Дипломная работа: Потери электроэнергии в распределительных электрических сетях. Потери электроэнергии: причины и методы борьбы

В процессе транспортировки электричества от электростанций к потребителям, происходят потери в линиях передач. Проблема обеспечения минимальных потерь на линиях электропередач (ЛЭП) всегда стояла перед производителями электроэнергии. Такое свойство металлов, как электрическое сопротивление, является природным и избавиться от него практически невозможно (разве что в лабораторных условиях при крайне низких температурах). Государства ежегодно выделяют огромные деньги на строительство ЛЭП, поскольку с каждым годом, как показывает статистика, потребление электроэнергии постепенно увеличивается. Строятся заводы, новые жилые дома, электрифицируются железные дороги. Всё это увеличивает нагрузку на электростанции.

Где и насколько происходят потери?

Задачей энергетиков является не только обеспечение своих потребителей электроэнергией, а и максимально возможное сокращение потерь на ЛЭП, поскольку данные потери имеют достаточно большое значение. Чем меньше величина напряжения на линии, тем больше процентов потерь. Так, для низковольтных линий (220 В – бытовая электросеть), процент потерь составляет около 6%. Потери происходят и на трансформаторах (около 3%). То есть, если от трансформатора мощностью 100 кВт подаётся ток напряжением 220 В для обеспечения жилого дома (к примеру, включающим 100 квартир) электроэнергией, на ЛЭП и внутри трансформатора ежечасно будет выделяться энергия в виде тепла (при прохождении тока проводники нагреваются), равная 9 % от потребляемой: если трансформатор работает на полную мощность (в каждой из сотни квартир электросеть нагружена на 1 кВт), то мощность потерь составит 9 кВт.
Допустим, на производство 1 кВт*час электрической энергии производитель тратит 1 рубль. Ежечасно он будет получать убытки в размере 9кВт*час*1час*1 руб. = 9 руб. Если производитель обеспечивает электроэнергией 10 таких жилых домов, то ежечасный убыток составит 90 руб. Но это лишь на ЛЭП от трансформатора к потребителю. Также стоит учитывать потери на ЛЭП от электростанции к трансформатору . Для того, чтоб максимально сократить мощность потерь, на электростанциях напряжение тока значительно повышают (чем больше напряжение, тем меньше сила тока и, соответственно, мощность потерь). К примеру, на ЛЭП с напряжением до 10 кВ теряется около 3% передаваемой энергии, до 50 кВ – 2.5%, до 500 кВ – около 1.5%.

Как снизить потери электроэнергии?

Существуют линии с напряжением около миллиона вольт, они имеют самый низкий процент потерь мощности – до 1%. Но при таком высоком напряжении один процент – это около 6-7 киловатт на 1 км ЛЭП. Если такая электромагистраль имеет протяжность 600 км (от электростанции к понижающему трансформатору), то ежечасно на ней будет теряться 4200 кВт*час электроэнергии, что приносит производителю убыток 4200 руб/час. Но по сравнению с тем, какой многомиллионный доход приносит производителю полезная мощность этой высоковольтной ЛЭП, этот убыток не так уж и велик. Тем не менее, за год на данной линии будет потеряно электроэнергии на сумму почти 36 млн. руб. Но такие высоковольтные линии не очень распространены. Да и расстояние между электростанциями и потребителями энергетики стремятся сократить до минимума. Также они стараются как можно больше увеличивать площадь поперечного сечения проводов (чем больше площадь, тем меньше электрическое сопротивление и проценты потерь).
Понятно, что для этого требуется большее количество материалов и денег на их закупку, но, как показывает практика, через некоторое время эти затраты окупаются сокращёнными потерями электроэнергии. Но эти потери и убытки были, есть и будут всегда. Единственная возможная перспектива – это использование сверхпроводников, производство которых нынче стоит огромных денег. Потери на таких сверхпроводниковых ЛЭП практически отсутствуют. Но в массовое использование их пока внедрять никто не собирается.

Стабилизаторы переменного напряжения - устройства, служащие для корректировки пониженного или повышенного напряжения в бытовой электросети.

Как известно потеря мощности в линиях электропередач, зависит от тока и сопротивления провода. С учетом этого и получило развитие линий высокого и сверхвысокого напряжения для передачи больших мощностей с минимальным током, а, следовательно, и с минимальными потерями.
Но при длинах провода 100 и более километров, начинают проявляться емкостные и индуктивные свойства переменного тока, ну и не стоит забывать о поверхностном эффекте (ток при переменном напряжении проходит исключительно по поверхности провода). Рассчитано, что передача переменного тока на расстояния свыше 1000 километров не выгодна, вследствие больших потерь мощности. Причина этих потерь в индуктивных и емкостных свойствах кабеля, ведущих к сдвигу фазы напряжения и тока между собой. Чем длиннее и ближе между собой три фазных провода, тем выше сдвиг фазы. Из-за сдвига фаз в теории, возможно, что переменное напряжение станет равным нулю. При этом и мощность тоже станет равной нулю.

Высоковольтная линия передачи постоянного тока

В 1960 году было решено, что на большие расстояния лучше всего передавать постоянный ток. Такой способ передачи используется на некоторых крупных западных электростанциях. В сеть выдается ток максимально возможного напряжения, для уменьшения потерь. Отсюда и произошло название – высоковольтная линия передачи постоянного тока.
Такая передача имеет следующие преимущества:
- используется два, а не три кабеля, что ведет к уменьшению несущих конструкций.
- отсутствуют емкостные и индуктивные потери, также не нужны корректирующие звенья.
Но в связи с необходимостью преобразовывать, ток из переменного в постоянный, а затем постоянный в трехфазный, для подачи потребителям, используется такой вид передачи электроэнергии на расстояния свыше 1000 км.
Также высоковольтную передачу тока применяют для передачи энергии от прибрежных ветроэлектрических установок к материку. Так как при таком виде передачи энергии, легче регулировать пики мощности в работе ветросиловых установках.

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.

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..

1. 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 .

1. 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

1. 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%

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!

При передаче электрической энергии в каждом элементе электрической сети возникают потери. Для изучения составляющих потерь в различных элементах сети и оценки необходимости проведения того или иного мероприятия, направленного на снижение потерь, выполняется анализ структуры потерь электроэнергии.

Фактические (отчетные) потери электроэнергии определяют как разность электроэнергии, отпущенной в электрическую сеть и полезно отпущенной потребителям. 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 ее учета и, наконец, хищения электроэнергии, неоплату или неполную оплату показаний счетчиков и т.п.

Фактические потери могут быть разделены на четыре составляющих:

– технические потери электроэнергии , складываются при передаче электроэнергии по электрическим сетям, обусловленные физическими процессами в проводах, кабелях и электрооборудовании;

– объем электроэнергии затраченный на собственные нужды подстанций , необходимый для обеспечения работы технологического оборудования подстанций и жизнедеятельности обслуживающего персонала, определяемый по показаниям счетчиков, установленных на ТСН;

– потери электроэнергии, обусловленные погрешностями их измерения (инструментальные потери) ;

– коммерческие потери , обусловленные хищениями электроэнергии, вмешательством в схему подключения, воздействием на приборы учета магнитом, несоответствием показаний счетчиков оплате за электроэнергию бытовыми потребителями и другими причинами в сфере организации контроля за потреблением энергии. Их значение определяют как разницу между фактическими (отчетными) потерями и суммой первых трех составляющих:

Три первые составляющие структуры потерь обусловлены технологическими потребностями процесса передачи электроэнергии по сетям и инструментального учета ее поступления и отпуска. Сумма этих составляющих хорошо описывается термином технологические потери. Четвертая составляющая - коммерческие потери - представляет собой воздействие "человеческого фактора" и включает в себя все его проявления: сознательные хищения электроэнергии некоторыми абонентами с помощью изменения показаний счетчиков, неоплату или неполную оплату показаний счетчиков и т.п..

Критерии отнесения части электроэнергии к потерям могут быть физического и экономического характера .

Сумму технических потерь, расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций и коммерческих потерь можно назвать физическими потерями электроэнергии. Эти составляющие действительно связаны с физикой распределения энергии по сети. При этом первые две составляющие физических потерь относятся к технологии передачи электроэнергии по сетям, а третья - к технологии контроля количества переданной электроэнергии.

Экономика определяет потери как разность между отпуском в сеть и полезным отпуском по потребителям. Следует учесть, что полезный отпуск - не только та часть электроэнергии, которая было оплачена, но и та, за которую был выставлен счет энергосбытовой компании. В случае если потребление абонента не было зафиксировано в текущем расчетном периоде (обход, оплата, АИП и.т.д.) то начисление будет произведено по среднемесячному потреблению.

С точки зрения экономики расход электроэнергии на собственные нужды подстанций ничем не отличается от расхода в элементах сетей на передачу остальной части электроэнергии потребителям.

Недоучет объемов полезно отпущенной электроэнергии является такой же экономической потерей, как и две описанные выше составляющие. То же самое можно сказать и о хищениях электроэнергии. Таким образом, все четыре описанные выше составляющие потерь с экономической точки зрения одинаковы.

Технические потери электроэнергии можно представить следующими структурными составляющими:

– потери холостого хода, включающие потери в электроэнергии в силовых трансформаторах, компенсирующих устройствах (КУ), трансформаторах напряжения, счетчиках и устройствах присоединения ВЧ-связи, а также потери в изоляции кабельных линий;

– нагрузочные потери в оборудовании подстанций. К ним относятся потери в линиях и силовых трансформаторах, а также потери в измерительных комплексах электрической энергии,

– климатические потери, включающие в себя два вида потерь: потери на корону и потери из-за токов утечки по изоляторам ВЛ и подстанций. Оба вида зависят от погодных условий.

Технические потери в электрических сетях энергоснабжающих организаций (энергосистем) должны рассчитываться по трем диапазонам напряжения :

– в питающих сетях напряжения 35 кВ и выше;

– в распределительных сетях среднего напряжения 6 - 10 кВ;

– в распределительных сетях низкого напряжения 0,38 кВ.

Распределительные сети 0,38 - 6 - 10 кВ, эксплуатируемые районом электирических сетей (РЭС), характеризуются значительной долей потерь электроэнергии. Это связано с особенностями протяженности, построения, функционирования, организацией эксплуатации данного вида сетей: большим количеством элементов, разветвленностью схем, недостаточной обеспеченностью приборами учета соответствующего класса и т.п.

В настоящее время по каждому РЭС энергосистем технические потери в сетях 0,38 - 6 - 10 кВ рассчитываются ежемесячно и суммируются за год. Полученные значения потерь используются для расчета планируемого норматива потерь электроэнергии на следующий год.