Раздел 2. Потери электрической энергии

Лекция 2. Структура потерь электрической энергии. Коммерческие потери. Мероприятия по снижению потерь: организационные и технические аспекты

Структура потерь электроэнергии

Электрическая энергия, передаваемая по электрическим сетям, является единственным видом продукции, который для своего перемещения расходует часть самого себя, не требуя для этого других ресурсов.

Потери – это часть электроэнергии, совершающая полезную работу по транспортировке другой ее, основной, части от мест производства до мест потребления.

Фактические (отчетные) потери электроэнергии определяют как разность электроэнергии, поступившей в сеть, и электроэнергии, отпущенной из сети 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.

Разделение потерь на составляющие может проводиться по разным критериям: характеру потерь (постоянные, переменные), классам напряжения, группам элементов, производственным подразделениям и т.д. Для целей нормирования потерь целесообразно использовать укрупненную структуру потерь электроэнергии, в которой потери разделены на составляющие, исходя из физической природы и специфики методов определения их количественных значений. Исходя из этого критерия фактические потери могут быть разделены на четыре составляющие:

1) технические потери электроэнергии, обусловленные физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям и выражающимися в преобразовании части электроэнергии в тепло в элементах сетей. Технические потери не могут быть измерены. Их значения получают расчетным путем на основе известных законов электротехники;

2) расход электроэнергии на собственные нужды электростанций, необходимый для обеспечения работы технологического оборудования подстанций и жизнедеятельности обслуживающего персонала. Расход электроэнергии на собственные нужды электростанций регистрируется счетчиками, установленными на трансформаторах собственных нужд;

3) потери электроэнергии, обусловленные инструментальными погрешностями ее измерения (инструментальные потери). Эти потери получают расчетным путем на основе данных о метрологических характеристиках и режимах работы используемых приборов;

4) коммерческие потери, обусловленные хищениями электроэнергии, несоответствием показаний оплаты за электроэнергию бытовыми потребителями и другими причинами в сфере организации контроля за потреблением энергии. Коммерческие потери не имеют самостоятельного математического описания и, как следствие, не могут быть рассчитаны автономно. Их значение определяют как разницу между фактическими (отчетными) потерями и суммой первых трех составляющих.

В настоящее время расход электроэнергии на собственные нужды подстанций отражается в отчетности в составе технических потерь, а потери, обусловленные погрешностями системы учета электроэнергии, – в составе коммерческих потерь. Это является недостатком существующей системы отчетности, так как не обеспечивает ясного представления о структуре потерь и целесообразных направлениях работ по их снижению.

Три первые составляющие укрупненной 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, потребление энергии мимо счетчиков, неоплату или неполную оплату показаний счетчиков, определение поступления и отпуска электроэнергии по некоторым точкам учета расчетным путем (при несовпадении границ балансовой принадлежности сетей и мест установки приборов учета) и т. п.

Очевидно, что каждая укрупненная составляющая имеет свою более детальную структуру. Технические потери можно разделить на поэлементные составляющие, расход электроэнергии на собственные нужды подстанций включает в себя 24 типа электроприемников, погрешности учета включают составляющие, обусловленные измерительными трансформаторами тока, напряжения и электрическими счетчиками, коммерческие потери также могут быть разделены на многочисленные составляющие, отличающиеся причинами их возникновения. Такую структуру потерь назовем детальной структурой потерь электроэнергии (рис. 2.1). Представленная на рисунке структура является полной для всех составляющих потерь. Она неполна лишь для коммерческих потерь, для которых указаны только группы обуславливающих факторов, а не конкретные составляющие. В настоящее время описано более 40 способов хищений и надеяться на то, что их окончательное число, невозможно.

Рис. 2.1 Детальная структура отчетных потерь электроэнергии

Следует, однако, иметь в виду, что разобраться с потерями нас заставляет не наука, а экономика. Поэтому и применять для анализа отчетных потерь следует экономические критерии. С экономических позиций потери – это та часть электроэнергии, на которую ее зарегистрированный полезный отпуск потребителям оказался меньше электроэнергии, произведенной на своих электростанциях и закупленной у других ее производителей. Под зарегистрированным полезным отпуском электроэнергии здесь понимается не только та его часть, денежные средства за которую действительно поступили на расчетный счет, т. е. потребление энергии зафиксировано. Выставление счетов является практикой, применяемой к организациям - юридическим лицам, потребление энергии которыми фиксируется ежемесячно. В отличие от этого реальные показания счетчиков, фиксирующих потребление энергии бытовыми абонентами, неизвестны. Полезный отпуск электроэнергии бытовым абонентам определяют непосредственно по поступившей за месяц оплате, поэтому к потерям относят всю неоплаченную энергию.

Коммерческие потери – потери, обусловленные хищениями электроэнергии, несоответствием показаний счетчиков оплате за электроэнергию и другими причинами в сфере организации конт­роля за потреблением энергии.

Уровень коммерческих потерь зависит и от качества организации контроля за потреблением:

• осуществления «привязки» всех абонентов к конкретным подстанциям с помощью идентификационных кодов в платежных документах;

• наличия счетчиков технического учета на головных участках радиальных линий всех классов напряжения (вплоть до 0,4 кВ, если имеются возможности обеспечить их нормальную эксплуатацию). Это позволяет определять степень соответствия электроэнергии, от­пущенной в данную сеть и оплаченной присоединенными к ней по­требителями, и на основе этого выявлять конкретные участки сети с повышенным уровнем коммерческих потерь;

• оснащенности инспекторов специальными приборами, позволя­ющими выявлять несоответствие между токовой нагрузкой присое­динения и оплатой за электроэнергию;

• численности и организации работы инспекторов.

Мероприятия по снижению технологических потерь

Исходя из особенностей получения эффекта, мероприятия по снижению потерь электроэнергии (МСП) могут быть разделены на четыре группы:

1. Мероприятия по совершенствованию управления режимами электрических сетей;

2. Мероприятия по автоматизации управления режимами электрических сетей;

3. Мероприятия по реконструкции электрических сетей;

4. Мероприятия по совершенствованию учета электроэнергии.

Мероприятия каждой из перечисленных групп имеют организационные и технические аспекты.

К организационным аспектам МСП относятся:

• внедрение программного обеспечения, проведение расчетов по выбору МСП и оценке их экономических показателей;

• разработка плана мероприятий;

• выпуск организационно-распорядительных документов, устанавливающих ответственность подразделений за те или иные составляющие потерь и проведение мероприятий по их снижению в установленные планом сроки;

• разработка системы стимулирования персонала к снижению потерь электроэнергии;

• введение системы контроля за проведением работ по снижению потерь электроэнергии и соответствующей системы их учета и анализа;

• выделение средств и материальных ресурсов для приобретения необходимого оборудования, его доставки и установки;

• установление в договорах электроснабжения условий потребления реактивной энергии потребителями в соответствии с действующими нормативными документами.

Перечисленные работы и действия мероприятиями по снижению потерь не являются и непосредственного эффекта, выражающегося в снижении потерь, не имеют.

К техническим аспектам МСП относятся:

• реализация оптимального управления режимами электрических сетей;

• установка и ввод в действие технических средств снижения потерь электроэнергии, средств телеизмерений параметров режима электрических сетей и автоматических устройств управления режимами;

• реализация потребителями режимов потребления реактивной энергии, установленных в договорах электроснабжения.

Относительно последнего мероприятия следует иметь в виду, что энергоснабжающая организация не может гарантировать реализацию потребителями установленных режимов потребления реактивной энергии, так как потребитель вправе как выдерживать их, так и оплачивать отклонение от них. Во втором случае снижения потерь не происходит, энергоснабжающая организация лишь получает за них денежную компенсацию.

К мероприятиям по совершенствованию управления режимами электрических сетей относится:

• реализация оптимальных режимов замкнутых, электрических сетей 110 кВ и выше по реактивной мощности и напряжению;

• проведение переключений в рабочей схеме сети, обеспечивающих снижение потерь электроэнергии за счет перераспределения потоков между элементами;

• перевод неиспользуемых, генераторов станций в режим СК при дефиците реактивной мощности в узле;

• осуществление регулирования напряжения в центрах питания радиальных сетей 6-110 кВ, обеспечивающего минимальные потери электроэнергии при допустимых отклонениях напряжения у потре­бителей электроэнергии;

• размыкание линий 6-35 кВ с двухсторонним питанием в точках, обеспечивающих электроснабжение потребителей при минимальных суммарных потерях электроэнергии в сетях 6-35 кВ и выше;

• отключение в режимах малых нагрузок одного из трансформато­ров на подстанциях с двумя и более трансформаторами;

• выравнивание нагрузок фаз в сетях 0,4 кВ.

Мероприятия по автоматизации управления режимами элек­трических сетей состоят в установке и вводе в работу:

• автоматических регуляторов напряжения трансформаторов с РПН;

• автоматических регуляторов реактивной мощности ее источ­ников;

• средств телеизмерений.

К мероприятиям по реконструкции электрических сетей от­носятся:

• разукрупнение подстанций, ввод дополнительных ВЛ и транс­форматоров для разгрузки перегруженных участков сетей, переме­щение трансформаторов с одних подстанций на другие с целью нор­мализации их загрузки, ввод дополнительных коммутационных ап­паратов и т.п.;

• ввод компенсирующих устройств (КУ) на подстанциях энерго­системы;

• ввод технических средств регулирования напряжения (трансфор­маторов с продольно-поперечным регулированием, вольтодобавочных трансформаторов, трансформаторов с РПН и т.д.).

К мероприятиям по совершенствованию учета электроэнер­гии относятся:

• обеспечение работы измерительных трансформаторов и элект­росчетчиков в допустимых условиях (отсутствие перегрузки вторич­ных цепей ТТ и ТН, обеспечение требуемых температурных усло­вий, устранение вибраций оснований счетчиков и т.д.);

• замена измерительных трансформаторов на трансформаторы с улучшенными характеристиками и с номинальными параметрами, соответствующими фактическим нагрузкам;

• замена существующих приборов учета на приборы с улучшен­ными характеристиками;

• установка приборов технического учета электроэнергии на ра­диальных линиях, отходящих от подстанций (головной учет);

• периодические проверки условий работы электросчетчиков расчетного учета у потребителей и выявление хищений электроэнергии;

• установка автоматизированных систем учета электроэнергии.