Семь способов борьбы с потерями в воздушных электрических сетях

Потери электроэнергии в электрических сетях неминуемы, поэтому важно чтобы они не превышали экономически обоснованного уровня.

Превышение норм технологического расхода говорит о возникших проблемах. Чтобы исправить ситуацию необходимо установить причины возникновения нецелевых затрат и выбрать способы их снижения.

Собранная в статье информация описывает многие аспекты этой непростой задачи.

Виды и структура потерь

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

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

Ниже представлен среднестатистический график потерь типовой электрокомпании.

Примерная структура потерь

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

Коронный разряд на изоляторе ЛЭП

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

Основные причины потерь электроэнергии

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

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

• Потери в ЛЭП, они напрямую связаны с силой тока. Именно поэтому при передаче электроэнергии на большие расстояния используется принцип повышения в несколько раз, что способствует пропорциональному уменьшению тока, соответственно, и затрат.
• Расход в трансформаторах, имеющий магнитную и электрическую природу ( 1 ). В качестве примера ниже представлена таблица, в которой приводятся данные затрат на трансформаторах напряжения подстанций в сетях 10 кВ.

Потери в силовых трансформаторах подстанций

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

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

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

1. Климатическая составляющая. Нецелевой расход электроэнергии может быть связан с климатическими условиями характерными для той местности, где проходят ЛЭП. В сетях 6 кВ и выше от этого зависит величина тока утечки в изоляторах. В магистралях от 110 кВ большая доля затрат приходится на коронные разряды, возникновению которых способствует влажность воздуха. Помимо этого в холодное время года для нашего климата характерно такое явление, как обледенение на проводах высоковольтных линий, а также обычных ЛЭП.
   Гололед на ЛЭП

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

Расходы на поддержку работы подстанций

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

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

Коммерческая составляющая

Под данными затратами подразумевается сальдо между абсолютными (фактическими) и техническими потерями. В идеале такая разница должна стремиться к нулю, но на практике это не реально.

В первую очередь это связано с особенностями приборов учета отпущенной электроэнергии и электросчетчиков, установленных у конечных потребителей. Речь идет о погрешности.

Существует ряд конкретных мероприятий для уменьшения потерь такого вида.

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

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

Что касается хищений, то эта проблема имеет место во всех странах. Как правило, такими противозаконными действиями занимаются недобросовестные бытовые потребители.

Заметим, что иногда возникают инциденты и с предприятиями, но такие случаи довольно редки, поэтому не являются определяющими.

Характерно, что пик хищений приходится на холодное время года, причем в тех регионах, где имеются проблемы с теплоснабжением.

Различают три способа хищения (занижения показаний прибора учета):

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

Магнит может воздействовать только некоторые старые модели электросчетчиков

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

Понятие норматива потерь

Под данным термином подразумевается установка экономически обоснованных критериев нецелевого расхода за определенный период. При нормировании учитываются все составляющие. Каждая из них тщательно анализируется отдельно.

По итогу производятся вычисления с учетом фактического (абсолютного) уровня затрат за прошедший период и анализа различных возможностей, позволяющих реализовать выявленные резервы для снижения потерь.

То есть, нормативы не статичны, а регулярно пересматриваются.

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

Кто платит за потери электричества?

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

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

Способы уменьшения потерь в электрических сетях

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

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

Уменьшить коммерческие затраты можно следующим образом:

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

Методика и пример расчета потерь электроэнергии

На практике применяют следующие методики для определения потерь:

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

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

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

Расчет потерь в силовом трансформаторе

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

Параметры TM 630/6/0,4

Теперь переходим к расчету.

Итоги расчета

Как бороться с потерями электроэнергии в воздушных линиях

Воздушные линии электропередач – самые простые в эксплуатации и обслуживании, однако их использование часто приводит к снижению качества электроэнергии, поступающей к пользователю. Это может проявляться в резких скачках напряжения, длительных периодах заниженного или завышенного напряжения и т. д.

Причин потерь электроэнергии в воздушных линиях достаточно много. Наиболее распространенными из них являются следующие:

• потери на сопротивление в воздушных линиях;
• реактивная нагрузка, вызывающая неполное поглощение электроэнергии, отражение от нагрузки и циркуляцию в проводах паразитных токов;
• воровство электроэнергии.

Как же бороться с потерями электроэнергии? Для этого существует ряд способов, некоторые из которых мы и рассмотрим далее.

Первый способ борьбы с потерями энергии заключается в снижении сопротивления нулевого провода. Для этого провод повторно заземляется на каждом столбе или на каждой нагрузке. Этот способ (безусловно, только при правильном выполнении) позволяет уменьшить энергопотери примерно на 50 %.

Второй эффективный способ снижения потерь электричества похож на первый.

При эксплуатации воздушных электролиний часто возникают обрывы проводов, образуются скрутки и сростки, на которых отмечается локальное повышенное сопротивление.

 Отыскание места повреждения кабеля и его устранение позволяют ощутимо увеличить напряжение в сети. Иногда для снижения потерь электроэнергии приходится заменять воздушную линию полностью.

Еще один вариант уменьшения энергопотерь – это установка на входе в здание стабилизаторов напряжения.

Если причиной падения или перепадов напряжения в воздушной сети является реактивная мощность, необходимо использование устройств для ее компенсации.

Также снизить энергопотери поможет переход на трехфазное подключение, что снизит токи по каждой фазе и позволит равномерно распределять нагрузку на линию.

Как же быть, если потери электроэнергии оказываются вызваны воровством электричества? В этом случае поможет вынос электрического счетчика из здания и его установка в специальном герметичном боксе на столбе воздушной электролинии.

Перед тем, как принимать меры по уменьшению энергопотерь, нужно выяснить их причину. Поможет в этом проведение энергоаудита, который можно заказать в нашей электролаборатории.

Меры по снижению потерь электроэнергии на промышленных предприятиях

Бейтуллаева, Р. Х. Меры по снижению потерь электроэнергии на промышленных предприятиях / Р. Х. Бейтуллаева, Х. А. Халикова, М. Ф. Коржовова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 11 (197). — С. 69-71. — URL: https://moluch.ru/archive/197/48538/ (дата обращения: 01.06.2020).



Вданной статье рассмотрены мероприятия по снижению потерь электроэнергии и проблемы сбережения электроэнергии на основе анализа режимов электрических сетях и режим работы электроустановок. Также рассмотрены эффективные мероприятия по снижению технических потерь электроэнергии.

Ключевые слова: силовые трансформаторы, потери энергии, потери холостого хода, компенсация реактивной мощности, потребление энергии, маломощные двигатели.

Потери энергии характерны для всех систем распределения электроэнергии главным образом благодаря потерям активной мощности и потерям в трансформаторах.

Правильнoе проектирование и эксплуатация электрических систем позволяют не только свести к минимуму потери энергии, но и обеспечивают снижение затрат на электроэнергию.

Меры по снижению электрических потерь можно разделить на две группы: технические и организационные.

• Организационные меры дополнительных материальных средств, дополнительных материалов и труда не требует.
• Технические меры требуют дополнительные материальные средства такие как:
• a) применение установок для компенсации реактивной мощности,

b) замена загруженных трансформаторов. В качестве примера расмотрим промышленное предприятия “Шуртаннефтегаз” УШК.

Определение потерь электроэнергии на данном предприятии определяются двумя способами:

Первый способ установить электронные счётчики на на входе и выходе элекрических сетей и определение разницы показателей. На этом этапе обнаруженные потери мощности определяются из погрешностей электронных счётчиков, погрешностей измерительных трансформаторов и других факторов. [1]

Второй способ использовать показатели со счётчиков установленных на входе и выходе и с помощью различных методов рассчитать потери электрической энергии.

Потери мощности и энергии рассмотрим на примере «Шуртанефтегаз» УШК через подстанцию «Шуртан-16» электрическим потребителям предприятия трансформировано 6300 кВт активной и 4600 кВар реактивной энергии в среднем в год. Через подстанцию «Шуртан-8» было трансформировано 1036 кВт активной энергии и 4600 кВар реактивной энергии среднем в год. [1]

В результате потери мощности и энергии составили:

Таблица 1

Вход	Выход	ΔР кВт	ΔQ кВар	ΔWа кВт*с	ΔWр кВар*с
Сети 110 кВ	Ш-16 Т1,Т2	89,712305	489,9774	794905,25	4472649,1
Сети 6 кВ	Трансформаторные подстанции	105,481979	485,175996	972046,1956	4362949,501
Сумма	195,194284	975,153396	1766951,4456	8835598,601

Здесь ΔР и ΔQ— потери активной и реактивной мощности, ΔWактив ва ΔWреакт — потери активной и реактивной энергии.

Чтобы выявить потери мощности и энергии на основании показаний электронных счётчиков были использованы следующие методы.

1. Метод средних нагрузок.
2. Метод максимальных нагрузок.

На предприятии «Шуртанефтегаз» УШК для уменьшения потерь электрической энергии компенсируется реактивная мощность путём повышения коэффициента активной мощности. Компенсация реактивной мощности является одним из основных показателей. Для предприятий большой мощности существуют два способа уменьшения потребления реактивной мощности из энергосистемы. [1]

1. А) Организационный способ;
2. В первую очередь надо рассмотреть организационные способы так как для них не требуются дополнительных затрат. Потребители реактивной энергии в основном асинхронные двигатели, трансформаторы, вентильные преобразователи и должны быть произведены и решены следующие задачи:
3. а) Определение малозагруженных двигателей и замена их на маломощные, анализ и изменение схем соединений;
4. б) Понижение напряжения для маломощных двигателей;
5. в) Провести техический осмотр двигателей по заданному графику.
6. г) Сокращение режимов холостого хода при работе трансформаторов и двигателей.
7. д) Замена асинхронных двигателей на синхронные без отрицательного воздействия на технологический процесс.
8. е) Использование оптимальных схем для вентильных преобразователей.
9. Б) Использование компенсирующих установок.
10. Понижение потерь мощности можно добиться в результате анализа рабочих состояний и компенсации реактивной мощности в нужной степени, а также оптимально расположить компенсирующие устройства.
11. Вследствие оптимального расположения конденсаторных установок и компенсации реактивной мощности потери электрической энергии уменьшились и составили:
12. Таблица 2

Вход	Выход	σΔР кВт	σΔQ кВар	σΔWа кВт*с	σΔWр кВар*с
Сети 110 кВ	Ш-16 Т1,Т2	15,494	84,34	135727,44	797399,743
Сети 6 кВ	Трансформаторные подстанции	25,887	63,6718	226778,004	613541,509
Сумма	41,3819	148,0128	364505,444	1410941,252

σΔР и σΔQ —потери активной и реактивноймощности, σΔWа и σΔWр—потери активной и реактивнойэнергии.

Вследствие этих преобразований повысилось качество электрической энергии на 1,4 %, повышение эффективности рабочих режимов. На предприятии для внутреннего электро- снабжения мощность которая поступает из энергосистемы уменьшилась на 26000 тысяч кВар* часов. Коэффициент реактивной мощности понизился до tgφ =0.35–0.4 и коэффи-

циент активной мощности повысился до соsφ = 0.93–0.96.

Исследование по энергосбережению показали что применение частотных преобразо- вателей в некоторых отраслях промышленности дали положительные результаты. При применении частотных преобразователей удалось сэкономить 5000 кВт*с.

• – Уменьшается потери активной мощности.
• – Защита от различных повреждений.
• – Возможность изменения скорости вращения двигателей.
• – Увеличивает службу работы двигателей.

Правильнoе проектирование и эксплуатация электрических систем позволяют не только свести к минимуму потери энергии, но и обеспечивают снижение затрат на электроэнергию.

Потери энергии вызываются наличием включенных трансформаторов даже при отсутствии нагрузки. Неиспользуемое оборудование должно быть отключено. Применение трансформаторов приводит к потерям энергии.

Путем правильного выбора оборудования и рабочего напряжения можно сократить число необходимых трансформаторов и уменьшить потери энергии. [2]

Известны некоторые причины потери энергии — это низкие коэффициенты мощности в дополнение к значительным потерям напряжения в сети и увеличению размеров штрафов, налагаемых энергоснабжающими компаниями, могут привести к росту потерь энергии и стоимости электроснабжения.

Необходимо провести исследования электроэнергетической системы, а также изучить возможности использования конденсаторов для изменения значений коэффициента мощности.

Для предприятий, неэффективно расходующих энергию, это позволит в некоторых случаях достичь экономии в размере 10–15 %.

Коэффициент загрузки представляет собой еще один параметр, характеризующий способность предприятия эффективно использовать электроэнергию. Уменьшение нагрузки, позволяющее приблизить это отношение к единице без снижения уровня производства, приводит к повышению экономичности работы предприятия.

Литература:

1. Отчёт по проведению комплексных мероприятий по снижению потерь электроэнергии и энергосбережения в электрических сетях УДП «Шуртаннефтегаз» 2015 год.
2. Справочник по электрическим машинам под общей редакцией Копылова И. П.и Б. К. Клокова в двух томах. Москва. Издательство Энергоатомиздат, 1988 год.

Основные термины (генерируются автоматически): реактивная мощность, потеря энергии, активная мощность, реактивная энергия, электрическая энергия, трансформатор, потеря, правильное проектирование, холостой ход, минимум потери энергии.