Потери электроэнергии в электрических сетях: виды, причины, расчет

Как правильно рассчитать потери электроэнергии

О потерях электроэнергии при передаче владельцы электрифицированных объектов стали задумываться сравнительно недавно. В то же время это достаточно важный параметр, который следует учитывать владельцам частных домов, сельского и другого бизнеса.

На вопрос, как посчитать потери электроэнергии, есть один простой ответ – обратиться к специалистам. Проведение таких расчетов считается достаточно трудоемкой и сложной задачей, для решения которой требуются специалисты, знакомые с необходимыми формулами и умеющие пользоваться такими формулами.

Виды и структура потерь

Под потерями понимается разница между электроэнергией, поставленной потребителям, и фактически полученной ими. Для нормирования потерь и расчета их фактической величины принята следующая классификация:

• Технологический фактор. Она напрямую зависит от характерных физических процессов и может изменяться под влиянием составляющей нагрузки, условно-постоянных затрат, а также климатических условий.
• Расходы на эксплуатацию вспомогательного оборудования и обеспечение необходимых условий для работы технического персонала.
• Коммерческая составляющая. К этой категории относятся погрешности в единицах измерения, а также другие факторы, вызывающие занижение электроэнергии.

Основные причины потерь электроэнергии

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

1. Нагрузочные потери возникают в линиях электропередач, оборудовании и различных элементах электрических сетей. Такие затраты напрямую зависят от общей нагрузки. Этот компонент включает в себя:

• Потери в ЛЭП напрямую связаны с силой тока. Именно поэтому при передаче электроэнергии на большие расстояния используется принцип увеличения в несколько раз, что способствует пропорциональному снижению мощности и затрат соответственно.
• Потребление в трансформаторах, имеющих магнитный и электрический характер (1). В качестве примера ниже приведена таблица, в которой приведены данные о стоимости трансформаторов напряжения для подстанций в сетях 10 кВ.

Нецелевые расходы по другим элементам в эту категорию не включаются в связи со сложностью таких расчетов и незначительной стоимостью. Для этого предусмотрен следующий компонент.

1. Категория условно-постоянных расходов. В него входят расходы, связанные с нормальной эксплуатацией электрооборудования, к ним относятся:

• Холостой ход электростанций.
• Затраты на оборудование, обеспечивающее компенсацию реактивной нагрузки.
• Другие виды зарядов в разных агрегатах, характеристики которых не зависят от нагрузки. Пример — токоизоляция, измерительные приборы в сетях 0,38 кВ, измерительные трансформаторы тока, разрядники и т.д.
• Климатическая составляющая. Нецелевое потребление электроэнергии может быть связано с климатическими условиями, характерными для района прохождения ЛЭП. В сетях 6 кВ и выше от этого зависит величина тока утечки в изоляторах.
• В линиях от 110 кВ большая часть затрат приходится на выбросы короны, возникновению которых способствует влажность. Кроме того, в холодное время года для нашего климата характерно такое явление, как обледенение проводов высоковольтных линий, а также обычных ЛЭП.

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

Расходы на поддержку работы подстанций

В эту категорию входят затраты на электроэнергию для работы вспомогательных агрегатов. Такое оборудование необходимо для нормальной работы основных агрегатов, отвечающих за преобразование электроэнергии и распределение. Фиксация стоимости осуществляется измерительными приборами. Вот список основных потребителей, относящихся к этой категории:

• системы вентиляции и охлаждения трансформаторного оборудования;
• отопление и вентиляция технологического помещения, а также внутренние осветительные приборы;
• освещение территорий, прилегающих к подстанциям;
• оборудование для зарядки аккумуляторов;
• операционные цепочки и системы контроля и управления;
• системы обогрева наружного оборудования, такие как модули управления воздушными выключателями;
• различные виды компрессорного оборудования;
• вспомогательные механизмы;
• оборудование для ремонтных работ, средства связи и другие устройства.

Коммерческая составляющая

Эти затраты означают баланс между абсолютными (фактических) и техническими потерями. В идеале эта разница должна стремиться к нулю, но на практике это нереально. В первую очередь это связано с особенностями приборов учета отпущенной электроэнергии и электросчетчиков, установленных у конечных потребителей. Это про ошибки. Существует ряд конкретных мер по снижению потерь этого типа.

В эту составляющую также входят ошибки в счетах-фактурах, выставленных потребителям, и хищение электроэнергии. В первом случае такая ситуация может возникнуть по следующим причинам:

• договор поставки электроэнергии содержит неполные или неверные сведения о потребителе;
• неправильно введенный тариф;
• отсутствие контроля над данными единиц измерения;
• ошибки, связанные с ранее исправленными счетами-фактурами и т д

Что касается воровства, то эта проблема существует во всех странах. Как правило, такими противоправными действиями занимаются недобросовестные бытовые потребители.

Обратите внимание, иногда случаются инциденты с компаниями, но такие случаи довольно редки, поэтому не являются решающими. Характерно, что пик воровства приходится на холодное время года и в тех регионах, где есть проблемы с теплоснабжением.

Существует три способа хищения (занижение показаний счетчика):

1. Механический. Имеется в виду соответствующее вмешательство в работу устройства. Это может быть замедление вращения диска прямым механическим воздействием, изменение положения электросчетчика наклоном его на 45° (с той же целью). Иногда применяют более варварский метод, а именно, что пломбы ломаются, а механизм разбалансируется. Опытный специалист сразу обнаружит механическое вмешательство.
2. Электрический. Это может быть как незаконное подключение к ВЛ методом «броска», так и метод инвестирования фазы тока нагрузки, а также использование специальных устройств для полной или частичной компенсации. Кроме того, есть варианты с шунтированием цепи тока на счетчик или чередованием фазы и нуля.
3. Магнитный. При этом методе к корпусу индукционного счетчика подносят неодимовый магнит.

Практически все современные измерительные приборы невозможно «обмануть» описанными выше способами. Более того, такие попытки вмешательства могут быть зарегистрированы устройством и сохранены в памяти, что приведет к печальным последствиям.

Читайте также: Подсветка лестницы светодиодной лентой своими руками

Понятие норматива потерь

Под этим термином понимается установление финансово обоснованных критериев нецелевых расходов на определенный период. При нормировании учитываются все составляющие. Каждый из них тщательно анализируется отдельно.

В результате производятся расчеты, учитывающие фактический (абсолютный) уровень затрат за последний период и анализ различных возможностей, позволяющих реализовать выявленные резервы снижения потерь. Это означает, что стандарты не статичны, а регулярно пересматриваются.

Под абсолютным уровнем затрат в данном случае понимается баланс между переданной электроэнергией и техническими (относительными) потерями. Нормы технологических потерь определяются соответствующими расчетами.

Кто платит за потери электричества?

Все зависит от определяющих критериев. Если говорить о технологических факторах и затратах на обеспечение работы сопутствующего оборудования, то плата за потери включается в тарифы для потребителей.

Совершенно иначе обстоит дело с коммерческой составляющей, при превышении установленной нормы потерь вся финансовая нагрузка считается расходами компании, поставляющей электроэнергию потребителям.

Способы уменьшения потерь в электрических сетях

Вы можете сократить расходы за счет оптимизации технических и коммерческих компонентов. В первом случае следует предпринять следующие шаги:

• Оптимизация организации и эксплуатации электросети.
• Исследование статической устойчивости и выбор тяжелонагруженных узлов.
• Снижает общую мощность за счет реактивной составляющей. В результате увеличится доля активной мощности, что положительно скажется на борьбе с потерями.
• Оптимизация нагрузки трансформаторов.
• Модернизация оборудования.
• Различные методы балансировки нагрузки. Это можно сделать, например, за счет введения многотарифной системы оплаты, при которой стоимость кВт·ч увеличивается в часы пик. Это значительно позволит потреблять электроэнергию в определенные периоды суток, в результате чего фактическое напряжение не будет «падать» ниже разрешенных норм.

Снизить издержки бизнеса можно следующими способами:

• регулярно сканировать на наличие несанкционированных подключений;
• создание или расширение субъектов, осуществляющих контроль;
• подтверждение показаний;
• автоматизация сбора и обработки данных.

Методика и пример расчета потерь электроэнергии

На практике для определения потерь используются следующие методы:

• выполнять оперативные расчеты;
• ежедневный критерий;
• расчет средней нагрузки;
• анализ наибольших потерь передаваемой мощности в разрезе сутки-часы;
• доступ к агрегированным данным.

Полную информацию о каждом из представленных выше способов можно найти в нормативных документах.

В заключение приведем пример расчета затрат на силовой трансформатор ТМ 630-6-0,4. Формула расчета и описание приведены ниже, она подходит для большинства типов таких устройств.