Понимание природы потерь электроэнергии в сетях требует знакомства с устройством самой системы электроснабжения. Она представляет собой комплекс элементов, каждый из которых вносит свой вклад в непроизводительные расходы энергии. Часть этих затрат связана с работой вспомогательного оборудования на подстанциях. Таким образом, полностью избежать потерь в электрических цепях практически невозможно — это неотъемлемая часть процесса передачи и распределения электроэнергии.
Виды и структура потерь
С точки зрения энергосбережения, потери в электросетях — это разница между объемом энергии, отпущенным поставщиком в сеть, и фактически полученным потребителем количеством. Для целей нормирования и анализа была разработана классификация, выделяющая три основные категории:
- Технологические (технические) потери, обусловленные физическими процессами.
- Эксплуатационные или коммерческие потери, связанные с учетом и внешними факторами.
- Фактические (суммарные) потери, представляющие собой общий объем непроизводительных расходов.
Технологические потери возникают из-за особенностей передачи: рассеяние энергии в проводах и на контактах, затраты на ионизацию воздуха (коронный разряд), а также энергопотребление вспомогательного оборудования подстанций. Коммерческие потери связаны с погрешностями приборов учета, ошибками при снятии показаний, а также с хищениями электроэнергии.
Исследования показывают, что наибольшая доля потерь (до 64%) приходится на высоковольтные линии электропередачи (ЛЭП). Значительную часть здесь составляют потери на коронный разряд (около 17%).
Фактические потери определяются как разница между притоком энергии в сеть и суммой полезного отпуска потребителям, перетоков в другие сети и энергии на собственные нужды подстанций. Для расчета относительной величины потерь (в процентах) этот результат делится на скорректированный объем поступившей энергии и умножается на 100%.
Определение нагрузки без потерь (перетоки)
В формулах расчета используется понятие «нагрузка без потерь». К ней, в частности, относят перетоки электроэнергии — объемы, передаваемые из одной энергосистемы в другую. Эти потоки учитываются отдельными приборами на стыке сетей и считаются полезным отпуском, при котором потерь в данной сети не возникает.
Собственные нужды подстанций
Энергозатраты на обеспечение работы самого оборудования подстанций выделяют в отдельную статью — «собственные нужды». Эти затраты необходимы для поддержания работоспособности ключевых объектов:
- Силовых трансформаторов и распределительных устройств.
- Административных и вспомогательных зданий.
Наибольший вклад вносят районные подстанции, где сосредоточено основное преобразующее и распределительное оборудование. Для учета этих затрат на подстанциях устанавливаются отдельные счетчики.
Типичные потребители, относящиеся к собственным нуждам:
- Системы охлаждения трансформаторов.
- Отопление, вентиляция и освещение технологических помещений.
- Наружное освещение территории подстанции.
- Оборудование для зарядки аккумуляторных батарей (АКБ).
- Системы обогрева наружных коммутационных аппаратов.
- Компрессорное и вспомогательное механическое оборудование.
- Инструмент и приспособления для ремонтных работ.
Коммерческая составляющая потерь
Коммерческие потери в первую очередь связаны с погрешностями приборов учета конечных потребителей. Однако к этой же категории относятся ошибки в биллинге (выставлении счетов) и банальные хищения электроэнергии. Ошибки при расчетах с потребителями могут возникать по нескольким причинам:
- Некорректная или неполная информация в договоре энергоснабжения.
- Ошибки в применении тарифов.
- Отсутствие регулярного контроля показаний счетчиков (частая проблема в СНТ и садовых кооперативах).
- Неточности при корректировке ранее выставленных счетов.
Проблема хищений электроэнергии остается актуальной. Эти противозаконные действия особенно обостряются в зимний период в регионах с проблемным теплоснабжением, что подчеркивает взаимосвязь различных видов ресурсных потерь.
Основные причины утечек электроэнергии
Для грамотного расчета и снижения потерь необходимо понимать их физические причины. Источники технологических потерь можно разделить по элементам сети:
- Силовые трансформаторы. Основные потери происходят в ферромагнитном сердечнике и обмотках, где электрическая энергия преобразуется в тепло.
- Воздушные и кабельные линии. Потери возникают из-за нагрева проводников током и утечек на коронный разряд (для ВЛ).
- Коммутационное и измерительное оборудование.
Величина потерь зависит от режима работы сети. В режиме холостого хода они относительно постоянны. При подключении нагрузки потери становятся переменными и зависят от величины тока, которая меняется в течение суток и сезонов. Поэтому для оценки часто используют данные за продолжительный период, например, месяц.
Понятие нормативного показателя
Норматив потерь — это экономически обоснованная величина, утвержденная для определенного периода. При его установлении детально анализируются все составляющие: технологические, коммерческие и расходы на собственные нужды. На основе этого анализа вычисляется фактическое значение и разрабатываются меры по его оптимизации.
Важно отметить, что норматив не является раз и навсегда заданной величиной — он регулярно пересматривается и корректируется с учетом изменений в сети и применяемых технологиях.
Кто платит за потери электричества
Ответ на вопрос об оплате потерь зависит от их вида. Технологические потери, являющиеся неизбежными затратами на передачу, фактически оплачиваются всеми потребителями. Их стоимость закладывается в тариф на электроэнергию. Таким образом, каждый абонент, оплачивая счета, косвенно компенсирует эти расходы сетевой компании.
Что касается коммерческих потерь, то превышение их фактического объема над утвержденным нормативом обычно ложится на баланс самой сетевой или сбытовой компании, отпускающей энергию.
Способы снижения потерь
Сократить общие потери можно, воздействуя на обе их составляющие — технологическую и коммерческую. Для снижения технологических потерь применяется комплекс мер:
- Оптимизация схем и режимов работы электрических сетей.
- Анализ статистики нагрузок и выявление «узких» мест.
- Компенсация реактивной мощности для снижения нагрузочных токов.
- Оптимизация загрузки трансформаторов и выравнивание нагрузок по фазам.
- Модернизация оборудования, замена изношенных проводов, применение более эффективных трансформаторов.
Эти мероприятия не только снижают потери, но и способствуют повышению качества электроэнергии и надежности снабжения.
Методика и пример расчета
На практике для оценки потерь используются различные методики, различающиеся по точности и трудоемкости:
- Оперативные (приближенные) расчеты.
- Посуточные вычисления.
- Расчет потерь за период максимальных нагрузок.
- Использование обобщенных (удельных) показателей.
Детальные официальные методики приведены в соответствующей нормативно-технической документации.
Рассмотрим упрощенный пример оперативного расчета потерь в фидере линии 0.4 кВ, питающемся от трансформаторной подстанции (ТП).
Суть метода: измеряется падение напряжения в самой удаленной точке линии при максимальной нагрузке. Относительные потери энергии (в % от отпущенной в линию) можно оценить по формуле:
W = 0,7 * Kн * ΔU * t / T, где:
- Kн — коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки по фазам.
- ΔU — относительное падение напряжения в удаленной точке (в %).
- T — время, за которое рассматривается отпуск энергии (часы).
- t — время максимальных потерь (характеризует заполнение графика нагрузки).
Подставив в формулу типовые значения параметров для конкретного фидера (например, из справочных таблиц для ТП-4), можно получить оценочную величину технологических потерь, которая в данном примере составила 11,4%.
Сегодня для расчетов доступны как специализированное программное обеспечение, так и многочисленные онлайн-калькуляторы, позволяющие выполнить оценку с различной степенью детализации.
