Формула расчета потерь электроэнергии в кабельной линии. Методы расчета потерь электроэнергии

Методика расчёта технологических потерь электроэнергии
в линии электропередач ВЛ-04кВ садоводческого товарищества

До какого-то определённого времени необходимость расчёта технологических потерь в линии электропередач , принадлежащей СНТ, как юридическому лицу, или садоводам, имеющим садовые участки в границах какого-либо СНТ , была не нужна. Правление даже не задумывалось об этом. Однако дотошные садоводы или, скорее, сомневающиеся, заставили ещё раз бросить все силы на способы вычисления потерь электроэнергии вЛЭП . Самый простой путь, безусловно - это тупое обращение в компетентную компанию, то бишь, электроснабжающую или мелкую фирмочку, которые и смогут рассчитать для садоводов технологические потери в их сети. Сканирование Интернета позволило разыскать несколько методик расчёта энергопотерь во внутренней линии электропередач применительно к любому СНТ. Их анализ и разбор необходимых значений для вычисления конечного результата позволил отбросить те из них, которые предполагали замер специальных параметров в сети с помощью специального оборудования.

Предлагаемая Вам для использования в садоводческом товариществе методика основана на знании основ передачи электроэнергии по проводам базового школьного курса физики. При её создании были использованы нормы приказа Минпромэнерго РФ № 21 от 03.02.2005 г. "Методика расчёта нормативных потерь электроэнергии в электрических сетях", а также книга Ю.С Железко, А.В Артемьева, О.В. Савченко "Расчёт, анализ и нормирование потерь элекроэнергии в электрических сетях", Москва, ЗАО "Издательство НЦЭНАС", 2008.

Основа для рассматриваемого ниже расчёта технологических потерь в сети взята вот отсюда Методика расчёта потерь Ратуша А. Вы можете воспользоваться ею, изложенной далее. Разница у них в том, что здесь на сайте мы вместе разберём упрощенную методику, которая на простом, вполне реально существующем ТСН «Простор», поможет понять сам принцип применения формул и порядок подстановки в них значений. Далее Вы сможете самостоятельно рассчитать потери для своей существующей в ТСН электросети с любой конфигурацией и сложностью. Т.е. страница адаптирована к ТСН.

Исходные условия для расчётов.

В линии электропередач используется провод СИП-50, СИП-25, СИП-16 и немного А-35 (алюминиевый, сечением 35мм², открытый без изоляции);

Для простоты расчёта возьмём усреднённое значение, провод А-35.

У нас в садоводческом товариществе провода разного сечения, что чаще всего и бывает. Кто хочет, разобравшись с принципами расчётов, сможет посчитать потери для всех линий с разным сечением, т.к. сама методика предполагает производство расчёта потерь электроэнергии для одного провода, не 3 фаз сразу, а именно одного (одной фазы).

Потери в трансформаторе (трансформаторах) не учитываются, т.к. общий счётчик потребляемой электроэнергии установлен после трансформатора;

= Потери трансформатора и подключения к высоковольтной линии нам рассчитала энергоснабжающая организация «Саратовэнерго» а именно РЭС Саратовского района, в поселке «Тепличный». Они составили в среднем (4,97%) 203 кВт.ч в месяц.

Расчёт производится для выведения максимальной величины потерь электроэнергии;

Произведённые расчёты для максимального потребления помогут перекрыть те технологические потери , к-е не учтены в методике, но, тем не менее, всегда присутствуют. Эти потери достаточно сложно вычислить. Но, так как, они, всё-таки, не так значительны, то ими можно пренебречь.

Суммарная присоединённая мощность в СНТ достаточна для обеспечения максимальной мощности потребления;

Исходим из того, что при условии включения всеми садоводами своих выделенных каждому мощностей, в сети не происходит снижения напряжения и выделенной электро снабжающей организацией электрической мощности достаточно, чтобы не сгорели предохранители или не выбило автоматы защитного отключения. Выделенная электрическая мощность обязательно прописана вДоговоре электроснабжения .

Величина годового потребления соответствует фактическому годовому потреблению электроэнергии в СНТ - 49000 кВт/ч;

Дело в том, что, если суммарно садоводы и электроустановки СНТ превышают выделяемое на всех количество электроэнергии, то соответственно расчёт технологических потерь должен уточняться для другого количества потребленных кВт/ч. Чем больше СНТ съест электроэнергии, тем больше будут и потери. Корректировка расчётов в этом случае необходима для уточнения величины платежа за технологические потери во внутренней сети , и последующего утверждения её на общем собрании.

К электрической сети, через 3 одинаковых по параметрам фидера (длина, марка провода (А-35), электрическая нагрузка), подключено 33 участка (домов).

Т.е. к распределительному щиту СНТ, где расположен общий трёхфазный счётчик, подключены 3 провода (3 фазы) и один нулевой провод. Соответственно к каждой фазе подключены равномерно по 11 домов садоводов, всего 33 домов.

Длина линии электропередач в СНТ составляет 800 м..

Расчёт потерь электроэнергии по суммарной длине линии.

Для расчёта потерь используется следующая формула:

ΔW = 9,3 . W² . (1 + tg²φ)·K ф ²·K L .L

ΔW - потери электроэнергии в кВт/ч;

W - электроэнергия, отпущенная в линию электропередач за Д (дней), кВт/ч (в нашем примере 49000 кВт/ч или 49х10 6 Вт/ч );

К ф - коэффициент формы графика нагрузки;

К L - коэффициент, учитывающий распределённость нагрузки по линии (0,37 - для линии с рапределённой нагрузкой, т.е. на каждую фазу из трёх подключены по 11 домов садоводов);

L - длина линии в километрах (в нашем примере 0,8 км);

tgφ - коэффициент реактивной мощности (0,6 );

F - сечение провода в мм²;

Д - период в днях (в формуле используем период 365 дней);

К ф ² - коэффициент заполнения графика, рассчитывается по формуле:

K ф ² = (1 + 2К з)
3K з

гдеК з - коэффициент заполнения графика. При отсутствии данных о форме графика нагрузки обычно принимается значение - 0,3 ; тогда: K ф ² = 1,78 .

Расчёт потерь по формуле выполняется для одной линии фидера. Их 3 по 0,8 километра.

Считаем, что общая нагрузка равномерно распределена по линиям внутри фидера. Т.е. годовое потребление по одной линии фидера равно 1/3 от общего потребления.

Тогда: W сум. = 3 * ΔW в линии .

Отпущенная садоводам электроэнергия за год составляет 49000 кВт/ч, тогда по каждой линии фидера: 49000 / 3 = 16300 кВт/ч или16,3·10 6 Вт/ч - именно в таком виде значение присутствует в формуле.

ΔW линии =9,3 . 16,3²·10 6 . (1+0,6²)·1,78·0,37 . 0,8 =
365 35

ΔW линии = 140,8 кВт/ч

Тогда за год по трём линиям фидера: ΔW сум. = 3 х 140,8 = 422,4 кВт/ч .

Учёт потерь на вводе в дома.

При условии, что все приборы учета потребляемой энергии размещены на опорах ЛЭП, то длина провода от точки присоединения линии, принадлежащей садоводу до его индивидуального прибора учёта составит всего 6 метров (общая длина опоры 9 метров).

Сопротивление провода СИП-16 (самонесущий изолированный провод, сечением 16 мм²) на 6 метров длины составляет всего R = 0,02ом .

P ввода = 4 кВт (примем за расчётную разрешённую электрическую мощность для одного дома).

Рассчитываем силу тока для мощности 4 кВт:I ввода = P ввода /220 = 4000Вт / 220в = 18 (А) .

Тогда: dP ввода = I² x R ввода = 18² х 0,02 = 6,48Вт - потери за 1 час при нагрузке.

Тогда суммарные потери за год в линии одного подключённого садовода: dW ввода = dP ввода x Д (часов в год) х К исп.макс. нагрузки = 6,48 x 8760 x 0,3 = 17029 Вт/ч (17,029 кВт/ч) .

Тогда суммарные потери в линиях 33 подключённых садоводов за год составят:
dW ввода = 33 х 17,029 кВт/ч = 561,96 кВт/ч

Учёт суммарных потерь в ЛЭП за год:

ΔW сум. итог = 561,96 + 422,4 = 984,36 кВт/ч

ΔW сум. %= ΔW сум / W сум x 100%= 984,36/49000 х 100%= 2%

Итого: Во внутренней воздушной ЛЭП СНТ протяжённостью 0,8 километра (3 фазы и ноль), проводе сечением 35мм², подключёнными 33 домами, при общем потреблении 49000 кВт/ч электроэнергии в год потери составят 2%

Величина постоянных потерь электроэнергии в элементах электрической сети составляет

W "=(Р к +Р у +Р хх)Т вкл =Р "Т вкл, (8.1)

где Т вкл – время включения или время работы элементов электрической сети в течение года. Для воздушных и кабельных линий и трансформаторов при выполнении проектных расчетов принимается Т вкл = 8760 ч.

Суммарная величина потерь электроэнергии в сети составляет

W =W "+W ". (8.2)

Рассмотрим способы определения переменных потерь в электрической сети. Пусть для элемента электрической сети, например воздушной линии, имеющей активное сопротивление R , известен годовой график нагрузки. Этот график представляется в виде ступенчатого графика по продолжительности Dt i каждой нагрузки Р i . (рис. 8.1,а ).

Энергия, передаваемая в течение года через рассматриваемый элемент сети, выразится как

W = . (8.3)

Эта энергия представляет собой площадь фигуры, ограниченной графиком нагрузки.

На этом же графике построим прямоугольник с высотой, равной наибольшей нагрузке Р max , и площадью, равной площади действительного графика нагрузки. Основанием этого прямоугольника будет время Т max . Это время называется продолжительностью использования наибольшей нагрузки . За это время при работе элемента сети с наибольшей нагрузкой через него будет передана та же электроэнергия, что и при работе по действительному годовому графику нагрузки. Средние значения Т max для различных отраслей промышленности приводятся в .

Потери мощности в рассматриваемом элементе сети для каждого i -го интервала времени составят

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

где cos – коэффициент мощности нагрузки.

На рис. 8.1,б приведен ступенчатый график потерь мощности, построенный по выражению (8.4). Площадь этого графика равна годовым переменным потерям электроэнергии в рассматриваемом элементе сети

а) б)

Рис. 8.1. Графики нагрузки по продолжительности для определения времени

Т max (а ) и времени max (б )

W "= . (8.5)

По аналогии с рис. 8.1,а построим прямоугольник с высотой, равной наибольшим потерям Р max , и площадью, равной площади действительного графика потерь электроэнергии. Основанием этого прямоугольника будет время max . Это время называется временем наибольших потерь мощности . За это время при работе элемента сети с наибольшей нагрузкой потери электроэнергии в нем будут такими же, что и при работе по действительному годовому графику нагрузки.

Связь между Т max и max приближенно устанавливается эмпирической зависимостью

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

При перспективном проектировании электрических сетей график нагрузки потребителей, как правило, не известен. С определенной степенью достоверности известна лишь наибольшая расчетная нагрузки Р max .

Для характерных потребителей в справочной литературе приводятся значения Т max . В этом случае переменные годовые потери электроэнергии в элементе электрической сети определяются по выражению

W "=P max max , (8.7)

где max рассчитывается по выражению (8.6).

Контрольные вопросы к разделу 8

1. Поясните термины “постоянные потери” и ”переменные потери” электроэнергии.

2. Назовите составляющие постоянных потерь.

3. Что такое число часов использования наибольшей нагрузки?

4. Что такое число часов наибольших потерь мощности?

5. Как рассчитываются переменные потери энергии при проектировании

электрических сетей?

Для просмотра фотографий, размещённых на сайте, в увеличенном размере необходимо щёлкнуть кнопкой мышки на их уменьшенных копиях.

Методика расчёта технологических потерь электроэнергии
в линии электропередач ВЛ-04кВ садоводческого товарищества

До какого-то определённого времени необходимость расчёта технологических потерь в линии электропередач , принадлежащей СНТ, как юридическому лицу, или садоводам, имеющим садовые участки в границах какого-либо СНТ , была не нужна. Правление даже не задумывалось об этом. Однако дотошные садоводы или, скорее, сомневающиеся, заставили ещё раз бросить все силы на способы вычисления потерь электроэнергии в ЛЭП . Самый простой путь, безусловно - это тупое обращение в компетентную компанию, то бишь, электроснабжающую или мелкую фирмочку, которые и смогут рассчитать для садоводов технологические потери в их сети. Сканирование Интернета позволило разыскать несколько методик расчёта энергопотерь во внутренней линии электропередач применительно к любому СНТ. Их анализ и разбор необходимых значений для вычисления конечного результата позволил отбросить те из них, которые предполагали замер специальных параметров в сети с помощью специального оборудования.

Величина годового потребления соответствует фактическому годовому потреблению электроэнергии в СНТ - 63000 кВт/ч;

К электрической сети, через 3 одинаковых по параметрам фидера (длина, марка провода (А-35), электрическая нагрузка), подключено 60 участков (домов).

Т.е. к распределительному щиту СНТ, где расположен общий трёхфазный счётчик, подключены 3 провода (3 фазы) и один нулевой провод. Соответственно к каждой фазе подключены равномерно по 20 домов садоводов, всего 60 домов.

Длина линии электропередач в СНТ составляет 2 км.

Расчёт потерь электроэнергии по суммарной длине линии.

Для расчёта потерь используется следующая формула:

ΔW = 9,3·W²·(1 + tg²φ)·K ф ²·K L .L
Д F

ΔW - потери электроэнергии в кВт/ч;

W - электроэнергия, отпущенная в линию электропередач за Д (дней), кВт/ч (в нашем примере 63000 кВт/ч или 63х10 6 Вт/ч );

К ф - коэффициент формы графика нагрузки;

К L - коэффициент, учитывающий распределённость нагрузки по линии (0,37 - для линии с рапределённой нагрузкой, т.е. на каждую фазу из трёх подключены по 20 домов садоводов);

L - длина линии в километрах (в нашем примере 2 км);

tgφ - коэффициент реактивной мощности (0,6 );

F - сечение провода в мм²;

Д - период в днях (в формуле используем период 365 дней);

К ф ² - коэффициент заполнения графика, рассчитывается по формуле:

K ф ² = (1 + 2К з)
3K з

где К з - коэффициент заполнения графика. При отсутствии данных о форме графика нагрузки обычно принимается значение - 0,3 ; тогда: K ф ² = 1,78 .

Расчёт потерь по по формуле выполняется для одной линии фидера. Их 3 по 2 километра.

Тогда: W сум. = 3 * ΔW в линии .

Отпущенная садоводам электроэнергия за год составляет 63000 кВт/ч, тогда по каждой линии фидера: 63000 / 3 = 21000 кВт/ч или 21·10 6 Вт/ч - именно в таком виде значение присутствует в формуле.

ΔW линии =9,3· 21²·10 6 ·(1+0,6²)·1,78·0,37 . 2 =
365 35

ΔW линии = 573,67 кВт/ч

Тогда за год по трём линиям фидера: ΔW сум. = 3 х 573,67 = 1721 кВт/ч .

Потери за год в ЛЭП в процентах: ΔW сум. % = ΔW сум /W сум x 100% = 2,73%

Учёт потерь на вводе в дома.

P ввода = 4 кВт (примем за расчётную разрешённую электрическую мощность для одного дома).

Рассчитываем силу тока для мощности 4 кВт: I ввода = P ввода /220 = 4000Вт / 220в = 18 (А) .

Тогда: dP ввода = I² x R ввода = 18² х 0,02 = 6,48Вт - потери за 1 час при нагрузке.

Тогда суммарные потери за год в линии одного подключённого садовода: dW ввода = dP ввода x Д (часов в год) х К исп.макс. нагрузки = 6,48 x 8760 x 0,3 = 17029 Вт/ч (17,029 кВт/ч) .

Тогда суммарные потери в линиях 60 подключённых садоводов за год составят:
dW ввода = 60 х 17,029 кВт/ч = 1021,74 кВт/ч

Учёт суммарных потерь в ЛЭП за год:

ΔW сум. итог = 1721 + 1021,24 = 2745,24 кВт/ч

ΔW сум. %= ΔW сум / W сум x 100%= 2745,24/63000 х 100%= 4,36%

Итого: Во внутренней воздушной ЛЭП СНТ протяжённостью 2 километра (3 фазы и ноль), проводе сечением 35мм², подключёнными 60 домами, при общем потреблении 63000 кВт/ч электроэнергии в год потери составят 4,36%

Важные замечания:

Если в СНТ несколько фидеров, которые отличаются друг от друга протяжённостью, сечением провода и количеством проходящей через них электроэнергии, то подсчёт необходимо делать отдельно для одной линиии каждого фидера. Затем суммировать потери по всем фидерам для выведения общего процента потерь.
При расчёте потерь на участке линии, принадлежащей садоводу, учитывался коэффициент сопротивления (0, 02ом) одного провода марки СИП-2х16 при 20°C протяжённостью 6 метров. Соответственно, если у Вас в СНТ счётчики висят не на опорах, то необходимо увеличивать коэффициент сопротивления пропорционально длине провода.
При расчёте потерь на участке линии, принадлежащей садоводу, также следует учитывать разрешённую мощность для дома. При разном потреблении и разрешённой мощности потери будут разными. Правильным и целесообразным будет распределение мощности в зависимости от потребностей:
для садовода-дачника - 3,5 кВт (т.е. соответствует ограничению по автомату защитного отключения на 16А);
для постоянно проживающего в СНТ садовода - от 5,5 кВт до 7 кВт (соответственно автоматы защитного отключения при перегрузке на 25А и 32А).
При получении данных по потерям для проживающих и для дачников целесообразно установить и различную оплату технологических потерь для этих категорий садоводов (см. пункт 3 расчёта, т.е. в зависимости от величины I - силы тока, у дачника при 16А потери будут меньше, чем у постоянно проживающего при 32А, а значит и расчёта потерь на вводе в дома должно быть два отдельных).

Пример: В заключении следует добавить то, что нашему СНТ "Пищевик" ЭСО "Янтарьэнерго" при заключении Договора на электроснабжение в 1997 г. установило рассчитанную ими величину технологических потерь от ТП до места установки общего прибора учёта электроэнергии равную 4,95% за 1 кВт/ч. Подсчёт потерь в линии составил по данной методике 1,5% максимум. С трудом верится в то, что потери в трансформаторе, который СНТ не принадлежит, составляют ещё почти 3,5%. А по Договору потери трансформатора не наши. Пора с этим разобраться. О результате Вы скоро узнаете.
Продолжим. Ранее наш бухгалтер в СНТ брал 5% к кВт/ч за потери, установленные "Янтарьэнерго" и 5% за потери внутри СНТ. Никто, естественно ничего не рассчитывал. Пример расчёта, который использован на странице, почти на 90% соответствует действительности при эксплуатации старой ЛЭП в нашем СНТ. Так вот этих денег хватало на оплату всех потерь в сети. Даже оставались и постепенно накапливались излишки. Это подчеркивает тот факт, что методика работает и вполне соответствует действительности. Сравните сами: 5% и 5% (идет постепенное накопление излишков) или 4,95% и 4,36% (нет излишков). Т.е., расчёт потерь электроэнергии соответствует действительным потерям.

Актуальным вопросом в современной электроэнергетике являются потери электроэнергии, которые тесно переплетаются с финансовой составляющей. Это своего рода резерв получения дополнительной выгоды, повышение рентабельности производственного процесса. Попытаемся разобраться со всеми гранями этого вопроса и дать четкое представление о тонкостях потерь электроэнергии в сетях.

Что такое потери электрической энергии?

Под потерями электроэнергии в широком смысле следует понимать разницу между поступлениями в сети и фактическим потреблением (полезным отпуском). Расчет потерь предполагает определение двух величин, что выполняется через учет электрической энергии. Одни стоят непосредственно на подстанции, другие у потребителей.

Потери могут рассчитываться в относительных и абсолютных величинах. В первом случае исчисление выполняется в процентах, во втором - в киловатт-часах. Структура разделена на две основных категории по причине возникновения. Общие потери именуются фактическими и являются основой эффективности работы подразделения.

Где выполняется расчет?

Расчет потерь электроэнергии в электрических сетях выполняется по следующим направлениям:

Для предприятий, генерирующих энергию и отдающих в сеть. Уровень зависит от технологии производства, правильности определения собственных нужд, наличия технических и коммерческих учетов. Потери генерации ложатся на коммерческие организации (включаются в стоимость) или добавляются в нормативы и фактические величины на районы или предприятия электрических сетей.
Для высоковольтной сети. Передача на дальние расстояния сопровождается высоким уровнем потерь электроэнергии в линиях и силовом оборудовании подстанций 220/110/35/10 кВ. Рассчитывается путем определения норматива, а в более совершенных системах через приборы электронного учета и автоматизированных систем.
Распределительные сети, где происходит разделение потерь на коммерческие и технические. Именно в этой области сложно прогнозировать уровень величины из-за фактора сложности обвязки абонентов современными системами учета. Потери при передаче электроэнергии рассчитываются по принципу поступило за минусом платы за потребленную электрическую энергию. Определение технической и коммерческой части выполняется через норматив.

Технические потери: физические причины появления и где возникают

Сущность технических потерь заключается в несовершенстве технологии и проводников, используемых в современной электроэнергетике. В процессе генерации, передачи и трансформации электроэнергии возникают физические явления, которые и создают условия утечки тока, нагрев проводников или прочие моменты. Технические потери могут возникать в следующих элементах:

Трансформаторы. Каждый силовой трансформатор обладает двумя или тремя обмотками, посередине которого расположен сердечник. В процессе трансформации электроэнергии с большего на меньшего в этом элементе происходит нагрев, что и предполагает появление потерь.
Линии электропередач. При транспортировке энергии на расстояния происходит утечка тока на корону для ВЛ, нагрев проводников. На расчет потерь в линии влияют следующие технические параметры: длина, сечение, удельная плотность проводника (медь или алюминий), коэффициенты потерь электроэнергии, в частности, коэффициент распределенности нагрузки, коэффициент формы графика.
Дополнительное оборудование. К этой категории необходимо отнести технические элементы, которые участвуют в генерации, транспортировке, учете и потреблении электроэнергии. Величины для этой категории в основном постоянные или учитываются через счетчики.

Для каждого вида элементов электрической сети, для которой рассчитываются технические потери, имеется разделение на потери холостого хода и нагрузочные потери. Первые считаются постоянной величиной, вторые зависят от уровня пропуска и определяются для анализируемого периода, зачастую за месяц.

Коммерческие потери: основное направление повышения эффективности в электроэнергетике

Коммерческие потери электроэнергии считаются сложно прогнозируемой величиной, так как зависят от потребителей, от их желания обмануть предприятие или государство. Основой указанных проблем являются:

Сезонная составляющая. В представленное понятие вкладывается недоплата физических лиц по реально отпущенной электрической энергии. К примеру, в Республике Беларусь существует 2 причины появления «сезонки» - это наличие льгот по тарифам и оплата не на 1, а на 25 число.
Несовершенство приборов учетов и их неправильная работа. Современные технические средства для определения потребленной энергии значительно упростили задачу абонентской службе. Но электроника или неправильно налаженная система учета может подвести, что и становится причиной рост коммерческих потерь.
Воровство, занижение показаний счетчиков коммерческими организациями. Это отдельная тема для разговора, которая предполагает различные ухищрения физических и юридических лиц по сокращению расходов на электрическую энергию. Все это сказывается на росте потерь.

Фактические потери: общий показатель

Для расчета фактических потерь необходимо сложить коммерческую и техническую составляющую. Однако реальный расчет этого показателя осуществляется по-другому, формула потерь электроэнергии следующая:

Величина потерь = (Поступления в сеть - Полезный отпуск - Перетоки в другие энергосистемы - Собственные нужды) / (Поступления в сеть - Беспотерьные - Перетоки - Собственные нужды) * 100%

Зная каждый элемент, определяют фактические потери в процентном отношении. Для вычисления требуемого параметра в абсолютных величинах необходимо выполнить расчеты только числителя.

Какие потребители считаются беспотерьными и что такое перетоки?

В представленной выше формуле используется понятие "беспотерьные", которое определяется по коммерческим приборам учета на подстанциях высокого напряжения. Предприятие или организация самостоятельно несут расходы на потери электроэнергии, которые учитываются прибором учета в точке подключения к сетям.

Что касается перетоков, то они также относятся к беспотерьным, хотя высказывание не совсем корректное. В общем понимании это электрическая энергия, которая из одной энергосистемы отправляется в другую. Учет осуществляется также с использованием приборов.

Собственные нужды и потери электрической энергии

Собственные нужды необходимо отнести к особой категории и разделу фактических потерь. Для работы электросетей требуются затраты на поддержание функционирования подстанций, расчетно-кассовых центров, административных и функциональных зданий РЭСов. Все эти величины фиксируются и отражаются в представленном параметре.

Методики расчета технических потерь на предприятиях электроэнергетики

Потери электроэнергии в электрических сетях осуществляется по двум основным методикам:

Расчет и составление норматива потерь, что реализовывается через специальное программное обеспечение, куда закладывается информация по топологии схемы. Согласно последней определяются нормативные величины.
Составление небалансов для каждого элемента электрических сетей. В основе этого метода лежит ежедневное, еженедельное и ежемесячное составление балансов в высоковольтной и распределительных сетях.

Каждый вариант обладает особенностями и эффективностью. Необходимо понимать, что выбор варианта зависит и от финансовой стороны вопроса.

Расчет норматива потерь

Расчет потерь электроэнергии в сетях во многих странах СНГ и Европы осуществляется с применением данной методологии. Как отмечалось выше, процесс предполагает использование специализированного софта, в котором имеются нормативные величины и топология схемы электрических сетей.

Для получения информации о технических потерях от сотрудника организации потребуется внести характеристики пропуска по фидеру активной и реактивной энергии, определить максимальные значения по активной и реактивной мощности.

Необходимо отметить, что погрешность таких моделей может доходить до 25 % только при расчете потерь электроэнергии в линии. К представленному методу следует относиться в качестве математической, примерной величине. В этом и выражается несовершенство методологии просчета технических потерь в электрических сетях.

Используемое программное обеспечение для расчета

На текущий момент существует огромное количество программного софта, который выполняет расчет норматива технических потерь. Выбор того или иного продукта зависит от стоимости обслуживания, региональности и других важных моментов. В Республике Беларусь основной программой считается DWRES.

Софт разрабатывался группой ученых и программистов Белорусского Национального Технического Университета под руководством профессора Фурсанова Н.И. Инструмент для расчета норматива потерь специфичен, обладает рядом системных достоинств и недостатков.

Для рынка России особой популярностью пользуется ПО «РПТ 3», который разрабатывался специалистами ОАО «НТЦ Электроэнергетики». Софт весьма неплохой, выполняет поставленные задачи, но также обладает рядом отрицательных сторон. Тем не менее расчет нормативных величин осуществляется в полной мере.

Составление небаланса в высоковольтных и распределительных сетях

Потери электроэнергии технического плана можно выявить через другой метод. О нем уже говорилось выше - предполагается, что все высоковольтные или распределительные сети обвязаны приборами учета. Они помогают определить величину максимально точно. Кроме этого, подобная методика обеспечивает реальную борьбу с неплательщиками, воровством и неправильное использование энергооборудования.

Следует отметить, что подобный подход, несмотря на эффективность, неприменим в современных условиях. Для этого необходимы серьезные мероприятия с большими затратами на реализацию обвязки всех потребителей электронными учетами с передачей данных (АСКУЭ).

Как сократить технические потери: способы и решения

Снизить потери в линиях, трансформаторных подстанциях помогают следующие направления:

Правильно выбранный режим работы оборудования, загрузка мощностей влияет на нагрузочные потери. Именно поэтому диспетчер обязан выбирать и вести наиболее приемлемый режим работы. К представленному направлению важно отнести выбор точек нормального разрыва, расчеты загруженности трансформаторов и так далее.
Замена оборудование на новое, которое обладает низкими показателями холостого хода или лучше справляются с нагрузочными потерями. Для линий электропередач предполагается замена проводов на большее сечение, использование изолированных проводников.
Сокращение времени обслуживания оборудования, что ведет к снижению расхода энергии на собственные нужды.

Сокращение коммерческой составляющей потерь: современные возможности

Потери электроэнергии по коммерческой части предполагают использование следующих методов:

Установка приборов учетов и систем с меньшей погрешностью. На текущий момент оптимальными считаются варианты с классом точности 0,5 S.
Использование автоматизированных систем передачи информации, АСКУЭ, которые призваны убрать сезонные колебания. Контроль за показаниями является условием борьбы с воровством и занижением данных.
Осуществление рейдов по проблемным адресам, которые определяются через систему балансов распределительной сети. Последнее актуально при обвязке абонентов современными учетами.
Применение новых технологий по определению недоучета систем с трансформаторами тока. Специализированные приборы распознают коэффициент смещения тангенса вектора распределения электрической энергии.

Потери электроэнергии в электрических сетях - важный показатель, который обладает существенным потенциалом для коммерческих организаций энергетического бизнеса. Сокращение фактических потерь приводит к росту получаемой прибыли, а это влияет на рентабельность. В заключение необходимо отметить, что оптимальный уровень потерь должен составлять 3-5 % в зависимости от района.

Особенности расчета нормативов потерь электроэнергии для территориальных сетевых организаций

Папков Б. В., доктор техн. наук, Вуколов В. Ю., инж. НГТУ им. Р. Е. Алексеева, Нижний Новгород

Рассмотрены особенности расчета нормативов потерь для территориальных сетевых организаций в современных условиях. Приведены результаты исследования методов расчета потерь в сетях низкого напряжения.

Вопросы, связанные с транспортом и распределением электрической энергии и мощности по электрическим сетям, решаются в условиях естественного монополизма территориальных сетевых организаций (ТСО). Экономическая эффективность их функционирования во многом зависит от обоснованности материалов, предоставляемых в службы государственного регулирования тарифов. При этом серьезных усилий требует расчет нормативов потерь электрической энергии.

В остается нерешенным ряд проблем, возникающих на этапах подготовки обосновывающих материалов по нормативам потерь, их экспертизы, рассмотрения и утверждения. В настоящее время ТСО приходится преодолевать следующие трудности:

необходимость сбора и обработки достоверных исходных данных для расчетов нормативов потерь;
недостаточное количество персонала для сбора и обработки данных измерений нагрузок электрических сетей, выявления бездоговорного и безучетного потребления электроэнергии;

нехватка современных приборов учета электроэнергии для достоверного расчета балансов электроэнергии как по сети в целом, так и по отдельным ее частям: подстанциям, линиям, выделенным участкам сети и т. п.;

отсутствие приборов учета электроэнергии для разделения потерь электроэнергии от собственного потребления и на оказание услуг по передаче электроэнергии субабонентам; специализированного программного обеспечения у ряда ТСО; необходимых материальных, финансовых и людских ресурсов для практической реализации программ и мероприятий по снижению потерь; нормативно-правовой базы для борьбы с бездоговорным и безучетным потреблением электроэнергии;

сложность и трудоемкость расчетов нормативов потерь (особенно в распределительных электрических сетях 0,4 кВ), практическая невозможность достоверной оценки их точности;

недостаточность проработки методов достоверной оценки технико-экономической эффективности мероприятий и программ снижения потерь электроэнергии;

трудности разработки, согласования и утверждения сводных прогнозных балансов электроэнергии на регулируемый период из-за отсутствия соответствующих методик и достоверной статистики по динамике составляющих баланса.

Особое внимание следует уделить расчету потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ вследствие их исключительной социальной важности (по России в целом они составляют около 40 % суммарной протяженности всех электрических сетей). На этом напряжении осуществляется потребление электрической энергии конечными электроприемниками: в большой химии - 40 - 50 %, в машиностроении - 90-95 %, в коммунально-бытовой сфере - практически 100%. От надежности работы сетей 0,4 кВ и их загрузки в значительной степени зависят качество и экономичность электроснабжения потребителей.

Расчет нормативов потерь в сетях 0,4 кВ - один из наиболее трудоемких. Это связано со следующими особенностями:

разнородностью исходной схемотехнической информации и низкой ее достоверностью;

разветвленностью воздушных линий 0,4 кВ, при расчете потерь в которых требуется наличие поопорных схем с соответствующими параметрами;

динамикой изменения схемных и особенно режимных параметров;

исполнением участков сетей с различным числом фаз;

неравномерностью загрузки фаз; неодинаковостью фазных напряжений на шинах питающей ТП.

Необходимо подчеркнуть, что методы расчетов потерь мощности и электроэнергии в сетях 0,4 кВ должны быть в максимальной степени адаптированы к имеющимся в условиях эксплуатации сетей схемным и режимным параметрам с учетом объемов исходной информации.

Обследование 10 ТСО Нижегородской области, выполнение расчетов нормативов потерь, их экспертиза и утверждение позволяют структурировать создаваемые ТСО на следующие группы :

правопреемники АО-энерго;
создаваемые на базе служб главного энергетика промышленного предприятия в соответствии с ограничениями антимонопольного законодательства;
создаваемые с целью обеспечения эксплуатации электрооборудования, оказавшегося "бесхозным" в ходе реализации рыночной реформы в сфере промышленного и сельскохозяйственного производства.

Появление организаций - правопреемников ранее существовавших АО-энерго - связано с реструктуризацией и ликвидацией РАО "ЕЭС России". Расчет и утверждение нормативов потерь для ТСО данной группы требуют минимального вмешательства сторонних исследователей, поскольку для них эта задача неновая: имеются довольно долгая предыстория, персонал с большим опытом расчетов, максимальная информационная обеспеченность. Методические материалы ориентированы главным образом на особенности эксплуатации именно этой группы ТСО.

Анализ проблем, связанных с определением нормативов потерь для предприятий второй группы, показывает, что сегодня остро не хватает персонала, готового применять не адаптированную к реальным условиям работы таких ТСО существующую методику расчета нормативов потерь. В данном случае целесообразно привлекать для расчетов и утверждения нормативов потерь внешние специализированные компании. При этом отпадает необходимость в дорогостоящем специальном сертифицированном программном обеспечении, имеющемся у сторонних исследователей. Если же рассматривать задачу утверждения тарифа на услуги транспорта электроэнергии по заводским сетям как более общую, в которой расчет норматива потерь является всего лишь ее составляющей (хотя и важной), то возникает юридическая проблема правомерности применения ретроспективной технико-экономической информации в условиях изменения формы обслуживания электрооборудования.

При расчете потерь в сетях 0,4 кВ таких ТСО наиболее остро стоит проблема разделения единой системы электроснабжения на транспортную и технологическую части. Под последней подразумеваются участки транспортной сети, обеспечивающие непосредственно конечное преобразование электроэнергии в иные ее виды. Учитывая реальное распределение точек подключения сторонних потребителей, объемы полезного отпуска по уровням напряжения и сложности расчета потерь в сетях 0,4 кВ, практически во всех случаях целесообразно полностью отнести эти сети к технологической части.

ТСО, относимые к третьей группе, образуются в результате вынужденных мер, предпринимаемых государством и частным бизнесом для ликвидации недопустимого положения, когда из-за отказа от непрофильных видов деятельности или банкротства различных предприятий большое количество электроустановок (в основном напряжением 10-6-0,4 кВ) было брошено прежними владельцами. В настоящее время техническое состояние многих таких электроустановок можно охарактеризовать как неудовлетворительное. Однако вывод их из работы невозможен вследствие социальной значимости. С учетом этого в регионах реализуется программа восстановления ветхих и "бесхозных" сетей, финансирование которой осуществляется, в том числе и централизованно, из федерального бюджета. В большинстве случаев электрооборудование принимается на баланс органами местного самоуправления, которые и решают задачу обеспечения его нормального функционирования. На основании опыта Нижегородской области можно сделать вывод, что главное направление использования указанного оборудования - передача его в аренду государственным и частным специализированным компаниям.

Из-за рассредоточения сетей таких ТСО по разным административным районам для решения задач передачи и распределения электроэнергии, обеспечения работоспособности электрических сетей (монтаж, наладка, ремонт и техническое обслуживание электротехнического оборудования и средств защиты электрических сетей) возможны два пути: создание собственной эксплуатационно-ремонтной службы (что вследствие охвата большой территории приведет к увеличению длительности обслуживания оборудования) или заключение договоров на техническое обслуживание со службами АО-энерго. При этом оперативность будет обеспечена, но целесообразность существования организаций такого типа теряет смысл. В настоящее время ТСО третьей группы проводят работы по установке узлов учета электроэнергии, финансируемые в рамках областной программы восстановления ветхих сетей и из иных источников. Решаются вопросы организации системы сбора и обработки информации о показаниях счетчиков электрической энергии с привлечением специализированных организаций. Однако большие стоимость и объем необходимых работ, а также имеющиеся противоречия между участниками процесса формирования системы учета электроэнергии потребуют длительного времени на их полное завершение.

В условиях действующей системы тарифо- образования на транспорт электрической энергии основу расчета составляют информация о технико-экономических характеристиках используемого электрооборудования и ретроспективная информация о фактических издержках на осуществление функционирования ТСО в предыдущем (базовом) периоде. Для вновь создаваемых ТСО третьей группы это - труднопреодолимое препятствие.

С точки зрения расчета норматива электрических потерь ТСО данного класса создают наибольшие проблемы. Основные из них:

практически нет паспортных данных на электрооборудование;

отсутствуют однолинейные схемы электрических сетей, поопорные схемы воздушных линий электропередачи (BJI) и схемы трасс проложенных кабельных линий (КЛ);

часть участков ВЛ и КЛ таких сетей не имеют непосредственных связей с другим оборудованием рассматриваемых ТСО и являются элементами присоединений иных ТСО.

В данной ситуации можно использовать методы принятия решений в условиях недостатка и неопределенности исходной информации. Это позволяет достичь позитивных результатов уже потому, что дается обоснованное предпочтение тем вариантам, которые оказываются наиболее гибкими и обеспечивающими наибольшую эффективность. Один из них - метод экспертных оценок. Его применение для каждой конкретной ТСО третьей группы является единственно возможным способом количественной оценки показателей, необходимых для расчета потерь электроэнергии на начальном этапе функционирования сетевых организаций.

В качестве примера рассмотрим особенности расчета нормативов потерь электроэнергии для организации (условно названной ТСО-энер- го), электрооборудование которой рассредоточено на территории 17 районов Нижегородской области. Источниками исходной информации об электрооборудовании и режимах работы ТСО-энерго к моменту начала обследования были договоры аренды электрооборудования и сооружений, договоры на техническое и оперативное обслуживание, заключенные его администрацией с филиалами ОАО "Нижновэнерго" на местах и с гарантирующим поставщиком электроэнергии по региону. Ввиду невозможности на начальном этапе функционирования ТСО-энерго в качестве электросетевой организации осуществлять учет транспортируемой электрической энергии с помощью электрических счетчиков объемы передаваемой электроэнергии определяли расчетным путем.

В ходе обследования электроустановок была получена дополнительная информация о сетях 0,4 кВ, питающихся от ТП, арендуемых ТСО-энерго у администраций только двух районов области. В результате анализа полученных данных эксперты качественно определили конфигурацию сетей 0,4 кВ исследуемой организации, провели разделение общей длины (общего числа пролетов) фидеров 0,4 кВ на магистральные участки и ответвления (с учетом числа фаз), получили средние значения таких параметров, как число фидеров 0,4 кВ на одно ТП (2,3); сечение головного участка магистрали фидера ЛЭП 0,4 кВ (38,5 мм 2), сечения кабельных (50 мм 2) и воздушных (35 мм") ЛЭП 6 кВ.

Информация об электрических сетях 0,4 кВ всех 17 районов структурирована на основе экстраполяции результатов анализа поопорных схем электрических сетей по выборке из двух. Согласно экспертному заключению, данные районы являются типовыми для ТСО- энерго, и экстраполяция результатов выборки не искажает общую картину конфигурации сетей организации в целом. Ниже приведены полученные значения норматива потерь электроэнергии AW Hn3 , тыс. кВт ч (%), на период регулирования, равный 1 году, для сетей 6- 10 и 0,4 кВ:

6- 10 кВ 3378,33 (3,78)

0,4 кВ 12452,89 (8,00)

Всего 15831,22 (9,96)

В сложившейся ситуации с учетом состояния электроустановок большинства ТСО наи

более эффективным, а иногда и единственно возможным для расчета потерь в сетях 0,4 кВ был метод оценки потерь по обобщенной информации о схемах и нагрузках сети. Однако согласно последней редакции его использование возможно лишь при питании сети низкого напряжения не менее чем от 100 ТП, что существенно ограничивает применение метода для расчета потерь в сетях ТСО. Здесь возможна ситуация, когда полученный расчетным путем и обоснованный наличием подтверждающих документов норматив потерь электроэнергии в сетях низкого напряжения будет значительно ниже отчетных потерь в них ввиду сложности, а иногда и невозможности сбора исходной информации для расчетов. Это в дальнейшем может привести к банкротству ТСО и появлению "бесхозных" электрических сетей. Поэтому были исследованы разные методы расчета нормативов потерь электроэнергии в сетях низкого напряжения с целью проведения сравнительного анализа точности расчета каждого из предлагаемых в подходов.

Для расчета нормативов потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ при известных их схемах применяются те же алгоритмы, что и для сетей 6-10кВ, которые реализуются по методу средних нагрузок или методу числа часов наибольших потерь мощности. Вместе с тем существующими методиками предусмотрены специальные оценочные методы, определяющие порядок расчета нормативов потерь в сетях низкого напряжения (метод оценки потерь по обобщенной информации о схемах и нагрузках сети, а также метод оценки потерь с использованием измеренных значений потерь напряжения) .

Для проведения численного анализа точности расчетов указанными методами определены потери электрической энергии на основе схемы электроснабжения бытовых потребителей 0,4 кВ. Расчетная модель сети 0,4 кВ представлена на рисунке (где Н - нагрузка). Наличие полного объема информации о ее конфигурации и режиме позволяет рассчитать потери электроэнергии AW пятью методами. Результаты расчетов представлены в табл. 1.

Промышленная энергетика №i, 2010

Таблица 1

Метод расчета	A W, кВт ч (%)	8 W, %
Метод характерных сезонных суток	11997,51 (3,837)
Метод средних нагрузок	12613,638 (4,034)
Метод числа часов наибольших потерь мощности	12981,83 (4,152)
Метод оценки потерь с использованием измеренных значений потерь напряжения	8702,49 (2,783)
Метод оценки потерь по обобщенной информации о схемах и нагрузках сети	11867,21 (3,796)

Наиболее достоверны результаты, полученные поэлементным расчетом сети 0,4 кВ методом характерных сезонных суток. Однако при этом необходимо иметь полную информацию о конфигурации сети, марках и сечениях проводов, токах в фазных и нулевых проводах, получение которой весьма затруднительно. Более простым с этой точки зрения является расчет потерь электроэнергии методом средних нагрузок или методом числа часов наибольших потерь мощности. Но использование данных методов также требует весьма трудоемкого поэлементного расчета сети при наличии исходной информации о токах и потоках активной мощности по линиям, сбор которой для многих сетевых организаций также практически невозможен. Анализ результатов потерь в расчетной модели путем применения метода средних нагрузок и метода числа часов наибольших потерь мощности показывает завышение потерь электроэнергии по сравнению с результатом, полученным методом характерных сезонных суток.

Использование метода оценки потерь электроэнергии по измеренным значениям потерь напряжения в условиях рассматриваемой модели сети приводит к существенному занижению норматива рассматриваемых потерь. Потери напряжения в линиях 0,4 кВ не могут быть измерены в полном объеме, а их достоверность не может быть оценена при проверке результатов расчета. В связи с этим метод является скорее теоретическим, он неприменим для практических расчетов, результаты которых должны быть приняты регулирующим органом.

Поэтому согласно проведенным исследованиям наиболее эффективным представляется метод оценки потерь электроэнергии по обобщенной информации о схемах и нагрузках сети. Он наименее трудоемок с точки зрения сбора достаточного для расчета количества исходной схемотехнической информации. Результаты при его использовании в расчетной модели имеют малое расхождение с данными поэлементного расчета даже на уровне определения потерь в двух фидерах, питающихся от одной ТП. С учетом реальных схем низкого напряжения существующих ТСО, в которых количество фидеров 0,4 кВ достигает нескольких десятков и сотен, погрешность применения данного метода оценки потерь будет еще меньше, чем на уровне рассмотренной расчетной модели. Другим достоинством этого метода является возможность определения потерь в произвольном количестве линий электропередачи одновременно. К основным его недостаткам следует отнести невозможность детального анализа потерь в сети 0,4 кВ и разработки на основании полученных данных мероприятий по их снижению. Однако при утверждении нормативов потерь электроэнергии в целом по сетевой организации в Министерстве энергетики РФ данная задача - не главная.

Положительный опыт обследования ряда сетевых организаций позволяет проанализировать динамику изменения нормативов потерь электрической энергии в сетях рассматриваемых ТСО. В качестве объектов исследования выбрали две организации второй группы (условно обозначенные ТСО-1 и ТСО-2) и шесть третьей группы (ТСО-3 - ТСО-8). Итоги расчета их нормативов потерь в 2008 - 2009 гг. представлены в табл. 2.

В результате было установлено, что невозможно выделить единые тенденции изменения нормативов потерь в целом для рассмотрен-

Таблица 2

Организация	Нормативы потерь в целом по ТСО, %
Организация	в 2008 г.	в 2009 г.
ТСО-1
ТСО-2
ТСО-3
ТСО-4
ТСО-5
ТСО-6
ТСО-7
ТСО-8
В целом

ных организаций, поэтому необходима разработка мероприятий по снижению потерь для каждой ТСО в отдельности.

Выводы

Основными направлениями повышения обоснованности нормирования потерь электроэнергии в электрических сетях являются разработка, создание и внедрение автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета для рынков электроэнергии, сетевых организаций и предприятий.
Наиболее простой и эффективный, а иногда и единственно возможный для использования на данном этапе развития сетевых организаций - метод оценки потерь по обобщенной информации о схемах и нагрузках сети.
Детальный анализ результатов расчета технических потерь в сетях 0,4 кВ обусловливает эффективность разработки мероприятий по их снижению, поэтому необходимо продолжение исследований методов расчета потерь в этих сетях.

Список литературы

Порядок расчета и обоснования нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям (утвержден приказом Мин- промэнерго России от 4 октября 2005 г. № 267). - М.: ЦПТИ и ТО ОРГРЭС, 2005.
Вуколов В. Ю., Папков Б. В. Особенности расчета нормативов потерь для электросетевых организаций. Энергосистема: управление, конкуренция, образование. - В кн.: Сб. докладов III международной научно-практической конференции. Т. 2. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008.