Современное состояние проблемы расчёта и анализа потерь электроэнергии



Статья посвящена изучению современного состояния проблемы расчёта и анализа потерь электроэнергии. Приведена современная классификация потерь, а также рассмотрены методы расчёта технологических потерь электроэнергии.

Ключевые слова: потери электроэнергии, классификация, эффективность работы, компенсирующие устройства, методы расчёта

The article is devoted to the study of the current state of the problem of calculation and analysis of electric power losses. A modern classification of losses is given, and methods for calculating the technological losses of electric power are considered.

Keywords: energy losses, classification, work efficiency, compensating devices, calculation methods

Проблема потерь электроэнергии и их расчёта волнует энергетиков уже очень долго, так как потери — это один из основных показателей эффективности работы энергоснабжающих организаций. Этот показатель хорошо дает понять о накапливающихся проблемах, требующих безотлагательного решения в развитии, реконструкции и техническом перевооружении электрических сетей. Несмотря на это, в настоящее время выпускается очень мало учебной литературы по данной теме, что неблаготворно сказывается на уровне знаний будущих специалистов. Но при этом публикуется достаточно большое количество научных статей, где уточняются старые данные и предлагаются новые решения проблем, связанных с расчетом, нормированием и снижением потерь электроэнергии, дает наиболее обширное и полное представление о рассматриваемой теме, её особенностях, а также об актуальных проблемах, существующих на данный момент времени.

Современная классификация потерь электроэнергии.

Главный и основной показатель эффективности работы распределительных компаний это фактические потери электрической энергии (ФПЭ). Фактическими или отчетными потерями электроэнергии принято называть разность между поступлением (поставкой) электрической энергии в электрическую сеть и отпуском электрической энергии из сети.

Некоторые составляющие ФПЭ были объединены между собой и получили название технологические потери электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям потребителям (ТПЭ). К ним можно отнести:

1. Потери в линиях электропередачи (ЛЭП) и оборудовании электрических сетей, связанные с физическими процессами, происходящими в этом оборудовании при передаче электроэнергии в соответствии с их техническими характеристиками и режимами работы, расход электроэнергии на собственные нужды подстанций (технические потери);
2. Потери, вызванные погрешностью системы учета электроэнергии при ее измерении.

Технические потери электроэнергии, в свою очередь, состоят из условно-постоянных и нагрузочных потерь и определяются, в соответствии с «Методикой расчета технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям в базовом периоде» [1, с. 2].

Условно-постоянные потери — это часть технических потерь, не зависящая от передаваемой мощности. Они включают в себя:

1. Потери мощности на холостой ход силовых трансформаторов;
2. Потери на корону в ВЛ 110 кВ и выше, а также потери от токов утечки по изоляторам ЛЭП и на плавку гололёда;
3. Потери в компенсирующих устройствах, шунтирующих реакторах, соединительных проводах, изоляции кабелей и сборных шинах распределительных устройств подстанций;
4. Потери в вентильных разрядниках, ограничителях перенапряжения и в устройствах присоединений высокочастотной связи;
5. Потери в системе учета электроэнергии и расход электроэнергии на собственные нужды подстанций.

Тут можно выделить, что потери обусловленные погрешностью системы учета, определяются в зависимости от погрешностей трансформаторов тока, трансформаторов напряжения, счетчиков и соединительных проводов.

Нагрузочные (переменные) потери— это потери в электроустановках зависящие от передаваемой по ним нагрузки.

Разность между ФПЭ и ТПЭ соответствует нетехническим потерям, которые в свою очередь получили название коммерческие потери энергии (КПЭ).

Таким образом, в настоящее время официально принята укрупненная структура потерь энергии в электрических сетях, показанная на рисунке 1 [1, с. 27].

Рис. 1. Структура потерь электроэнергии в электрических сетях

Однако, и такая классификация составляющих ФПЭ не лишена недостатков. Так, отнесение некоторых составляющих потерь к условно-постоянным следует признать спорным.

Например, потери в сборных шинах распределительных устройств и соединительных проводах подстанций зависят от квадрата протекающего по ним тока, т. е. они больше относятся к нагрузочным потерям, чем к условно-постоянным.

К условно-постоянным потерям отнесены также потери на коронирование проводов и токи утечки по изоляции воздушных ЛЭП [3, с. 156]. В отличие, например, от потерь холостого хода трансформаторов, действительно относительно стабильных во времени в силу относительной стабильности напряжения, эти потери отнесены к условно-постоянным только в силу сложности их точного расчета. На самом деле эти потери в течение года могут меняться очень значительно в зависимости от погодных условий и рабочего напряжения ЛЭП. Эти потери можно выделить в отдельную группу климатических потерь в составе технических ПЭ.

Можно также вынести в отдельную составляющую и включить в состав технических ПЭ расход электроэнергии на собственные нужды подстанций и на плавку гололеда.

Также не совсем строгим является отнесение к условно-постоянным потерь в системе учета электроэнергии. Потери в трансформаторах тока и токовых цепях электросчетчиков, входящих в состав систем учета, изменяются с изменением нагрузки присоединения, на котором они установлены. Их в свою очередь можно отнести к нагрузочным потерям.

Появление КПЭ обуславливает следующая группа факторов:

1. Способы расчета полезного отпуска;
2. Контроль за потреблением энергии;
3. Покупательная способность населения;
4. Погрешности расчета составляющих технологических потерь.

Исходя из выше изложенного, следует отметить, что современная классификация составляющих потерь электроэнергии в электрических сетях является более детализированной и обоснованной в отличии от классификации, применявшейся ранее, например в 80-е годы прошлого века [2, с. 9]. Тогда было принято выделять технические потери (технологический расход энергии на ее передачу по электрическим сетям) в составе нагрузочных потерь и потерь холостого хода, а также коммерческие потери, включавшие потери, обусловленные как несовершенством систем измерения, так и субъективными факторами, такими как хищения электроэнергии.

Обзор методов расчета составляющих потерь электроэнергии.

Известно, что технологические ПЭ определяются расчетным путем. Методы расчета ТПЭ довольно многочисленны и разнообразны. Особенно многочисленна группа методов расчета нагрузочных потерь. Это многообразие связано с отличием в информационном обеспечении сетей различных классов (межсистемные связи, замкнутые и радиальные сети, сети 0,38 кВ) и вида расчетов (ретроспективные по данным эксплуатации, оперативные или перспективные). За прошедшие годы разработано значительное число методов расчета ТПЭ.

Современной же инструкцией [1, с. 14] для расчета нагрузочных потерь регламентированы следующие методы, расположенные в порядке снижения точности расчета:

1. Оперативных расчетов;
2. Расчетных суток;
3. Средних нагрузок;
4. Числа часов наибольших потерь мощности;
5. Оценки потерь по обобщенной информации о схемах и нагрузках сети.

Методов расчета ряда составляющих коммерческих потерь электроэнергии до настоящего времени не существует. К таким составляющим, исходя из классификации, относятся:

1. Потери при выставлении счетов и хищения электроэнергии;
2. Потери, обусловленные наличием бесхозных потребителей;
3. «Сезонная составляющая» КПЭ.

Очевидно, что отсутствие методов расчета этих составляющих КПЭ связано с тем, что они обусловлены не физическими и техническими закономерностями, а так называемым человеческим фактором.

Как было отмечено выше, наиболее многочисленны методы расчета нагрузочных потерь энергии, которые в действующей инструкции [1, с. 56] представлены пятью основными подходами. Два последних метода (числа часов наибольших потерь мощности и оценки потерь по обобщенной информации о схемах и нагрузках сети) не представляют интереса с точки зрения их применения в автоматизированных системах, использующих информационные возможности АСДУ и АИИС КУЭ.

Из выше изложенного следует, что в условиях функционирования автоматизированной системы, позволяющей определять потери энергии путем использования информации АСДУ и АИИС КУЭ, методы расчета технических ПЭ в высоковольтных сетях должны базироваться на принципах, заложенных в методах оперативных расчетов и средних нагрузок. Метод расчетных суток в данных условиях применять нецелесообразно.

Обзор современного состояния проблем расчета и анализа потерь электроэнергии позволяет сделать следующие выводы:

1. Современная классификация составляющих ПЭ, намного более проработанная и детальная, по сравнению с применявшейся в прошлом веке, но все же не лишена недостатков и требует дальнейшего уточнения и доработки.
2. Насущной становится необходимость проработки математического аппарата, моделей и методов корректного использования информации АСДУ и АИИС КУЭ, создания новых и адаптации существующих алгоритмов и программного обеспечения, для чего необходимо создание методов расчета потерь энергии, позволяющих использовать информационные возможности АИИС КУЭ.

Литература:

1. Об организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по утверждению нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям. Утверждено приказом Минэнерго России от 30 декабря 2008 года № 326. – 119 с.
2. Об организации работ по сокращению потерь электроэнергии в электрических сетях: приказ ОАО РАО «ЕЭС России» от 01.06.2005 № 338 / М.: Изд. РАО «ЕЭС России», 2005, – 15 с.
3. Воротницкий В. Э., Железко Ю. С., Казанцев В. Н. Потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем. — М.: Энергоатомиздат, 1983. – 368 с.