Фактические потери электроэнергии при ее передаче в распределительных сетях (РЭС)—интегральный показатель эффективности работы энергопередающей компании.

От величины потерь электроэнергии зависят

  • себестоимость передачи и распределения электроэнергии;
  • уровень напряжения в наиболее удаленной точке сети в режиме максималь- ных нагрузок;
  • степень отклонения от оптимальных схемы электрической сети и режима ее работы;
  • коэффициент запаса по передаваемой мощности наиболее загруженной контролируемой магистральной линии, питающей РЭС;
  • величина розничных тарифов на электроэнергию;
  • напряженность энергетического баланса облэнерго;
  • степень полезного использования отпущенной с Энергорынка электроэнергии;
  • объем фонда материального поощрения работников РЭС, облэнерго;
  • расход топлива в генерирующих компаниях.

Поэтому естественно стремление снижать фактические потери электроэнергии при ее передаче и распределении с помощью мероприятий по снижению потерь, например, таких

  • для сетей 0,38-10 кВ: замена марки изношенных (перегруженных) проводов; изменение длины линий; отключение старых или подключение новых линий к распределительным трансформаторам (РТ); изменение числа участков разветвленных линий; переход на систему «глубокий ввод» 10/0,4 кВ с целью снижения длины линий 0,38 кВ; перевод линий на более высокое напряжение; замена недогруженных (перегруженных) или подключение новых РТ; выбор количества, мощности и мест установки компенсирующих устройств (КУ) и др;
  • для сетей 35-154 кВ: развитие сетей 35-154 кВ с целью приближения центров питания к потребителям и снижения длины фидеров 10 кВ; перевод линий на более высокое напряжение; проверка эффективности внедрения однотрансформаторных подстанций 35-154 кВ с автоматическим резервированием по сети 10 кВ с целью снижения потерь холостого хода и повышения надежности электроснабжения; замена (отключение) недогруженных (перегруженных) трансформаторов; снижение расхода электроэнергии на СН подстанций; установка КУ и др.

Мероприятия по снижению потерь достаточно дороги, поэтому желательно знать

  1. целесообразно ли в данном конкретном случае снижать потери электроэнергии?
  2. если да, то до какой величины?
  3. что является критерием эффективности мероприятий по снижению потерь?

В настоящее время расчеты сравнительной эффективности различных вариантов мероприятий и выбора наиболее приемлемого из них (решается, по сути, оптимизационная задача) производится с помощью стоимостных показателей (приведенных затрат, прибыли). Однако отсутствует детальный анализ влияние мероприятий по снижению потерь на показатели надежности электроснабжения, качества электроэнергии, экономичность передачи и распределения электроэнергии, что можно осуществить лишь в процессе компютерного моделирования при определенных условиях.

Постановка задачи

Структура фактических потерь электроэнергии при ее передаче в распределительных сетях может быть представлена в виде

, (1)

где ,,—фактические, нормативные, сверхнормативные потери электроэнергии соответственно.

В формуле (1) фактические потери электроэнергии—это отчетные потери, определяемые с помощью счетчиков как разница между поступлением электроэнергии в сети и полезным отпуском (реализацией) энергии собственным потребителям и транзитом энергии в соседние структуры.

Нормативные потериграничный показатель экономичности передачи и распределения электроэнергии при выполнении определенных регламентированных условиях эксплуатации [1]. Нормативные потери определяются расчетным путем и используются при формировании розничных тарифов на электроэнергию.

В качестве регламентирующих условий эксплуатации в работе приняты следующие.

а) Согласно ГОСТ 13109-97 не менее 95% нерегулярных случайных колебаний фазных напряжений в контролируемых узлах должны находиться в интервале (рис. 1)

Рис. 1. Гистограмма случайной величины отклонения фазных напряжений в контолируемом узле нагрузки.

. (3)

б) Число кратковременных отключений продолжительностью не более часов в год не должно превышать согласованные с потребителями заданные значения,

; (4)

.

Сверхнормативные (дополнительные) потери в формуле (1) вызываются нарушениями технологии передачи и распределения электроэнергии в условиях эксплуатации, такими, например, как

  • случайная несимметрия токовой нагрузки фаз линий [2];
  • износ оборудования (линий, трансформаторов) [3];
  • потоки избыточной реактивной мощности [3];
  • потоки неучтенной, неоплаченной электроэнергии, обусловленные несанкционированным отбором [3];
  • нелинейноть ТРЭ;
  • неполнофазные режимы работы линий электропередачи [4];
  • аварийные переключения в распределительной сети [5];
  • недоучет потребления электроэнергии из-за погрешностей измерительного комплекса [6] и др.

Эти нарушения ухудшают основное назначение распределительных сетей: надежное, качественное и экономичное электроснабжение потребителей, нарушают Закон Украины «Про електроенергетику» [8] и вызывают экономический ущерб.

Алгоритм выбора мероприятий по снижению потерь

  1. Выявить нарушения технологии передачи и распределения электроэнергии в РЭС: например, степень износа оборудования зависимосит от срока его эксплуатации; состояние источников реактивной мощности определяет величину потоков избыточной реактивной мощности и т. д.
  2. С помощью табл. (см. ниже) выбрать адекватные мероприятия, вставить их в расчетную схему и провести с помощью программного комплекса расчеты режима сети до выполнения условий (2)—(5). В этом случае, согласно (1), будут скомпенсированы сверхнормативные потери и величина фактических потерь станет приблизительно равна нормативным потерям .

Условия проведения расчетов

  1. Нагрузка сети задается не средними мощностями, а средними фазными токами.
  2. Линии могут содержать в общем случае 3, 2 или одну фазу.
  3. Расчетный режим сбалансирован.
  4. Часть информации (например, токовая нагрузка фаз линий, сопротивление линий, напряжение в узлах нагрузки и др.) представлена в вероятностном виде.
  5. Ввод графической информации и компьютерное моделирование производится с помощью специализированного програмного обеспечения Энерголокатор.


Таблица. Причины сверхнормативных потерь электроэнергии и мероприятия по их снижению

п/п

Причина сверхнормативых потерь электроэнергии

Мероприятие по снижению сверхнормативных потерь электроэнергии

1.

Износ оборудования (линий, трансформаторов и др.)

Замена физически изношенных

• стальных проводов на сталеалю-

миниевые;

• трансформаторов на новые и др.

2.

Систематическая и вероятностная несимметрия токовой нагрузки фаз линий

Симметрирование нагрузки фаз линий:

• периодическое перераспределение нагрузок между фазами;

• установка симметрирующих тиристорных устройств;

• замена нулевого провода на провод большего сечения.

3.

Потоки избыточной реактивной мощности

Установка регулирующих и компенсирующих устройств:

• БСК;

• трансформаторов с РПН;

• шунтирующих реакторов;

• СК

4.

Несанкционированный отбор электроэнергии

• АСКУЭ БП;

• Биллинг;

• Социальная норма потребления электроэнергии

5.

Неполнофазные режимы работы линий электропередачи

Замена нулевого провода на провод большего сечения

6.

Аварийные переключения в распределительной сети

В зависимости от категории потребителей:

• АПВ;

• АВР;

• резервные перемычки;

• петлевые схемы;

• переход на систему «глубокий ввод» 10/0.4 кВ.

7.

Недоучет потребления электроэнергии из-за погрешностей измерительного комплекса

Учет погрешностей элементов измерительного комплекса (ТТ и ТН) в зависимости от нагрузки [6]

Программное обеспечение

Моделирование случайных процессов, применяемых к исследованию режимов работы электросети – это немалый объем вычислительных задач, для решения которых создавалась специализированное программное обеспечение Энерголокатор. Помимо создания алгоритмов моделирования, одной из главных целей разработчиков было также и создание привычной для инженеров и специалистов отрасли программной среды, взаимодействие с которой было бы максимально удобным и продуктивным. Для этого при разработке Энерголокатор использовались только проверенные временем и хорошо зарекомендовавшие себя наработки в области создания интерфейсов программного обеспечения. Также учитывалась специфика работы отделов энергопередающих компаний, занимающихся режимными расчетами.

Энерголокатор – это интегрированный графический, аналитический и расчетный программный комплекс, способный помочь сотрудникам энергопередающих компаний автоматизировать значительный объем работ, связанных с расчетами режимов работы электросетей. Программа позволяет:

  • провести пофидерный поэлементный расчет потокораспределения в электросетях;
  • выявить долю потерь электроэнергии при ее передаче конечным потребителям;
  • выявить уязвимые места в схемах электросетей, где могут нарушаться нормативные режимы эксплуатации электроэнергетического оборудования;
  • выявить участки электросети, где качество передаваемой электроэнергии не соответствует регламентированным условиям;
  • помочь спланировать и обосновать мероприятия по снижению потерь.

Среди графических возможностей программы:

  • интерфейс программы, обладающий удобной навигацией по дереву схем электросетей, параметрам элементов электросетей, учетной информации и событиям элементов электросетей;
  • удобный редактор схем электросетей со встроенной базой данных элементов электроэнергетического оборудования;
  • журнал сообщений и ошибок, выявленных в результате редактирования, анализа и расчета.

Программа автоматически проанализирует схему на наличие необходимой для расчета информации, а также выполнит проверку на:

  • соответствие напряжений и направлений токов в узлах схем электросети;
  • наличие замкнутых контуров в схемах электросети.

Энерголокатор обладает возможностью производить следующие типы расчетов:

  • расчет установившегося режима с учетом случайной несимметрии нагрузки фаз линий; износа оборудования; избыточных потоков реактивной мощности;
  • расчет реальных объемов потребленной населением электроэнергии;
  • расчет объема несанкционированного отбора электроэнергии;
  • проверка качества электроэнергии (по напряжению) и отсутствия нарушений электроснабжения потребителей по вине электропоставщика;

При всех типах расчетов учитываются переключения в схемах электросетей, если таковые были отмечены в таблице событий соответствующих элементов электросети.

Практически отсутствует ограничение на количество центров питания в схемах электросетей. Т.е. с помощью программы Энерголокатор могут быть рассчитаны схемы электросетей любой сложности даже с большим количеством центров питания и переключений в расчетном периоде.

ВЫВОДЫ

  1. Снижение потерь электроэнергии достигается исключительно с помощью целенаправленных мероприятий по компенсации определеннных нарушений технологии передачи и распределения электроэнергии, вызывающих сверхнормативные потери электроэнергии.
  2. Критерием эффективности мероприятия по снижению потерь электроэнергии является надежное, качественное и экономичное электроснабжения потребителей, которое обеспечивается при нормативном значении потерь электроэнергии на ее передачу и распределение.
  3. Использование только стоимостных показателей (прибыли, приведенных затрат) при выборе мероприятий по снижению потерь не гарантирует надежное, качественное и экономичное электроснабжение потребителей.

Литература

  1. Гольстрем В.А., Кузнецов Ю.Л. Справочник по экономии топливно-энергетических ресурсов.-Киев..”Техніка”,1985.
  2. Дерзкий В.Г., Скиба В.Ф Моделирование несимметрии нагрузки фаз линий в расчетах потерь электроэнергии при ее передаче в условиях неопределенности // Энергосбережение•Энергетика•Энергоаудит.-2007.-№ 6.
  3. Дерзкий В.Г,.Скиба В.Ф. Обоснование уровня нормативных потерь электроэнергии в распределительных сетях //Энергетические сети и системы.-2007.-№6
  4. Дерзкий В.Г., Скиба В.Ф. Потери электроэнергии и напряжения в сетях 0,38 кВ при неполнофазных режимах работы в условиях неопределенности //Енергетика та електрифікація.-2008.-№ 8.
  5. Дерзкий В.Г.,.Скиба В.Ф. Влияние переключений в сетях 10(6) кВ на величину технических потерь электроэнергии //Энергосбережение•Энергетика•Энергоаудит.-2008.-№6.
  6. Лях В.В., Квицинський А.О. Оцінка втрат електроенергії при влаштуванні обліку з використанням вимірювальних трансформаторів//Новини енергетики.-2002.-№ 7.
  7. Железко Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях.―М.: Энергоатомиздат, 1989.
  8. Закон України "Про електроенергетику" (редакція від 11.05.2005).