Предотвращение потерь электроэнергии

Потери электроэнергии — важнейший показатель эффективности работы электрических сетей и индикатор состояния всей системы энергоснабжения. По данным международных экспертов, допустимый уровень относительных потерь при передаче и распределении электроэнергии не должен превышать 4–5 %. Превышение нормативного уровня потерь означает прямые финансовые убытки для сетевой организации и сигнализирует о накопившихся технических, организационных или коммерческих проблемах, требующих немедленного решения.

Снижение потерь электрической энергии в распределительных сетях — одна из ключевых задач энергоэффективности и энергосбережения для любого предприятия, муниципалитета или управляющей компании.

Что такое потери электроэнергии в электрических сетях

Потери электроэнергии в электрических сетях — это разница между объёмом электроэнергии, отпущенной в сеть от источника питания (генерирующей установки или питающей подстанции), и объёмом электроэнергии, фактически поступившей и учтённой у потребителей.

Потери неизбежны: для перемещения электроэнергии от места производства до места потребления используется часть самой передаваемой энергии. Задача состоит в определении экономически обоснованного уровня потерь и его непревышении.

Учёт и оплата потерь регулируется Постановлением Правительства РФ от 27.12.2004 № 861 «Об утверждении Правил технологического присоединения и Правил недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии».

Классификация потерь электроэнергии

Все потери принято разделять на три основные группы.

Технические потери электроэнергии

Обусловлены физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям: часть электроэнергии необратимо преобразуется в тепло в элементах сети. Основные источники технических потерь:

• Потери в воздушных и кабельных линиях электропередачи (ЛЭП) — напрямую связаны с величиной тока и активным сопротивлением проводников. Нагрузочные потери и потери на образование коронных разрядов составляют более 80 % всех потерь в системе передачи. Именно поэтому при дальней передаче электроэнергии напряжение повышают до сотен киловольт — пропорционально снижается ток и, следовательно, потери.
• Потери в силовых трансформаторах — имеют магнитную и электрическую природу; включают потери холостого хода (в стали магнитопровода) и нагрузочные потери (в обмотках). Особенно значительны при недозагрузке или перегрузке трансформатора.
• Потери в измерительных трансформаторах тока и напряжения подстанций — относительно небольшие, но учитываемые при нормировании.
• Условно-постоянные потери — затраты на работу вспомогательного оборудования: устройств РПН, батарей конденсаторов, реакторов.

Расход электроэнергии на собственные нужды

Включает потребление электроэнергии технологическим оборудованием подстанций: системами охлаждения трансформаторов, освещением, системами обогрева, вентиляцией, охранными системами и обеспечением жизнедеятельности дежурного персонала. Этот расход фиксируется специальными учётными приборами.

Коммерческие (нетехнические) потери электроэнергии

Обусловлены несовершенством системы учёта и организации контроля за потреблением. Коммерческие потери не поддаются прямому математическому расчёту — их определяют как разницу между фактическими потерями и суммой технических потерь и расхода на собственные нужды.

Основные причины коммерческих потерь:

• хищения электроэнергии: несанкционированные подключения в обход счётчиков («навесы»), механическое или программное вмешательство в работу приборов учёта;
• погрешности приборов учёта вследствие истёкшего межповерочного интервала, неправильного класса точности или некорректного подключения;
• несоответствие показаний общедомового прибора учёта сумме показаний индивидуальных счётчиков у потребителей;
• несвоевременное снятие показаний и ошибки при расчётах.

По экспертным оценкам, коммерческие потери сосредоточены преимущественно в сетях 0,4–10 кВ, и их доля составляет около 60 % от суммарных потерь по стране.

Нормирование потерь электроэнергии

Нормирование технологических потерь электроэнергии ведётся с 2006 года. Нормативный уровень потерь не является статичным: он регулярно пересматривается на основе:

• фактического (абсолютного) уровня затрат за предыдущий период;
• анализа резервов и возможностей их снижения;
• технического состояния электрических сетей;
• структуры нагрузок и конфигурации сети.

Тариф на услуги по передаче электрической энергии формируется из двух составляющих: ставки на содержание электрических сетей и ставки на оплату технологического расхода (потерь). Тариф дифференцируется по уровням напряжения: ВН (110 кВ и выше), СН1 (35 кВ), СН2 (6–10 кВ) и НН (0,4 кВ).

Нетехническая (коммерческая) составляющая фактических потерь не компенсируется из тарифных источников — сетевая организация покрывает её из собственных средств. Это создаёт прямую экономическую мотивацию к борьбе с коммерческими потерями.

Основные причины роста потерь электроэнергии

Рост потерь в распределительных сетях обусловлен комплексом факторов:

• износ и устаревание электрооборудования: кабельных линий, трансформаторов, распределительных устройств — увеличивает активные сопротивления, ухудшает изоляцию, провоцирует утечки;
• перегрузка трансформаторов: при нагрузке выше паспортной мощности трансформатор не обеспечивает нормативные параметры на выходе, что ведёт к снижению напряжения и росту потребления у всех подключённых абонентов;
• реактивная составляющая нагрузки: наличие индуктивных и ёмкостных реактивных нагрузок увеличивает суммарный ток в сети и, соответственно, нагрузочные потери;
• несимметрия нагрузок по фазам в сетях 0,4 кВ — вызывает токи в нулевом проводе и дополнительные потери;
• снижение уровня напряжения в сетях 6–10 кВ на 5–10 % от номинала в максимум нагрузки влечёт пропорциональный рост токов и потерь в сети 0,4 кВ;
• некачественный монтаж: плохие контактные соединения, ненадёжная изоляция, повреждённые провода — локальные источники сверхнормативных потерь и риск короткого замыкания;
• климатические факторы: обледенение проводов ВЛ в зимнее время увеличивает потери на нагрев и механические нагрузки.

Мероприятия по снижению технических потерь электроэнергии

Типовой перечень технических мероприятий по снижению потерь в распределительных электрических сетях 0,4–35 кВ включает следующие направления.

Оптимизация конфигурации и режимов сети

Оптимизация режимов по активной и реактивной мощности, регулирование напряжения в распределительных узлах, оптимизация загрузки трансформаторов — приоритетные меры с высоким экономическим эффектом.

Для снижения потерь в сетях 0,4 кВ рекомендуется:

• использовать 10 кВ в качестве основного напряжения распределительной сети вместо 6 кВ;
• увеличивать долю сетей 35 кВ;
• сокращать радиус действия ВЛ 0,4 кВ и выполнять их в трёхфазном исполнении по всей длине;
• применять максимально допустимое сечение провода для адаптации пропускной способности к перспективному росту нагрузок.

Применение современных кабельных и воздушных линий

Замена голых проводов ВЛ на самонесущие изолированные провода (СИП) и защищённые провода для линий напряжением 0,4–10 кВ позволяет одновременно снизить нагрузочные потери, уменьшить число аварийных отключений и значительно затруднить несанкционированные подключения. Проектирование воздушных и кабельных линий с учётом современных требований энергоэффективности — обязательный элемент новых схем электроснабжения.

Проектирование воздушных и кабельных линий →

Замена и оптимизация загрузки силовых трансформаторов

Замена устаревших трансформаторов на современные энергоэффективные модели с улучшенными магнитными характеристиками стали позволяет сократить потери холостого хода на 20–40 %. Оптимальная загрузка трансформатора — в диапазоне 60–80 % от номинальной мощности. При недогрузке выгодно применять сезонное отключение части трансформаторов или установку трансформаторов меньшей мощности.

Проектирование трансформаторных подстанций →

Компенсация реактивной мощности

Установка батарей конденсаторов (БК) и статических компенсаторов реактивной мощности (СТАТКОМов) в узлах нагрузки позволяет:

• снизить реактивные токи в питающих линиях;
• уменьшить нагрузочные потери в кабелях и трансформаторах;
• повысить уровень напряжения у потребителей;
• разгрузить сечения питающих линий.

Компенсация реактивной мощности непосредственно у потребителей — один из наиболее экономически эффективных способов снижения технических потерь в распределительных сетях 0,4–10 кВ.

Реконструкция и техническое перевооружение электрических сетей

Реконструкция изношенных участков кабельных и воздушных линий, замена устаревших распределительных устройств и автоматики — необходимое условие поддержания потерь на нормативном уровне. Ремонт и обслуживание электрооборудования позволяет своевременно устранять дефекты, ведущие к сверхнормативным потерям.

Мероприятия по снижению коммерческих потерь

Борьба с коммерческими потерями требует системного подхода и сочетания технических, организационных и правовых инструментов.

Внедрение АСКУЭ

Автоматизированные системы контроля и учёта электроэнергии (АСКУЭ) обеспечивают дистанционное снятие показаний в режиме реального времени, выявление несанкционированных присоединений и «провалов» в учёте. Внедрение АСКУЭ — наиболее эффективный инструментарий выявления и предотвращения хищений электроэнергии. Классические приборы учёта, как правило, не позволяют своевременно зафиксировать факт хищения — АСКУЭ решает эту проблему.

Систематические инструментальные проверки

Плановые и внеплановые проверки приборов учёта включают:

• калибровку и поверку счётчиков — подтверждение метрологических характеристик и соответствия классу точности;
• контроль правильности схемы подключения трансформаторов тока и напряжения;
• проверку целостности пломб и антивандальной защиты;
• сравнительный анализ показаний групповых и индивидуальных счётчиков.

Калибровка и поверка средств измерений →

Признаки хищения электроэнергии, подлежащие контролю

• сверхнормативное расхождение между показаниями общедомового (группового) прибора учёта и суммой показаний индивидуальных счётчиков;
• поступление жалоб от потребителей на качество электроэнергии (низкое напряжение) при видимо нормальной загрузке сети;
• следы механического вмешательства в прибор учёта или его ошибочные показания;
• наличие незаконных присоединений, выявленных при визуальных обходах.

Диагностика и испытания электрооборудования как инструмент предотвращения потерь

Диагностика электрооборудования позволяет выявить скрытые дефекты, ведущие к повышенным потерям, ещё до их перерастания в аварии и значительные сверхнормативные потери. Современные методы диагностики включают:

• тепловизионный контроль кабельных линий, трансформаторов, контактных соединений и распределительных устройств;
• измерение сопротивления изоляции кабелей и обмоток трансформаторов;
• хроматографический анализ трансформаторного масла;
• частичные разряды в изоляции высоковольтного оборудования;
• измерение сопротивлений контактных соединений и соединительных муфт.

Своевременное выявление дефектов через испытания и диагностику электрооборудования предотвращает экспоненциальный рост потерь в повреждённых элементах сети.

---

Энергоаудит как основа программы снижения потерь

Энергетический аудит (энергоаудит) электрических сетей — это комплексное обследование, позволяющее установить фактический уровень потерь, выявить их структуру и разработать технико-экономически обоснованную программу мероприятий по снижению.

Программа снижения потерь по итогам энергоаудита включает три группы мероприятий:

• Организационные: оптимизация схем учёта, регламентов снятия показаний, обходов и контрольных замеров.
• Технические: реконструкция линий, замена трансформаторов, установка компенсирующих устройств, внедрение АСКУЭ.
• Мероприятия по совершенствованию систем расчётного и технического учёта: переход на приборы учёта класса точности 0,5S и выше, переустановка счётчиков на границу балансовой принадлежности.

Мероприятия программы снижения потерь имеют долгосрочную перспективу (несколько лет) и значительный совокупный экономический эффект.

Проведение энергоаудита →

Роль грамотного проектирования в предотвращении потерь

Значительная часть сверхнормативных потерь закладывается ещё на этапе проектирования систем электроснабжения: неверный выбор сечений проводников, неоптимальное расположение центров питания, игнорирование реактивной нагрузки, недостаточная мощность трансформаторов. Грамотное проектирование внешнего и внутреннего электроснабжения с самого начала задаёт правильную конфигурацию сети, снижает токи в питающих линиях и обеспечивает нормативный уровень напряжения у потребителей.

Разработка проектов внешнего электроснабжения →

Для объектов жилого и коммерческого назначения важно уже на стадии проектирования рассчитать оптимальную схему питания с учётом перспективного роста нагрузок и требований к надёжности электроснабжения.

Потери в сетях 0,4–10 кВ: особая зона внимания

Распределительные сети низкого напряжения 0,4–10 кВ — наиболее уязвимый участок с точки зрения роста как технических, так и коммерческих потерь. Именно здесь сосредоточено порядка 60 % всех коммерческих потерь в стране. Опережающий рост бытового потребления электроэнергии ведёт к росту загрузки низковольтных сетей и, соответственно, к увеличению потерь в них.

Комплексная работа с сетями 0,4–10 кВ включает техническое обслуживание, диагностику, замену проводов на СИП, установку АСКУЭ, систематические проверки приборов учёта и усиление антивандальной защиты.

Обслуживание сетей 0,4–10 кВ и освещения →