Втрати електроенергії в електричних мережах неминучі, тому важливо щоб вони не перевищували економічно обґрунтованого рівня. Перевищення норм технологічних витрат говорить про виниклі проблеми. Щоб виправити ситуацію необхідно встановити причини виникнення нецільових витрат і вибрати способи їх зниження. Зібрана в статті інформація описує багато аспектів цього непростого завдання.

Види і структура втрат

Під втратами мається на увазі різниця між відпущеної споживачам електроенергії та фактично надійшла до них. Для нормування втрат і розрахунків їх фактичної величини, була прийнята наступна класифікація:

• Технологічний фактор. Він прямо залежить від характерних фізичних процесів, і може змінюватися під впливом навантаження складової, умовно-постійних витрат, а також кліматичних умов.
• Витрати, що витрачаються на експлуатацію допоміжного обладнання та забезпечення необхідних умов для роботи техперсоналу.
• Комерційна складова. До даної категорії відносяться похибки приладів обліку, а також інші фактори, що викликають недооблік електроенергії.

Нижче представлений середньостатистичний графік втрат типовий електрокомпаніі.

Як видно з графіка найбільші витрати пов'язані з передачею по повітряних лініях (ЛЕП), це становить близько 64% \u200b\u200bвід загального числа втрат. На другому місці ефект коронування (іонізація повітря поряд з проводами ПЛ і, як наслідок, виникнення розрядних струмів між ними) - 17%.

Виходячи з представленого графіка, можна констатувати, що найбільший відсоток нецільових витрат припадає на технологічний фактор.

Основні причини втрат електроенергії

Розібравшись із структурою, перейдемо до причин, що викликають нецільової витрати в кожній з перерахованих вище категорій. Почнемо з складових технологічного фактора:

1. Навантажувальні втрати, вони виникають в ЛЕП, обладнанні і різних елементах електромереж. Такі витрати безпосередньо залежать від сумарного навантаження. До цієї складову входять:

• Втрати в ЛЕП, вони безпосередньо пов'язані з силою струму. Саме тому при передачі електроенергії на великі відстані використовується принцип підвищення в кілька разів, що сприяє пропорційного зменшення струму, відповідно, і витрат.
• Витрата в трансформаторах, що має магнітну і електричну природу (). Як приклад нижче наведено таблицю, в якій наводяться дані витрат на трансформаторах напруги підстанцій в мережах 10 кВ.

Нецільової витрати в інших елементах не входить в дану категорію, зважаючи на складнощі таких розрахунків і незначного обсягу витрат. Для цього передбачена наступна складова.

1. Категорія умовно-постійних витрат. У неї входять витрати, пов'язані зі штатною експлуатацією електрообладнання, до таких належать:

• Холоста робота силових установок.
• Витрати в обладнанні, що забезпечує компенсацію реактивної навантаження.
• Інші види витрат в різних пристроях, Характеристики яких не залежать від навантаження. Як приклад можна прівестісіловую ізоляцію, прилади обліку в мережах 0,38 кВ, змерітельние трансформатори струму, обмежувачі перенапруги і т.д.

З огляду на останній фактор, слід враховувати витрати електроенергії на розплавлення льоду.

Витрати на підтримку роботи підстанцій

До даної категорії віднесені витрати електричної енергії на функціонування допоміжних пристроїв. Таке обладнання необхідно для нормальної експлуатації основних вузлів, що відповідають за перетворення електроенергії та її розподіл. Фіксація витрат здійснюється приладами обліку. Наведемо список основних споживачів, що відносяться до даної категорії:

• системи вентиляції та охолодження трансформаторного обладнання;
• опалення та вентиляція технологічного приміщення, а також внутрішні освітлювальні прилади;
• освітлення прилеглих до підстанцій територій;
• зарядний обладнання АКБ;
• оперативні ланцюга і системи контролю і управління;
• системи обігріву зовнішнього обладнання, наприклад, модулі управління повітряними вимикачами;
• різні види компресорного обладнання;
• допоміжні механізми;
• обладнання для ремонтних робіт, Апаратура зв'язку, а також інші пристосування.

Комерційна складова

Під даними витратами мається на увазі сальдо між абсолютними (фактичними) і технічними втратами. В ідеалі така різниця повинна прагнути до нуля, але на практиці це не реально. В першу чергу це пов'язано з особливостями приладів обліку відпущеної електроенергії та електролічильників, встановлених у кінцевих споживачів. Йдеться про похибки. Існує ряд конкретних заходів для зменшення втрат такого виду.

До цієї складової також відносяться помилки в рахунках, виставлених споживачу і розкрадання електроенергії. У першому випадку подібна ситуація може виникнути з наступних причин:

• в договорі на поставку електроенергії вказана неповна або неправильна інформація про споживача;
• неправильно вказаний тариф;
• відсутність контролю за даними приладів обліку;
• помилки, пов'язані з раніше відкоригованими рахунками і т.д.

Що стосується розкрадань, то ця проблема має місце в усіх країнах. Як правило, такими протизаконними діями займаються недобросовісні побутові споживачі. Зауважимо, що іноді виникають інциденти і з підприємствами, але такі випадки досить рідкісні, тому не є визначальними. Характерно, що пік розкрадань доводиться на холодну пору року, причому в тих регіонах, де є проблеми з теплопостачанням.

Розрізняють три способи розкрадання (заниження показань приладу обліку):

1. механічний. Під ним мається на увазі відповідне втручання в роботу приладу. Це може бути пригальмовування обертання диска шляхом прямого механічного впливу, зміна положення електролічильника, шляхом його нахилу на 45 ° (для тієї ж мети). Іноді застосовується більш варварський спосіб, а саме, зриваються пломби, і проводиться розбалансування механізму. Досвідчений фахівець моментально виявить механічне втручання.
2. електричний. Це може бути як незаконне підключення до повітряної лінії шляхом «накиду», метод інвестування фази струму навантаження, а також використання спеціальних приладів для його повної або часткової компенсації. Крім цього є варіанти з шунтуванням кола струму приладу обліку або перемикання фази і нуля.
3. магнітний. При даному способі до корпусу індукційного приладу обліку підноситься неодимовий магніт.

Практично всі сучасні прилади обліку «обдурити» вищеописаними способами не вдасться. Мало того, подібні спроби втручання можуть бути зафіксовані пристроєм і занесені в пам'ять, що призведе до сумних наслідків.

Поняття нормативу втрат

Під даним терміном мається на увазі установка економічно обґрунтованих критеріїв нецільового витрати за певний період. При нормуванні враховуються всі складові. Кожна з них ретельно аналізується окремо. За підсумком виробляються обчислення з урахуванням фактичного (абсолютного) рівня витрат за минулий період і аналізу різних можливостей, що дозволяють реалізувати виявлені резерви для зниження втрат. Тобто, нормативи не статичні, а регулярно переглядаються.

Під абсолютним рівнем витрат в даному випадку мається на увазі сальдо між переданої електроенергією і технічними (відносними) втратами. Нормативи технологічних втрат визначаються шляхом відповідних обчислень.

Хто платить за втрати електрики?

Все залежить від визначальних критеріїв. Якщо мова йде про технологічні чинники та витрати на підтримку роботи супутнього обладнання, то оплата втрат закладається в тарифи для споживачів.

Зовсім по іншому йде справа з комерційної складової, при перевищенні закладеної норми втрат, вся економічна навантаження вважається витратами компанії, що здійснює відпуск електроенергії споживачам.

Способи зменшення втрат в електричних мережах

Знизити витрати можна шляхом оптимізації технічної та комерційної складової. У першому випадку слід вжити таких заходів:

• Оптимізація схеми і режиму роботи електромережі.
• Дослідження статичної стійкості і виділення потужних вузлів навантаження.
• Зниження сумарної потужності за рахунок реактивної складової. В результаті частка активної потужності збільшиться, що позитивно відіб'ється на боротьбі з втратами.
• Оптимізація навантаження трансформаторів.
• Модернізація обладнання.
• Різні методи вирівнювання навантаження. Наприклад, це можна зробити, ввівши багатотарифні систему оплати, в якій в години максимального навантаження підвищена вартість кВт / год. Це дозволить істотно споживання електроенергії в певні періоди доби, в результаті фактичне напруга не буде «просідати» нижче допустимих норм.

Зменшити комерційні витрати можна наступним чином:

• регулярний пошук несанкціонованих підключень;
• створення або розширення підрозділів, що здійснюють контроль;
• перевірка показань;
• автоматизація збору та обробки даних.

Методика і приклад розрахунку втрат електроенергії

На практиці застосовують такі методики для визначення втрат:

• проведення оперативних обчислень;
• добовий критерій;
• обчислення середніх навантажень;
• аналіз найбільших втрат переданої потужності в розрізі доби-годин;
• звернення до узагальненими даними.

Повну інформацію по кожній з представлених вище методик, можна знайти в нормативних документах.

На завершення наведемо приклад обчислення витрат в силовому трансформаторі TM 630-6-0,4. Формула для розрахунку і її опис наведено нижче, вона підходить для більшості видів подібних пристроїв.

Розрахунок втрат в силовому трансформаторі

Для розуміння процесу слід ознайомитися з основними характеристиками TM 630-6-0,4.

Тепер переходимо до розрахунку.

При передачі електричної енергії від генераторів електростанцій до споживача близько 12-18% усієї вироблюваної електроенергії втрачається в провідниках повітряних і кабельних ліній, А також в обмотках і сталевих сердечниках силових трансформаторів.

При проектуванні потрібно прагнути до зменшення втрат електроенергії на всіх ділянках енергосистеми, оскільки втрати електроенергії ведуть до збільшення потужності електростанцій, що в свою чергу впливає на вартість електроенергії.

У мережах до 10кВ втрати потужності в основному обумовлені нагріванням проводів від дії струму.

Втрати потужності в лінії.

Втрати активної потужності (кВт) і втрати реактивної потужності (квар) можна знайти за наступними формулами:

де Iрозр- розрахунковий струм даної ділянки лінії, А;

Rл - активний опір лінії, Ом.

Втрати потужності в трансформаторах.

Втрати потужності в силових трансформаторах складаються з втрат, не залежних і залежних від навантаження. Втрати активної потужності (кВт) в трансформаторі можна визначити за такою формулою:

Втрати активної потужності в трансформаторі

де ? Рст - втрати активної потужності в сталі трансформатора при номінальній напрузі. Залежать тільки від потужності трансформатора і прикладеного до первинної обмотці трансформатора напруги. ? Рст прирівнюють ? Рх;

? Рх- втрати холостого ходу трансформатора;

? Роб - втрати в обмотках при номінальному навантаженні трансформатора, кВт; ? Роб прирівнюють ? Рк.

? Рк- втрати короткого замикання;

? \u003d S / Sном - коефіцієнт завантаження трансформатора дорівнює відношенню фактичної навантаження трансформатора до його номінальної потужності;

Втрати реактивної потужності трансформатора (кВАр) можна визначити за такою формулою:

де ? Qст - втрати реактивної потужності на намагнічування, кВАр. ? Qст прирівнюють ? Qх.

? Qх - намагнічує потужність холостого ходу трансформатора;

? Qрас - втрати реактивної потужності розсіювання в трансформаторі при номінальному навантаженні.

значення ? Рст ( ? Рх) і ? Роб ( ? Рк) приведення в каталогах виробників силових трансформаторів. значення ? Qст ( ? Qх) і ? Qрас визначають за даними каталогів з наступних виразів:

де iх - струм холостого ходу трансформатора,%;

Uк - напруга короткого замикання,%;

Iном - номінальний струм трансформатора, А;

Xтр - реактивний опір трансформатора;

Sном - номінальна потужність трансформатора, кВА.

Втрати електроенергії.

На підставі втрат потужності можна порахувати втрати електроенергії. Тут слід бути уважними. Не можна порахувати втрати електроенергії помноживши втрати потужності при будь-якої певної навантаженні на число годин роботи лінії. Цього робити не варто, так як протягом доби або сезону споживана навантаження змінюється і таким чином ми отримаємо необгрунтовано завищене значення.

Час максимальних втрат ? - умовне число годин, протягом яких максимальний струм, що протікає в лінії, створює втрати енергії, рівні дійсним втрат енергії в рік.

Часом використання максимального навантаження або часом використання максимуму Тмах називають умовне число годин, протягом яких лінія, працюючи з максимальним навантаженням, могла б передати споживачеві за рік стільки енергії, скільки при роботі по дійсному змінному графіку. нехай W(КВт * год) - енергія передана по лінії за певний проміжок часу, Рмах(КВт) максимальна навантаження, тоді час використання максимального навантаження:

Тмах \u003d W / Рмах

На підставі статистичних даних для окремих груп електроприймачів були отримані наступні значення Тмах:

• Для внутрішнього освітлення - 1500-2000 ч;
• Зовнішнього освітлення - 2000-3000 ч;
• Промислового підприємства односменного - 2000-2500 ч;
• Двозмінного - 3000-4500 ч;
• Тризмінного - 3000-7000 ч;

час втрат ? можна знайти за графіком, знаючи Тмах і коефіцієнт потужності.

Втрати енергії в трансформаторі:

Втрати енергії в трансформаторі

де ? Wатр -загальна втрата активної енергії (кВт * год) в трансформаторі;

? Wртр -загальна втрата реактивної енергії (кВАр * год) в трансформаторі.

Втратами в електромережах вважають різницю між переданої електроенергією від виробника до врахованої спожитої електроенергією споживача. Втрати відбуваються на ЛЕП, в силових трансформаторах, за рахунок вихрових струмів при споживанні приладів з реактивним навантаженням, а також через погану ізоляції провідників і розкрадання неврахованого електрики. У цій статті ми постараємося докладно розповісти про те, які бувають втрати електроенергії в електричних мережах, а також розглянемо заходи щодо їх зниження.

Відстань від електростанції до поставляють організаціям

Облік і оплата всіх видів втрат регулюється законодавчим актом: «Постанова Уряду РФ від 27.12.2004 N 861 (ред. Від 22.02.2016)« Про затвердження Правил недискримінаційного доступу до послуг з передачі електричної енергії та надання цих послуг ... »п. VI. Порядок визначення втрат в електричних мережах та оплати цих втрат. Якщо ви хочете розібратися з тим, хто повинен оплачувати частину втраченої енергії, рекомендуємо вивчити даний акт.

При передачі електроенергії на великі відстані від виробника до постачальника її до споживача втрачається частина енергії з багатьох причин, одна з яких - напруга, яка споживається звичайними споживачами (воно складає 220 або 380 В). Якщо виробляти транспортування такого напруження від генераторів електростанцій безпосередньо, то необхідно прокласти електромережі з діаметром проводу, який забезпечить всіх необхідним струмом при зазначених параметрах. Провід будуть дуже товстими. Їх неможливо буде підвісити на лініях електропередач, через велику вагу, прокладка в землі теж обійдеться недешево.

Більш детально дізнатися про те, ви можете в нашій статті!

Для виключення цього чинника в розподільних мережах застосовують високовольтні лінії електропередач. проста формула розрахунку така: P \u003d I * U. Потужність дорівнює добутку струму на напругу.

Потужність споживання, Вт	Напруга, В	Струм, А
100 000	220	454,55
100 000	10 000	10

Підвищуючи напругу при передачі електроенергії в електричних мережах можна суттєво знизити струм, що дозволить обійтися проводами з набагато меншим діаметром. Підводний камінь даного перетворення полягає в тому, що в трансформаторах є втрати, які хтось повинен оплатити. Передаючи електроенергію з такою напругою, вона істотно втрачається і від поганого контакту провідників, які з часом збільшують свій опір. Зростають втрати при підвищенні вологості повітря - збільшується струм витоку на ізоляторах і на корону. Також збільшуються втрати в кабельних лініях при зниженні параметрів ізоляції проводів.

Передав постачальник енергію в постачає організацію. Та в свою чергу повинна привести параметри в потрібні показники: перетворити отриману продукцію в напругу 6-10 кВ, розвести кабельними лініями по пунктам, після чого знову перетворити в напругу 0,4 кВ. Знову виникають втрати на трансформацію при роботі трансформаторів 6-10 кВ і 0,4 кВ. Побутовому споживачеві доставляється електроенергія в потрібному напрузі - 380 В або 220В. Будь-трансформатор має свій ККД і розрахований на певне навантаження. Якщо потужність споживання більше або менше розрахункової потужності, втрати в електричних мережах зростають незалежно від бажання постачальника.

Наступним підводним каменем спливає невідповідність потужності трансформатора, що перетворює 6-10 кВ в 220В. Якщо споживачі беруть енергії більше паспортної потужності трансформатора, він або виходить з ладу, або не зможе забезпечити необхідні параметри на виході. В результаті зниження напруги мережі електроприлади працюють з порушенням паспортного режиму і, як наслідок, збільшують споживання.

Заходи щодо зниження технічних втрат електроенергії в системах електропостачання детально розглянуті на відео:

Домашні умови

Споживач отримав свої 220/380 В на лічильнику. Тепер втрачена після лічильника електрична енергія лягає на кінцевого споживача.

Вона складається з:

1. Втрат на при перевищенні розрахункових параметрів споживання.
2. Поганий контакт в приладах комутації (рубильники, пускачі, вимикачі, патрони для ламп, вилки, розетки).
3. Ємнісний характер навантаження.
4. Індуктивний характер навантаження.
5. Використання застарілих систем освітлення, холодильників та іншої старої техніки.

Розглянемо заходи щодо зниження втрат електроенергії в будинках і квартирах.

П.1 - боротьба з таким видом втрат одна: застосування провідників відповідних навантаженні. В існуючих мережах необхідно стежити за відповідністю параметрів проводів і споживаної потужністю. У разі неможливості відкоригувати ці параметри і ввести в норму, слід миритися з тим, що енергія губиться на нагрів проводів, в результаті чого змінюються параметри їх ізоляції і підвищується ймовірність виникнення пожежі в приміщенні. Про те, ми розповідали у відповідній статті.

П.2 - поганий контакт: в рубильниках - це використання сучасних конструкцій з хорошими неокісляющуюся контактами. Будь-окисел збільшує опір. У пускателях - той же спосіб. Вимикачі - система включення-виключення повинна використовувати метал, добре витримує дію вологи, підвищених температур. Контакт повинен бути забезпечений хорошим притисненням одного полюса до іншого.

П.3, п.4 - реактивне навантаження. Всі електроприлади, які не належать до ламп розжарювання, електроплит старого зразка мають реактивну складову споживання електроенергії. Будь-яка індуктивність при подачі на неї напруги пручається проходженню по ній струму за рахунок виникає магнітної індукції. Через час електромагнітна індукція, яка перешкоджала проходженню струму, допомагає його проходженню і додає в мережу частина енергії, яка є шкідливою для загальних мереж. Виникають так звані вихрові струми, які спотворюють справжні покази електролічильників та вносять негативні зміни в параметри, що постачається. Те ж відбувається і при ємнісний навантаження. Виникаючі вихрові струми псують параметри поставленої споживачу електроенергії. Боротьба - використання спеціальних компенсаторів реактивної енергії, в залежності від параметрів навантаження.

П.5. Використання застарілих систем освітлення (лампочки розжарювання). Їх ККД має максимальне значення - 3-5%, а може бути і менше. Решта 95% йдуть на нагрівання нитки розжарення і як наслідок на нагрівання довкілля і на випромінювання не сприймається людським оком. Тому вдосконалювати даний вид освітлення стало недоцільним. З'явилися інші види освітлення - люмінесцентні лампи, які стали широко застосовуватися в останнім часом. ККД люмінесцентних ламп досягає 7%, а світлодіодних до 20%. Використання останніх дасть економію електроенергії прямо зараз і в процесі експлуатації за рахунок великого терміну служби - до 50 000 годин (лампа розжарювання - 1 000 годин).

Окремо хотілося б відзначити, що скоротити втрати електричної енергії в будинку можна за допомогою. Крім цього, як ми вже сказали, електроенергія втрачається при її розкраданні. Якщо ви помітили, що, потрібно відразу ж вживати відповідних заходів. Куди дзвонити за допомогою, ми розповіли у відповідній статті, на яку посилалися!

Розглянуті вище способи зменшення потужності споживання дають зниження навантаження на електропроводку в будинку і, як наслідок, скорочення втрат в електромережі. Як ви вже зрозуміли, методи боротьби найбільш широко розкриті для побутових споживачів бо не кожен господар квартири або будинку знає про можливі втрати електроенергії, а постачають організації в своєму штаті тримають спеціально навчених по цій темі працівників, які в змозі боротися з такими проблемами.

Величина постійних втрат електроенергії в елементах електричної мережі становить

W"=(Р до + Р у + Р хх) Т вкл \u003d Р"Т вкл, (8.1)

де Т вкл - час включення або час роботи елементів електричної мережі протягом року. Для повітряних і кабельних ліній і трансформаторів при виконанні проектних розрахунків приймається Т вкл \u003d 8760 год.

Сумарна величина втрат електроенергії в мережі становить

W=W"+W". (8.2)

Розглянемо способи визначення змінних втрат в електричній мережі. Нехай для елемента електричної мережі, наприклад повітряної лінії, що має активний опір R, Відомий річний графік навантаження. Цей графік представляється у вигляді ступеневої графіка за тривалістю D t i кожного навантаження Р i. (Рис. 8.1, а).

Енергія, що передається протягом року через розглянутий елемент мережі, виразиться як

W= . (8.3)

Ця енергія є площа фігури, обмеженої графіком навантаження.

На цьому ж графіку побудуємо прямокутник з висотою, що дорівнює найбільшому навантаженню Р max, і площею, яка дорівнює площі дійсного графіка навантаження. Підставою цього прямокутника буде час Т max. Це час називається тривалістю використання найбільшого навантаження. За цей час при роботі елемента мережі з найбільшим навантаженням через нього буде передана та сама електроенергія, що і при роботі по дійсному річним графіком навантаження. Середні значення Т max для різних галузей промисловості наводяться в.

Втрати потужності в даному елементі мережі для кожного i-го інтервалу часу складуть

Р i \u003d ( S i / U ном) 2 R=(P i / U ном cos) 2 R, (8.4)

де cos - коефіцієнт потужності навантаження.

На рис. 8.1, б наведено ступінчастий графік втрат потужності, побудований за виразом (8.4). Площа цього графіка дорівнює річним змінним втрат електроенергії в розглянутому елементі мережі

а) б)

Мал. 8.1. Графіки навантаження за тривалістю для визначення часу

Т max ( а) І часу max ( б)

W"= . (8.5)

За аналогією з рис. 8.1, а побудуємо прямокутник з висотою, рівній найбільших втрат Р max, і площею, яка дорівнює площі дійсного графіка втрат електроенергії. Підставою цього прямокутника буде час max. Це час називається часом найбільших втрат потужності. За цей час при роботі елемента мережі з найбільшим навантаженням втрати електроенергії в ньому будуть такими ж, що і при роботі по дійсному річним графіком навантаження.

Зв'язок між Т max і max приблизно встановлюється емпіричної залежністю

max \u003d (0,124+ Т max 10 -4) 2 8760. (8.6)

При перспективному проектуванні електричних мереж графік навантаження споживачів, як правило, ніхто не знає. З певним ступенем достовірності відома лише найбільша розрахункова навантаження Р max.

Для характерних споживачів в довідковій літературі наводяться значення Т max. У цьому випадку змінні річні втрати електроенергії в елементі електричної мережі визначаються за виразом

W"=P max max, (8.7)

де max розраховується за виразом (8.6).

Контрольні питання до розділу 8

1. Поясніть терміни "постійні втрати" і "змінні втрати" електроенергії.

2. Назвіть складові постійних втрат.

3. Що таке число годин використання найбільшого навантаження?

4. Що таке число годин найбільших втрат потужності?

5. Як розраховуються змінні втрати енергії при проектуванні

електричних мереж?