А.Ю. Лейман, А.Ю. Русин, Д. Сидней

Аннотация.  В статье выполнен анализ мероприятий по снижению потерь электроэнергии в распределительных сетях. Рассмотрены организационные и технические мероприятия, а также мероприятия по совершенствованию систем учета электроэнергии. Приведена структура потерь электроэнергии в ООО «РЭС». Выявлены основные факторы роста технических и коммерческих потерь. Предложены мероприятия по уменьшению потерь в распределительных сетях ООО «РЭС».

Ключевые слова: снижение потерь электроэнергии, энергосбережение, технические потери электроэнергии, коммерческие потери электроэнергии, система учета электроэнергии.

 

Для снижения потерь электроэнергии разработано множество мероприятий. Однако в настоящее время не существует единой их классификации.

Как правило, все мероприятия делятся на большие группы (рис. 1):

1) организационные – практически не требуют дополнительных денежных средств для своего внедрения;

2) технические – требуют дополнительных капитальных вложений и подразделяются на две подгруппы:

а) с целевым эффектом снижения потерь – внедряются специально для снижения потерь;

б) с сопутствующим эффектом снижения потерь – внедряются, как правило, с целью развития электрических сетей;

3) по совершенствованию системы учета электроэнергии.

К организационным мероприятиям относятся:

оптимизация режимов работы электрических сетей по напряжению и реактивной мощности;

оптимизация рабочих схем сетей и состава включенного оборудования: выбор мест размыкания замкнутых сетей, перерас-пределение нагрузок между подстанциями, отключение в режиме малых нагрузок части параллельно включенного оборудования;

выравнивание загрузки фаз линий;

совершенствование уровня технического обслуживания электрических сетей;

снижение расхода электроэнергии на собственные нужды.

 

Мероприятия по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях

Организационные мероприятия

Технические мероприятия

Мероприятия по совершенствованию системы учета электроэнергии

С целевым эффектом снижения потерь   С сопутствующим эффектом снижения потерь

С сопутствующим эффектом снижения потерь

 

Рис. 1. Структура мероприятий по снижению потерь

 

К техническим мероприятиям с целевым эффектом снижения потерь относятся мероприятия, связанные с установкой дополнительного оборудования с целью снижения потерь. К ним можно отнести компенсацию реактивной мощности, регулирование потоков мощностей в замкнутых сетях с помощью установки устройств продольной компенсации и регулировочных трансформаторов, установку устройств регулирования напряжения трансформатора на силовых трансформаторах.

К техническим мероприятиям с сопутствующим эффектом снижения потерь относятся мероприятия по реконструкции, модернизации и строительству сетей, обеспечивающие снижение потерь (такие как замена перегруженных трансформаторов и проводов линий электропередачи; строительство разукрупняющих линий и подстанций; повышение номинального напряжения сети); к мероприятиям по совершенствованию системы учета электроэнергии – выявление хищений электроэнергии и неучтенной электроэнергии в ходе проведения рейдов; организация равномерного снятия показаний счетчиков; внедрение автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учета электроэнергии; организация работы по поверке электросчетчиков; ремонт электросчетчиков; обеспечение работы измерительных трансформаторов и электросчетчиков в допустимых условиях; замена существующих приборов учета на приборы с улучшенными характеристиками; замена измерительных трансформаторов на трансформаторы с улучшенными характеристиками; установка приборов технического учета на радиальных линиях, отходящих от подстанций (головной учет); установка отдельных электросчетчиков для фиксирования электроэнергии, расходуемой на собственные нужды подстанций, и электроэнергии, отпускаемой потребителям, получающим питание от трансформаторов собственных нужд; внедрение программного обеспечения и автоматизированных баз данных по потребителям и многие другие [1].

Для анализа, нормирования и удобства расчета потери можно разделить на категории:

1) технические потери – потери, возникающие в процессе передачи электроэнергии, в элементах электрической сети; состоят из потерь, которые меняются в зависимости от нагрузки электрической сети (нагрузочные), от состава включенного оборудования (условно-постоянные) и от погодных условий;

2) расход на собственные нужды подстанций – электроэнергия, потребляемая вспомогательным оборудованием, которое поддерживает работу основного оборудования в процессе выработки, преобразования и распределения электрической энергии, а также расходуемая для поддержания условий жизнедеятельности персонала подстанций;

3) коммерческие потери электроэнергии, связанные с погрешностями при учете (недостаточный класс точности, неисправности приборов учета, ошибки при снятии показаний или их умышленное искажение и т. д.), с хищениями, с отсутствием точной информации о потребителях и действующих для них условий потребления энергии.

В 2018 г. среднемесячные потери по г. Твери в ООО «РЭС» составляли порядка 7–10 % от общего приема электроэнергии в сеть данной организации. Соотношение потерь выглядит примерно так, как показано на рис. 2.

Технические

Коммерческие

Собственные нужды

Рис. 2. Структура потерь ООО «РЭС» в 2018 г.

Основными факторами роста технических потерь являются:

изношенность электрооборудования;

использование устаревших видов электрооборудования;

несоответствие используемого электрооборудования существующим нагрузкам;

неоптимальные установившиеся режимы в сетях распределительной сетевой компании по уровням напряжения и реактивной мощности;

влияние оптового рынка электроэнергии на режимы сетей.

Основными факторами роста коммерческих потерь являются:

недопустимые погрешности измерений электроэнергии (несоответствие приборов учета классам точности, трансформаторов тока существующим нагрузкам, нарушение сроков поверки и неисправности приборов учета);

использование несовершенных методов расчета количества отпущенной электроэнергии при отсутствии приборов учета;

несовершенство методов снятия показаний с приборов учета и выписки квитанций непосредственно абонентами бытового сектора;

рост бездоговорного и неучтенного потребления электроэнергии (хищений);

искажение объемов отпуска электроэнергии потребителям [2].

В связи с вышесказанным, уменьшение потерь в распределительных сетях ООО «РЭС» будет состоять из нескольких мероприятий:

1. Оптимизация режимов трансформаторов на подстанциях (обычно на подстанции находятся два и более трансформатора) [3]. Это мероприятие сводится к получению мощности, при которой предпочтительно отключить один трансформатор. Благодаря этому экономят на потерях холостого хода, но немного увеличивают нагрузочные потери. Поскольку передающая мощность меньше номинальной, увеличение потерь незначительно.

2. Повышение номинального напряжения за счет глубоких вводов [4].

С появлением в жилищном секторе современных многоэтажных зданий, удельное потребление на квартиру в которых превышает 20 кВт, необходимо рассматривать вопрос электроснабжения этих зданий по схеме глубокого ввода, сводя тем самым к минимуму появление новых кабельных линий напряжением 0,38 кВ.

При выполнении электрических расчетов с учетом роста нагрузок необходимо рассматривать возможность перевода участков сети на более высокий класс напряжения. Особенно это касается зон комплексной массовой застройки. Перевод сети на более высокий класс напряжения должен рассматриваться одновременно с режимами работы нейтрали (глухозаземленная или эффективно заземленная через резистор). С такими режимами работы нейтрали имеют меньшие потери электроэнергии за счет отсутствия дополнительного оборудования, необходимого для компенсации больших емкостных токов.

3. Замена недогруженных трансформаторов [5].

Установка трансформаторов пониженной мощности в начальном периоде эксплуатации трансформаторных подстанций. За расчетный период эксплуатации трансформаторов (15 лет) их максимальная нагрузка в зависимости от темпа роста может возрасти в 1,5–2 раза. Поэтому представляется целесообразным разбить период эксплуатации на два и устанавливать в подстанцию сменные трансформаторы. Первоначально устанавливается трансформатор пониженной мощности, затем (по мере роста нагрузки) более мощный. При установке второго трансформатора появляется возможность сезонного регулирования или первый трансформатор может быть снят. В результате этих мероприятий увеличивается время работы трансформаторов при нагрузках, близких к оптимальным, а следовательно, суммарные потери энергии в них уменьшаются.

 

Библиографический список

 

1. Введение в специальность «Электроэнергетические системы и сети»: учебное пособие / Э.Н. Зуев [и др.]. М.: Издательский дом МЭИ, 2016.

2. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. Утверждена Распоряжением Правительства РФ от 13 ноября 2009 г. № 1715-р.

3. Баркан, Я.Д. Эксплуатация электрических систем: учебное пособие для электроэнергетических специальностей вузов / Я.Д. Баркан. М.: Высшая школа, 1990. 304 с.

4. Башмаков, И.А. Муниципальное энергетическое планирование / И.А. Башмаков, В.Н. Папушкин // Энергосбережение. 2004 г. № 3.

5. Ткачева, Ю.И. Разработка методов и технических средств по снижению потерь электроэнергии в распределительных сетях низкого напряжения: дис.... канд. техн. наук / Ткачева Ю.И. Комсомольск-на-Амуре, 2003. 185 c.