρ*L)/ S, где ρ - удельное сопротивление материала провода, L- его длина, S - поперечное сечение. Для меди удельное сопротивление составляет 0,017, а для алюминия 0,028 Ом*мм2/м. Медь имеет почти в два раза меньшие потери, но она гораздо тяжелее и дороже алюминия, поэтому для воздушных линий обычно выбирают алюминиевые провода.

Таким образом, сопротивление одного метра алюминиевого провода, сечением 16 квадратных миллиметров, составит (0.028 х 1)/16=0.0018 Ом. Посмотрим, каковы будут потери в линии длиной 500 м, при мощности нагрузки 5 кВт. Так как ток течет по двум проводам, то длину линии удваиваем, т.е. 1000 м.

Сила тока при мощности 5 кВт составит: 5000/220=22.7 А. Падение напряжения в линии U=1000х0.0018х22.7=41 В. Напряжение на нагрузке 220-41=179 В. Это уже меньше допустимых 15% снижения напряжения. При максимальном токе 63 А, на который рассчитан этот провод (14 кВт), т.е. когда свои нагрузки включат ближайшие соседи, U=1000х0.0018х63=113 В! Именно поэтому в моем дачном доме по вечерам еле светится лампочка!

Способы борьбы с потерями.

Первый простейший способ борьбы с потерями.

Первый способ основан на снижении сопротивления нулевого провода . Как известно ток течет по двум проводам: нулевому и фазному. Если увеличение сечения фазного провода достаточно затратное (стоимость меди или алюминия плюс работы по демонтажу и монтажу), то сопротивление нулевого провода можно уменьшить достаточно просто и очень дешево.

Этот способ использовался с момента прокладки первых линий электропередач, но в настоящее время из-за «пофигизма» или незнания часто не используется. Заключается он в повторном заземлении нулевого провода на каждом столбе электролинии или (и) на каждой нагрузке. В этом случае параллельно сопротивлению нулевого провода подключается сопротивление земли между нулем трансформатора подстанции и нулем потребителя.

Если заземление сделано правильно, т.е. его сопротивление менее 8 Ом для однофазной сети, и менее 4 Ом для трехфазной, то удается существенно (до 50%) снизить потери в линии.

Второй простейший способ борьбы с потерями.

Второй простейший способ тоже основан на снижении сопротивления . Только в этом случае необходимо проверять оба провода - ноль и фазу. В процессе эксплуатации воздушных линий из-за обрыва проводов образуется места локального повышения сопротивления - , сростки и т.д. В процессе работы в этих местах происходит локальный разогрев и дальнейшая деградация провода, грозящая разрывом.

Такие места видны ночью из-за искрения и свечения. Необходимо периодически визуально проверять электролинию и заменять особо плохие ее отрезки или линию целиком.

Для ремонта лучше всего применить . Они называются самонесущими, т.к. не требуют стального троса для подвески и не рвутся под тяжестью снега и льда. Такие кабели долговечны (срок эксплуатации более 25 лет), есть специальные аксессуары для легкого и удобного крепления их к столбам и зданиям.

Третий способ борьбы с потерями.

Понятно, что третьим способом является замена отслужившей «воздушки» на новую.

В продаже имеются кабели типов СИП-2А, СИП-3, СИП-4. Сечение кабеля выбирают не менее 16 квадратных миллиметров, он может пропускать ток до 63 А, что соответствует мощности 14 кВт при однофазной сети и 42 кВт при трехфазной. Кабель имеет двухслойную изоляцию и покрыт специальным пластиком, защищающим изоляцию проводов от солнечной радиации. Примерные цены на СИП можно посмотреть здесь: http://www.eti.su/price/cable/over/over_399.html. Двухпроводный СИП кабель стоит от 23 руб. за погонный метр.

Четвертый способ борьбы с потерями.

Этот способ основан на применении специальных или другой объект. Такие стабилизаторы бывают как однофазного, так и трехфазного типа. Они увеличивают cos и обеспечивают стабилизацию напряжения на выходе в пределах + - 5%, при изменении напряжения на входе + - 30%. Их мощностной ряд может быть от сотен Вт до сотен кВт.

Вот несколько сайтов посвященных стабилизаторам: http://www.enstab.ru, http://www.generatorplus.ru, http://www.stabilizators.ru/, http://www.aes.ru. Например, приведенный на сайте http://www.gcstolica.ru/electrotech/stabilizer/x1/ однофазный стабилизатор «Лидер», мощностью 5 кВт, стоит 18500 руб. Отметим однако, что из-за перекоса фаз и потерь в электролинии, напряжение на входе стабилизатора может падать ниже 150 В. В этом случае, срабатывает встроенная защита и вам ничего не остается, как снизить свои потребности в электроэнергии.

Пятый способ компенсации потерь электроэнергии.

Это способ использования устройств компенсации реактивной мощности . Если нагрузка индуктивная, например различные электромоторы, то это конденсаторы, если емкостная, то это специальные индуктивности. Посмотреть примеры реализации можно здесь: http://www.emgerson.ru/produkciya/krm, http://www.nucon.ru/dictionary/kompensator-reaktivnoi-moshnosti.php, http://www.sdsauto.com/kompensator_moschnosti.html, http://www.vniir.ru/production/cat/cat/abs-vniir-ukrm.pdf и т.д.

Шестой способ - борьба с воровством электроэнергии.

По опыту работы, самым эффективным решением является вынос из здания и установка его на столбе линии электропередачи в специальном герметичном боксе. В этом же боксе устанавливаются вводный автомат с пожарным УЗО и разрядники защиты от перенапряжений.

Седьмой способ борьбы с потерями.

Этот способ снижения потерь за счет использования трехфазного подключения . При таком подключении снижаются токи по каждой фазе, а следовательно потери в линии и можно равномерно распределить нагрузку. Это один из самых простых и самых эффективных способов. Как говорят: «Классика жанра».

Выводы.

Если вы хотите снизить потери электроэнергии, то сначала сделайте аудит ваших электросетей. Если вы сами не в состоянии это сделать, то сейчас много организаций готовы помочь вам за ваши деньги. Надеюсь, что советы, приведенные выше, помогут осознать с чего начать и к чему стремиться. Все в ваших силах. Желаю успехов!