Состав потерь электроэнергии при передаче

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

1. Состав потерь электроэнергии при передаче ……………………………..4

2. Структура коммерческих потерь. Энергетические обследования электрических сетей и энергосбытовой деятельности ………………………11

Заключение…………………………………………………………………….20

Список используемой литературы…………………………………………...22

Введение

Как показывает отечественный и зарубежный опыт, кризисные явления в стране в целом и в энергетике в частности отрицательным образом влияют на такой важный показатель энергетической эффективности передачи и распределения электроэнергии, как ее потери в электрических сетях.

Характерным при этом является то, что зависимость роста потерь в сетях и кризиса экономики имеет место не только в России и странах СНГ, но и в других странах, вступивших в период перехода от централизованных к рыночным методам управления экономикой. Это, очевидно, связано с ослаблением в такой период контроля за потреблением электроэнергии, снижением платежеспособности значительной части потребителей, в первую очередь населения, с ростом хищений электроэнергии, обострением проблем из-за несовершенства традиционной системы учета электроэнергии и т. д.

Сверхнормативные потери электроэнергии в электрических сетях – это прямые финансовые убытки электросетевых компаний. Экономию от снижения потерь можно было бы направить на техническое переоснащение сетей; увеличение зарплаты персонала; совершенствование организации передачи и распределения электроэнергии; повышение надежности и качества электроснабжения потребителей; уменьшение тарифов на электроэнергию.

Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях – сложная комплексная проблема, требующая значительных капитальных вложений, необходимых для оптимизации развития электрических сетей, совершенствования системы учета электроэнергии, внедрения новых информационных технологий в энергосбытовой деятельности и управления режимами сетей, обучения персонала и его оснащения средствами поверки средств измерений электроэнергии и т. п.

1.Состав потерь электроэнергии при передаче

При передаче электрической энергии в каждом элементе электрической сети возникают потери. Для изучения составляющих потерь в различных элементах сети и оценки необходимости проведения того или иного мероприятия, направленного на снижение потерь, выполняется анализ структуры потерь электроэнергии.

Фактические (отчетные) потери электроэнергии ΔWОтч 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 подразделениями и т.д. Учитывая физическую природу и специфику методов определения количественных значений фактических потерь, они могут быть разделены на четыре составляющие:

1) технические  потери электроэнергии ΔWТ, обусловленные физическими процессами в проводах и электрооборудовании, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям.

2) расход электроэнергии  на собственные нужды подстанций ΔWСН, необходимый для обеспечения работы технологического оборудования подстанций и жизнедеятельности обслуживающего персонала, определяемый по показаниям счетчиков, установленных на трансформаторах собственных нужд подстанций;

3) потери электроэнергии, обусловленные инструментальными  погрешностями их измерения (инструментальные потери) ΔWИзм;

4) коммерческие  потери ΔWК, обусловленные хищениями электроэнергии, несоответствием показаний счетчиков оплате за электроэнергию бытовыми потребителями и другими причинами в сфере организации контроля за потреблением энергии. Их значение определяют как разницу между фактическими (отчетными) потерями и суммой первых трех составляющих:

ΔWК =ΔWОтч - ΔWТ - ΔWСН - ΔWИзм.

Три первые составляющие 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, неоплату или неполную оплату показаний счетчиков и т.п.

Критерии отнесения части электроэнергии к потерям могут быть физического и экономического характера.

Сумму технических потерь, расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций и коммерческих потерь можно назвать физическими потерями электроэнергии. Эти составляющие действительно связаны с физикой распределения энергии по сети. При этом первые две составляющие физических потерь относятся к технологии передачи электроэнергии по сетям, а третья – к технологии контроля количества переданной электроэнергии.

Экономика определяет потери как часть электроэнергии, на которую ее зарегистрированный полезный отпуск потребителям оказался меньше электроэнергии, произведенной на своих электростанциях и закупленной у других ее производителей. При этом зарегистрированный полезный отпуск электроэнергии здесь не только та его часть, денежные средства за которую действительно поступили на расчетный счет энергоснабжающей организации, но и та, на которую выставлены счета, т.е. потребление энергии зафиксировано. 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.

С точки зрения экономики расход электроэнергии на собственные нужды подстанций ничем не отличается от расхода в элементах сетей на передачу остальной части электроэнергии потребителям.

Недоучет объемов полезно отпущенной электроэнергии является такой же экономической потерей, как и две описанные выше составляющие. То же самое можно сказать и о хищениях электроэнергии. Таким образом, все четыре описанные выше составляющие потерь с экономической точки зрения одинаковы.

Технические потери электроэнергии можно представить следующими структурными составляющими:

нагрузочные потери в оборудовании подстанций. К ним относятся потери в линиях и силовых трансформаторах, а также потери в измерительных трансформаторах тока, высокочастотных заградителях (ВЗ) ВЧ - связи и токоограничивающих реакторах. Все эти элементы включаются в «рассечку» линии, т.е. последовательно, поэтому потери в них зависят от протекающей через них мощности;

потери холостого хода, включающие потери в электроэнергии в силовых трансформаторах, компенсирующих устройствах (КУ), трансформаторах напряжения, счетчиках и устройствах присоединения ВЧ-связи, а также потери в изоляции кабельных линий;

климатические потери, включающие в себя два вида потерь: потери на корону и потери из-за токов утечки по изоляторам ВЛ и подстанций. Оба вида зависят от погодных условий.

Технические потери в электрических сетях энергоснабжающих организаций (энергосистем) должны рассчитываться по трем диапазонам напряжения:

в питающих сетях высокого напряжения 35 кВ. и выше;

в распределительных сетях среднего напряжения 6 - 10 кВ.;

в распределительных сетях низкого напряжения 0,38 кВ.

Распределительные сети 0,38 - 6 - 10 кВ., эксплуатируемые РЭС и ПЭС, характеризуются значительной долей потерь электроэнергии в суммарных потерях по всей цепи передачи электроэнергии от источников до электроприемников. Это обусловлено особенностями построения, функционирования, организацией эксплуатации данного вида сетей: большим количеством элементов, разветвленностью схем, недостаточной обеспеченностью приборами учета, относительно малой загрузкой элементов и т.п.

В настоящее время по каждому РЭС и ПЭС энергосистем технические потери в сетях 0,38 - 6 - 10 кВ. рассчитываются ежемесячно и суммируются за год. Полученные значения потерь используются для расчета планируемого норматива потерь электроэнергии на следующий год.

Одна из важных для энергетической отрасли проблем сегодня – потери электроэнергии  при транспортировке по сетям. Для потребителей они отрицательно сказываются на качестве электроснабжения, а для энергопредприятий – на их экономике. Также энергопотери негативно отражаются на функционировании всей системы электроснабжения. Их называют фактическими или отчетными. Такие потери представляют собой разность электроэнергии, между той, которая поступила в сеть и той, которая была поставлена потребителям.

Электроэнергия – продукт, который на пути от производителя до потребителя не требует дополнительных ресурсов на транспортировку, а расходует сам себя. Этот процесс неизбежен. Ведь, при передвижении автотранспорта из точки А в точку Б, мы тратим бензин, газ или энергию электродвигателей и воспринимаем это, как должное. Мы никогда не говорим, что при транспортировке груза «потери бензина составили 10 литров», обычно используется выражение «расход бензина составил 10 литров». Количество израсходованной электроэнергии, потраченной на транспортировку, как в примере с автомобилями, мы называем потерями. Суть этого термина в представлении людей несведущих – плохо организованный процесс транспортировки электричества, который может ассоциироваться с потерями при перевозке картофеля или зерна. Чтобы убедиться в обратном, рассмотрим пример.

При передвижении электроэнергия преодолевает сотни километров, такой процесс не может происходить без определенных затрат.  Для того, чтобы более наглядно продемонстрировать картину, сравним передачу электрической энергии с  передачей тепловой энергии, которые по своей сути очень сходны. Тепловая энергия тоже теряет часть себя во время транспортировки. Например, через изоляцию труб, которая не может быть совершенной. Такие потери неизбежны, они не устраняются полностью, а лишь уменьшаются путем улучшения изоляции, заменой труб на более совершенные. Процесс требует немалых материальных затрат. При этом, подобными потерями полезная работа, направленная на транспортировку самой тепловой энергии,  не совершается. Транспортировка по трубам осуществляется за счет энергии, потребляемой насосными станциями. В случаях прорыва труб и протечки горячей воды наружу, термин «потери» можно применить в полной мере. Потери же при передаче электрической энергии носят несколько иной характер. Они совершают полезную работу. Как в примере с водой, электроэнергия не может «вытекать» наружу из проводов.

Электрическая сеть – это преобразовательная и распределительная система. Ее части соединены между собой проводами и кабелями. На сотнях и тысячах километров, которые разделяют производителя энергии и потребителя расположены системы трансформации и разветвления, представляющие собой коммутационные устройства и проводники. Ток, который течет в этих проводниках, — это упорядоченное передвижение электронов. Они при перемещении сталкиваются с преградами кристаллической структуры вещества. Для того, чтобы преодолеть эту преграду электрону надо потратить определенное количество своей внутренней энергии. Последняя превращается в энергию тепла и бесследно пропадает в окружающей среде. Это и есть «потери» электрической энергии.

Но указанная причина, по которой они происходят – не единственная. На длительном пути следования энергия встречается с большим количеством коммутационных устройств в виде пускателей, выключателей, переключателей и им подобных. Они состоят из силовых контактов, имеющих более высокое сопротивление, чем однородные проводники – провода или кабели. Во время эксплуатации происходит износ контактов, как итог – ухудшается электрическая проводимость, а как следствие – потери электроэнергии. Значение в этом процессе имеют и контакты в местах, где есть соединение провода со всевозможными устройствами, аппаратами и системами. В общей сложности все места соединений представляют существенное количество потерь электроэнергии. Энергопотери могут усугубляться несвоевременными профилактикой и контролем участков электросетей. Можно назвать еще одну причину утечки электроэнергии: как бы хорошо не были изолированы провода, определенная часть тока все равно попадает на землю.

В местах устаревшей электрической изоляции потери, естественно, усугубляются. На их количество влияет и то, насколько перегружено оборудование – трансформаторные подстанции, распределительные пункты, кабельные и воздушные линии. Можно сделать вывод, что своевременный контроль за состоянием оборудования, необходимые его ремонт и замена, соблюдение требований эксплуатации, снижают потери электроэнергии. Увеличение количества потерь – это свидетельство проблем в сети, которые требуют технического перевооружения, совершенствования методов и средств эксплуатации.         

 Международные эксперты определили, что энергетические потери при передаче по электрическим сетям считаются соответствующими, если их показатель не выше 4-5%. В том случае, когда они достигают 10% их нужно считать максимально допустимыми. В разных странах показатели могут существенно различаться. Это зависит от принципов развития энергетической системы. Определяющими факторами становятся ориентация на крупные электростанции и протяженные линии электропередач или же маломощные станции, расположенные в центрах нагрузки и пр.

Ситуация в России говорит о том, что уровень потерь может быть обоснован только расчетами для конкретных схем и нагрузок сетей. Норму потерь устанавливает Министерство энергетики для каждой сетевой компании отдельно. В разных регионах эти цифры отличаются. В среднем же по России показатель составил 10%. Значимость проблемы растет с каждым годом. В связи с этим ведется большая работа по анализу потерь и их уменьшению, разрабатываются эффективные методы расчета. Так, «АО-энерго» представило целый комплекс расчета всех составляющих потерь в сетях всех категорий. Этот комплекс получил сертификат соответствия, который был утвержден ЦДУ ЕЭС России, Главгосэнергонадзором России и Департаментом электрических сетей РАО «ЕЭС России». Установка тарифов на электроэнергию зависит и от норм потерь в этой сфере. Тарифы регулируются федеральными и региональными энергетическими комиссиями. Организации обязаны обосновать уровень энергопотерь, который для них считается целесообразным, и включить в состав тарифов. Энергетические комиссии в свою очередь анализируют данные обоснования и либо принимают их, либо корректируют. Лидер по минимальному показателю энергопотерь в стране – Республика Хакасия. Здесь эта цифра составляет 4%.

2.Структура коммерческих потерь. Энергетические обследования электрических сетей и энергосбытовой деятельности

В идеальном случае коммерческие потери электроэнергии в электрической сети, определяемые расчетным путем, должны быть равны нулю. В реальных условиях отпуск в сеть, полезный отпуск и технические потери определяются с погрешностями. Их разности фактически и являются структурными составляющими коммерческих потерь. Они должны быть по возможности сведены к минимуму за счет выполнения соответствующих мероприятий по их снижению.

В общем случае составляющие коммерческих потерь электроэнергии можно объединить в три группы:

- обусловленные погрешностями  измерений отпущенной в сеть  и полезно отпущенной электроэнергии  потребителям;

- обусловленные занижением  полезного отпуска из-за недостатков  энергосбытовой деятельности и  хищений электроэнергии;

- обусловленные задолженностью  по оплате за электроэнергию.

1. Коммерческие потери  электроэнергии, обусловленные погрешностями  измерений отпущенной в сеть  и полезно отпущенной электроэнергии  потребителям.

Погрешность измерений электроэнергии может быть разбита на более чем 30 составляющих.

К основным наиболее значимым составляющим погрешностей измерительных комплексов, в которые могут входить трансформатор тока, трансформатор напряжения, счетчик электроэнергии, линия присоединения счетчика электроэнергии к трансформатору напряжения, относятся:

1) погрешности измерений  электроэнергии в нормальных  условиях работы измерительного  комплекса, определяемые классами  точности трансформатора тока, трансформатора  напряжения и счетчика электроэнергии (допустимые метрологические потери электроэнергии);

2) дополнительные погрешности  измерений электроэнергии в реальных  ненормированных условиях эксплуатации  измерительных комплексов, обусловленные:

- заниженным против нормативного  коэффициентом мощности нагрузки (дополнительной угловой погрешностью);

- влиянием на счетчик  электроэнергии магнитных и электромагнитных  полей различной частоты;

- недогрузкой и перегрузкой  трансформатора тока, трансформатора  напряжения и счетчика электроэнергии;

- несимметрией и уровнем  подведенного к измерительному комплексу напряжения;

- работой счетчика электроэнергии  в неотапливаемых помещениях  с недопустимо низкой температурой;

- недостаточной чувствительностью  счетчиков электроэнергии при  их малых нагрузках, особенно  в ночные часы;

3) систематические погрешности, обусловленные сверхнормативными сроками службы измерительного комплекса. В частности, по результатам проверки Мособлэнергонадзором состояния приборов учета электроэнергии у бытовых потребителей электроэнергии в городах Московской области установлено, что 81 % электросчетчиков общего количества проверенных подлежит замене и не соответствуют ГОСТ 6570-75 «Счетчики электрические активной и реактивной энергии индукционные. Общие технические условия» по погрешностям измерений. При этом 51 % электросчетчиков имеют в среднем отрицательную погрешность минус 13 %;

4) погрешности, связанные  с неправильными схемами подключения  электросчетчиков, трансформаторов  тока и трансформаторов напряжения, в частности, нарушениями фазировки  подключения счетчиков;

5) погрешности, обусловленные  неисправными приборами учета  электроэнергии;

6) погрешности снятия  показаний электросчетчиков из-за:

- ошибок или умышленных  искажений записей показаний;

- неодновременности или  невыполнения установленных сроков  снятия показаний счетчиков, нарушения графиков обхода счетчиков;

- ошибок в определении  коэффициентов пересчета показаний  счетчиков в электроэнергию.

2. Коммерческие потери, обусловленные  занижением полезного отпуска  из-за недостатков энергосбытовой  деятельности.

Эти потери включают несколько составляющих:

- потери при выставлении  счетов;

- несоответствие дат снятия  показаний расчетных счетчиков  с расчетным периодом;

- расчеты потребленной  электроэнергии абонентом на  основе договоров безучетного  электропотребления;

- наличие бесхозных потребителей;

- потери от хищений  электроэнергии.

2.1. Потери при выставлении  счетов обусловлены:

1) неточностью данных  о потребителях электроэнергии, в том числе:

- недостаточной или ошибочной  информацией о заключенных договорах  на пользование электроэнергией;

- ошибками в корректировке  данных о потребителях и т. п.;

2) ошибками при выставлении  счетов, в том числе:

- невыставленными счетами  потребителям из-за отсутствия  точной информации по ним и  постоянного контроля за актуализацией этой информации;

- отсутствием контроля  и ошибками в выставлении счетов  клиентам, пользующимся специальными  тарифами;

- отсутствием контроля  и учета откорректированных счетов  и т. п.

2.2. Несоответствие дат  снятия показаний расчетных счетчиков  с расчетным периодом.

Наличие большого количества потребителей и, как правило, недостаточная укомплектованность персоналом (контролерами, электромонтерами), а также весьма ограниченное использование автоматизированных систем учета электроэнергии приводят к тому, что показания счетчиков у большинства потребителей снимаются раньше расчетного периода или же передаются самим потребителем.

В обоих случаях снижается полезный отпуск и, как следствие, увеличиваются коммерческие потери.

Особенно это характерно для второго случая, когда показания снимаются самим потребителем, что позволяет ему занижать потребление и относить платежи на поздние сроки.

2.3. Расчеты потребленной  электроэнергии абонентом на  основе договоров безучетного  электропотребления.

При отсутствии учета электроэнергии у абонента определение потребления осуществляется расчетным образом, что сказывается на правильности определения полезного отпуска и, как следствие, на значении коммерческих потерь.

2.4. Коммерческие потери  электроэнергии, обусловленные наличием  бесхозных потребителей.

Кризисные явления в стране, появление новых акционерных обществ привели к тому, что в большинстве энергосистем в последние годы появились и уже довольно значительное время существуют жилые дома, общежития, целые жилые поселки, которые не стоят на балансе каких-либо организаций. Электро- и теплоэнергию, поставляемые в эти дома, жильцы никому не оплачивают. Попытки энергосистем отключить неплательщиков не дают результатов, так как жители вновь самовольно подключаются к сетям. Электроустановки этих домов никем не обслуживаются, их техническое состояние грозит авариями и не обеспечивает безопасность жизни и имуществу граждан.

2.5. Потери от хищений  электроэнергии в связи незаконным  подключением потребителей и  мошенничеством с приборами учета и т. д.

Это одна из наиболее существенных составляющих коммерческих потерь, которая является предметом заботы энергетиков в большинстве стран мира.

Обобщение международного и отечественного опыта по борьбе с хищениями электроэнергии показало, что в основном ими занимаются бытовые потребители. Имеют место кражи электроэнергии, осуществляемые промышленными и торговыми предприятиями, но объем этих краж нельзя считать определяющим.

Хищения электроэнергии имеют достаточно четкую тенденцию к росту, особенно в регионах с неблагополучным теплоснабжением потребителей в холодные периоды года, а также практически во всех регионах в осенне-весенние периоды, когда температура воздуха уже сильно понизилась, а отопление еще не включено.

3. Коммерческие потери, обусловленные задолженностью по оплате за электроэнергию – финансовые потери.

Данная составляющая обусловлена задержками в оплате позже установленной даты (в том числе неодновременностью оплаты за электроэнергию бытовыми потребителями – так называемой «сезонной составляющей»).

Весьма существенная составляющая коммерческих потерь электроэнергии имеет место в связи с тем, что бытовые потребители объективно не в состоянии одновременно снять показания счетчиков и оплатить за электроэнергию. Как правило, платежи отстают от реального электропотребления, что, безусловно, вносит погрешность в определение фактического полезного отпуска бытовым потребителем и в расчет фактического небаланса электроэнергии, так как отставание может составлять 1–3 месяцев и более.

В действующей методике составления баланса электроэнергии отпуск электроэнергии населению определяется по факту оплаты и принимается за 100 %.

Реально же отпуск населению совершенно иной, может быть определен весьма приблизительно и достаточно сложно прогнозируем в силу ряда причин:

- значительная часть населения, особенно в сельской местности, производит оплату с периодичностью  один раз в 2–3 месяца;

- уровень оплаты подвержен  сезонности из-за владельцев дачных  участков, осуществляющих единовременные  платежи в летний период;

- уровень коммерческих  потерь существенно возрастает  после повышения тарифов, поскольку  население завышает показания  счетчиков и оплачивает большее  количество электроэнергии по  старым, более низким тарифам. В  результате в месяц, предшествующий  повышению тарифа, полезный отпуск населению возрастает, а в последующие 1–3 месяца он ниже.

И хотя недоплачиваемый населением отпуск электроэнергии нельзя считать полностью потерянным, сложность заключается в достоверной его оценке, что может быть сделано лишь с некоторыми допущениями.

Вторая составляющая коммерческих (финансовых) потерь – долговременные, безнадежные долги и неоплаченные счета из-за:

- неудовлетворительной процедуры  востребования оплаты. Сюда же  включается часть абонентов, являющихся  злостными неплательщикам, имеющими многомесячную задолженность, которую невозможно востребовать даже по решению суда ввиду отсутствия доходов согласно заключениям судебных приставов;

- неплатежеспособности потребителей;

- плохого учета неоплаченных  счетов и управления оплатой, в том числе потери документов об оплате и т. п.

Энергетические обследования электрических сетей и энергосбытовой деятельности – наиболее эффективный метод анализа технических и коммерческих потерь.

Для определения приоритетных направлений и очередности внедрения мероприятий по снижению потерь необходим тщательный анализ энергетических балансов электрических сетей в целом и их отдельных узлов (подстанций); технического состояния, условий применения и погрешностей приборов учета электроэнергии (трансформаторов тока, напряжения и счетчиков); организации работы по внедрению мероприятий по снижению потерь. Другими словами, необходимо достаточно детальное энергетическое обследование электрических сетей.

Необходимость энергетических обследований для энергосбережения подтверждается не только опытом передовых предприятий и организаций, но и закреплена важнейшими государственными документами, а также рядом государственных стандартов.

Энергетические обследования должны проводиться в соответствии с Федеральным законом от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

В ходе обследования электрических сетей должен проводиться анализ:

- отчетных данных по балансам и потерям электроэнергии в электрических сетях, результатов расчетов технических и коммерческих потерь электроэнергии, программного обеспечения этих расчетов;

- систем коммерческого  и технического учета электроэнергии;

- организации управления сбытом электроэнергии;

- режимов работы электрических  сетей и качества электрической  энергии;

- технического состояния  основного оборудования электрических  сетей;