В статье автор рассматривает методы оптимизации потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях.
Ключевые слова : потери электроэнергии, распределительные сети, технологический фактор, коммерческая составляющая, математическое и компьютерное моделирование параметров, оценка эффективности.
Потери электроэнергии в распределительных сетях являются довольно существенной проблемой. В настоящее время энергоснабжение организации разрабатывают проекты и различные решения, которые позволяют снизить объем потерь.
Данный показатель зависит от многих факторов и параметров сети. Распределительные сети являются сложнейшими в отношении определения достоверных данных по объему потерь электроэнергии. Используемые методы расчёта не позволяют в полной мере определить технические потери в ЛЭП.
В России, как и в ряде европейских стран, широкое применение нашла Автоматическая система контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ). Внедрение данной системы позволило снизить достаточно большой объем потерь электроэнергии среди потребителей, что обусловлено неправильной схемой питания, недобросовестностью граждан.
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:
1. Технологический фактор. Он напрямую зависит от характерных физических процессов, и может меняться под воздействием нагрузочной составляющей, условно-постоянных затрат, а также климатических условий.
2. Расходы, затрачиваемые на эксплуатацию вспомогательного оборудования и обеспечение необходимых условий для работы техперсонала.
3. Коммерческая составляющая. К данной категории относятся погрешности приборов учета, а также другие факторы, вызывающие недоучет электроэнергии.
Для определения потерь электроэнергии в распределительных сетях и системы её учета необходимо:
— Определение оптимальных параметров сети и системы контроля и учета электроэнергии;
— Математическое и компьютерное моделирование параметров и методики определения потерь электроэнергии;
— Оценка эффективности от разработки и внедрения иной системы контроля и учета электроэнергии.
Для определения как технических, так и коммерческих потерь электроэнергии необходим достаточно большой объем исходной информации. Действующее оборудование не позволяет в полной мере получить необходимые данные. Из этого следует, что необходима как техническая модернизация оборудования, так и системная.
Задача работы заключается в том, чтобы определить наиболее перспективный метод определения потерь электроэнергии и разработать альтернативную систему учета, с применением математических и компьютерных моделей.
Основные причины потерь электроэнергии
- 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. При транспортировке энергии на расстояния происходит нагрев проводников. На расчет потерь в линии влияют следующие технические параметры: длина, сечение, удельная плотность проводника (медь, алюминий, сплавы), коэффициенты потерь электроэнергии, в частности, коэффициент распределенности нагрузки, коэффициент формы графика.
— Расход в трансформаторах, имеющий магнитную и электрическую природу. В качестве примера ниже представлена таблица, в которой приводятся данные затрат на трансформаторах напряжения подстанций в сетях 10 кВ.
Нецелевой расход в других элементах не входит в данную категорию, ввиду сложностей таких расчетов и незначительного объема затрат. Для этого предусмотрена следующая составляющая.
- 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 привести силовую изоляцию, приборы учета в сетях 0,4 кВ, измерительные трансформаторы тока, ограничители перенапряжения.
- 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.
- 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 быть 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.
Распределительные сети 0,4–6(10) кВ являются занимают чуть менее половины от протяженности всей энергосистемы России. Этот фактор обуславливает определенные трудности к подходу определения потерь электроэнергии. Чтобы корректно рассчитать величину потерь, необходимо изменить подход к их определению. Как технические, так и коммерческие потери на сегодняшний день имеют достаточно большую погрешность их определения.
В данной работе для определения наиболее точной методики расчета потерь были использованы существующие математические модели действующих методик, а так же разработана математическая модель новой методики определения технических потерь электроэнергии в сети. На основе разработанной математической модели была создана компьютерная модель на языке программирования С+. Помимо этого использовались методы анализа и сравнения.
В настоящее время предложенные методы определения потерь электроэнергии не получили широкого применения. Это обусловлено тем, что действующее оборудование не способно определять необходимые для расчетов данные. Для их внедрения необходима достаточно крупная модернизация как технической части распределительных сетей, так и программной.
Результатом внедрения разработанных новых технологий в определении потерь электроэнергии, может стать более прогнозируемое ее потребление, полный контроль ее качества и учета в режиме реального времени, своевременный финансовый расчет со стороны потребителей, что сказывается на качестве обслуживания и модернизации оборудования.
Литература:
- Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) http://www.energomera.ru/ru/products/askue/about
- Правила устройства электроустановок ПУЭ Издание седьмое 2018 г.
- Воротницкий В. Э., Железко Ю. С., Казанцев В. Н. Потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем. — М.: Энергоатомиздат, 1983.
- Железко Ю. С. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях. — М.: НУ ЭНАС, 2002.
- Воротницкий В. Э., Загорский Я. Т., Апряткин В. Н. Расчет, нормирование и снижение потерь электроэнергии в городских электрических сетях. — Электрические станции, 2000.
