CC BY
351
УДК 621.316.9
П. Ю. КРАСОВСЬКИИ (Нацюнальний гiрничий унiверситет Укра!ни, Днiпропетровськ)
СКЛАДОВ1 ВТРАТ ЕЛЕКТРОЕНЕРГП В ЕЛЕМЕНТАХ СИСТЕМ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
Виконано анал1з основних складових втрат електрично!' енерги в елементах систем електропостачання й представлена !хня класифшащя.
Выполнен анализ основных составляющих потерь электрической энергии в элементах систем электроснабжения и представлена их классификация.
The analysis of the basic components of electric power losses in elements of the power supply system is carried out and their classification is proposed.
Одшею з характерних особливостей функ-щонування електричних систем е те, що кшь-юсть вироблено! енергii завжди дорiвнюе кшь-костi спожито!, тобто в кожний момент часу юнуе точний баланс для активно! та реактивно! енерги i потужностi. Транспортування i пере-творення електрично! енергii завжди вщбува-еться з витратами само! енерги. Внаслщок цьо-го !! деяка частина витрачаеться на транспортування по лшях електропередач i перетворення в трансформаторах. Для бiльш чггкого розумш-ня фiзичних явищ, що вщбуваються в електричних мережах, поряд з виразом «втрати електроенергп», широко вживаеться термiн «витрати електрично! енергii в електричних мережах на !! транспортування», «транспортнi витрати електроенергп» або «технологiчнi витрати електроенергп». Рiвень цих втрат визначаеться кшь-кiстю передано! енерги, параметрами проводiв i трансформаторiв, рiвнями напруг у центрах живлення, наявшстю пристро!в компенсацii реактивно! потужностi - тобто техшчним станом мереж i рiвнем !х експлуатацii. Для скоро-чення цей вид втрат в подальшому буде назива-тися техшчними втратами i означати витрати електроенергii в елементах мереж при !! передач^ розподiленнi i перетвореннi.
Технiчнi втрати електроенергп обумовленi фiзичними втратами передачi i розподiлення електроенергii. Технiчнi втрати включають втрати холостого ходу в трансформаторах, в батареях статичних конденсаторiв i компенсаторах, в шунтуючих реакторах, синхронних компенсаторах (умовно-постiйнi втрати), а та-кож навантажувальнi втрати на на^в дротiв при передачi по ним енерги (умовно-змшш втрати). До техшчних також вiдносять втрати на корону в лшях.
Р1вень техшчних втрат залежить вщ режиму роботи, складу працюючого обладнання i змши його технiчного стану в процес експлуатацi!, а також клiматичних умов.
1нша частина втрат, зумовлена станом коме-рцiйного облiку електроенергi!, називаеться комерцiйними втратами. Це врахована з похиб-кою (додатною чи вщ'емною) частина корисно вiдпущено! електроенергi!. Похибка е наслщ-ком точностi вимiрювання електроенергi! i роз-рахункiв зi споживачами [1].
Комерцiйнi втрати електроенергп на прак-тицi включають наступи складовi:
АЖкв =AWHB
+ AWTB +AW
ПР '
де АЖ^ - втрати за рахунок експлуатацшно! недостовiрностi вимiрювань;
АЖТВ - втрати за рахунок точносп вимiрю-вань;
АЖШ - втрати за рахунок прямих розкра-дань.
Величина АЖНВ залежить вщ рiвня i оргаш-зацп експлуатацii систем вимiрювання. До ще! складово! можна вiднести втрати, викликаш вiдмiною режимiв роботи кiл вимiрювальних трансформаторiв вiд нормативних, помилками при зйомщ та передаваннi iнформацii i т.iн. [2].
Втрати за рахунок точносп вимiрювань (АЖ-В) обумовлеш виконанням вимiрювань приладами i системами, точнiсть вимiрювань яких за паспортними даними не вщповщае по-трiбним регламентам. Наприклад, втрати, обумовлеш невщповщнютю класу точностi транс-форматорiв струму, напруги електролiчильни-юв вимогам ППЕ, державним i галузевим нормам i стандартам i т.iн. [4].
Втрати за рахунок прямих розкрадань (АЖПР ) обумовленi навмисними змiнами в ко-
лах вимiрювальних трансформаторiв струму, напруги, вимiрювальних колах i електролiчи-льниках; шдключенням приймачiв електроенерги в обхщ електролiчильникiв, а також змiна даних в iнформацiйних системах з метою пере-кручення величини вимiрювання. Ця складова може бути обумовлена вщсутшстю оргашзаци i контролю несанкцiонованого доступу до вим> рювальних та шформацшних систем облiку об-сягiв електроенерги.
Кожний з цих видiв втрат - техшчних i комерцшних - мае свiй обгрунтований рiвень. Наприклад, у дiючих мережах обгрунтований рiвень технiчних втрат - це !х вiдносне значен-ня, розраховане для визначеного часу по юну-ючих навантаженнях вiдповiдно до схем i па-раметрiв мереж1, яю вiдповiдають реалiзацil всiх економiчно обгрунтованих технiчних i ор-ганiзацiйних заходiв по зниженню втрат електроенерги. Тобто ця величина дорiвнюе рiзницi мiж фактичними технiчними втратами в мереж i загальним ефектом вщ впровадження всiх технiко-економiчно обгрунтованих заходiв зi зниження втрат.
Найбiльш поширеним напрямом економи електроенерги е зниження втрат електроенерги в елементах системи електропостачання: у си-лових трансформаторах усiх ступешв напруги, у лiнiях електрично! мереж1, у реакторах, в установках реактивно! потужносп, що компен-сують. Велик рiзнобiчнi можливостi економи електроенерги реалiзуються заходами, якi мож-на шдроздшити на конструктивнi й експлуата-щйш [5].
До конструктивних заходiв вщносяться по-силення мережi шляхом введення нових лан-цюгiв електроживлення, замша декшькох трансформаторiв бiльш потужним, замша ра-нiше обраних проводiв лшш проводами бшь-шого перетину, установка пристро!в, що ком-пенсують реактивну потужнiсть (КУ), бiля еле-ктроприймачiв для розвантаження мережi вiд реактивно! потужносп та для пiдвищення рiв-нiв напруги, переклад мереж на наступи сту-пенi номiнально! напруги: 380 на 660 В, 6 на 10 кВ, 10 на 20 кВ.
Експлуатацшш заходи щодо зниження втрат, як заходи, що не вимагають додаткових кашталовкладень, повинш здiйснюватися в першу чергу. У заводських мережах для економи електроенерги в процес !хньо! експлуатацп необхiдно забезпечувати рiвномiрнiсть заван-таження обох ланцюпв живильно! мережi — трансформаторiв 1 лiнiй зовнiшнього електропостачання — своечасним перерозподшом на-
вантаження мiж секцiями, своечасне вщклю-чення малозавантажених трансформаторiв це-хових трансформаторних шдстанцш для змен-шення втрат у стал^ максимально можливе пiдвищення рiвня експлуатацiйно! напруги (крiм освiтлювального навантаження) правильною установкою вщгалужень трансформаторiв з переключенням без напруги (ПБЗ) 1 рацюна-льним використанням регулювання пiд напру-гою (РПН) головних трансформаторiв ГПП, усунення розходження напруги на секщях роз-дiльно! мереж заводу, своечасне включення 1 вщключення КУ, правильну органiзацiю облiку витрати електроенерги [3]. Нижче розгляда-ються тiльки експлуатацiйнi заходи щодо зниження втрат у промислових електромережах.
У розподшьних мережах промислових шдприемств застосовуеться глибоке секщону-вання при роздшьнш роботi секцiй шин розподшьних пунктов на вс1х рiвнях напруги розпо-дiльно! мережа При такш схем1 виникае нерiв-номiрнiсть навантаження в лiнiях 1 трансформаторах, рiзниця напруг на секщях 1 в результат - додатковi втрати потужностi. Для зменшення цих втрат необхщно перевiряти 1 забезпечувати рiвномiрнiсть навантаження сек-цiй. Для перевiрки рiвномiрностi на практицi застосовують короткочасне включення секцiй на паралельну роботу включенням секцiйних вимикачiв. Переключаючи в мережах навантаження з бшьш завантажено! секцi! на менш за-вантажену, домагаються зниження перетшання через секцiйний апарат до мшмуму.
Втрати електроенергi! в лiнiях електрично! мережi складають значну частину сумарних втрат у всш системi електропостачання. Одним iз заходiв щодо зменшення втрат у лшях е включення в роботу вс1х лiнiй: у схем! не повинно бути лшш тшьки резервних.
Рекомендуеться включення трансформато-рiв на постшну паралельну роботу за наявносп технiчно! можливостi тако! роботи зi струму КЗ 1 за умовами роботи захисту - це розглядаеться як ддачий захисту щодо зниження втрат електроенерги та з полшшення якосп електроенергi!.
Досвiд передових шдприемств, показуе, що зниження комерцшних втрат - це тривала i ва-жка робота, що потребуе постшно! уваги i пи-льносп, значних матерiальних засобiв на орга-нiзацiю i удосконалення облiку електроенерги, на розрахунки i аналiз техшчних втрат, на створення шформацшно! системи по спожива-чах електроенергi!. Послаблення уваги до зниження комерцшних втрат навггь на короткий перюд неминуче призводить до !х зростання.
Найбшьш перспективним ршенням про-блеми зниження комерцшних втрат електроенерги являсться розробка, створення i широке застосування автоматизованих систем контролю i комерцiйного облiку електроенерги (АСКОЕ), щшьна iнтеграцiя цих систем з про-грамним i технiчним забезпеченням автоматизованих систем диспетчерського керування (АСДК) з використанням надшних канатв зв'язку i передачi шформаци. Однак ефективне упровадження АСКОЕ - задача довгострокова i дорога, рiшення яко! можливе лише шляхом поетапного розвитку. На сьогодшшнш же день до першочергових задач розвитку систем обл> ку вщносяться :
- здiйснення комерцшного облiку електроенерги (потужностi) на основi розроблених для енергооб'eктiв i атестованих методик виконан-ня вимiрювань;
- перiодична калiбровка (перевiрка) лiчи-льникiв i^^^mm! системи з метою визначен-ня !х похибки;
- замша шдукцшних лiчильникiв на елект-роннi лiчильники;
- утворення нормативно! i технiчно! бази для перюдично! перевiрки вимiрювальних трансформаторiв струму ТС i напруги ТН в ро-бочих умовах експлуатацi! з метою ощнки !х фактично! похибки;
- утворення нормативно! i технiчно! бази для упровадження приладiв облiку електроенерги з передплатою;
- удосконалення правово! основи для за-побiгання крадiжок електроенергi!, пiдвищення громадянсько! i карно! вiдповiдальностi за цi крадiжки.
Важливе значення на стадi! втiлення заходiв зi зниження комерцiйних втрат електроенерги в мережах мае так званий людський фактор, шд яким розумiеться:
- навчання i пiдвищення квалiфiкацi! персоналу;
- усвiдомлення персоналом важливосп для пiдприемства в цiлому i для кожного його роб> тника ефективного ршення поставлено! задачi;
- мотиващя персоналу, моральне i матер> альне стимулювання;
- зв'язок з громадськiстю, широке оповь щення про цiлi i задачi зниження комерцiйних втрат, очшуваних i отриманих результатах.
При довгостроковш експлуатацi! лiнiй елек-тропередач втрати енерги в них навiть при не-змiнному навантаженнi зростають. Одна з причин - змша конф^ураци окремих дiльниць ЛЕП i в зв'язку з цими змшами розрахункових
значень еквiвалентних onopiB. З шших можли-вих причин слщ вiдмiтити:
- зменшення поперечного перетину i зб> льшення довжини пpoвoдiв, обумовленого ïx залишковою дефopмацieю внаслщок дiï вггро-вих, ожеледевих та шших навантажень;
- кopoзiя пpoвoдiв ЛЕП при впливi на них piзниx клiматичниx фактopiв, в тому чи^ кис-лотних дoщiв, вологосп, пiдвищенoï темпера-тури, сoнячнoï pадiацiï, також приводять до зниження ïx активного поперечного перетину;
- збшьшення питомого опору матеpiалу пpoвoдiв ЛЕП, викликаного змшою ik структу-ри (старшням) i залишковою дефopмацieю («наклепом»);
- попршення теxнiчнoгo стану iзoлятopiв, викликае появу вiднoснo великих стpумiв вито-
ку.
При дoвгoстpoкoвiй експлуатацп електрично!' меpежi ïï навантаження практично завжди змiнюeться (зменшуеться або збшьшуеться). Це призводить до змши спoживанoï електроенерги споживачами цieï меpежi i змiни величини та структури втрат електроенерги. Для прикладу розглянуто електричну мережу зi сталою схемою, яка розрахована на вщпущену в мережу енерпю 2000 тис. кВт-год на piк. Вiдпoвiднo до фiзичниx явищ, абсолютне значення втрат вщ навантаження буде змiнюватися пропорцшно квадрату змiни сили струму, а умовно-постшш втрати залишатимуться незмiнними; значно бшьший iнтеpес становить змiна вщносних значень втрат. При малих навантаженнях i вщпо-вiднo малому значенш вiдпущенoï електроенерги у меpежi (до 1300 тис. кВт-год на piк) голо-вну частину втрат становлять втрати у трансформаторах i з них - умовно-постшш. При збшьшенш навантаження частка умовно-постшних втрат зменшуеться вiд 24 до 4 %, а загальш втрати у меpежi - вiд 25 до 7,3 %. Втрати вщ навантаження у цьому дiапазoнi змши навантаження зростають вщ 1,0 до 1,5 %.
Якщо кiлькiсть вiдпущенoï у мережу електроенерги становить 1300...3400 тис. кВт-год, загальнi втрати описуються пологою кривою з мшмальним значенням втрат 6,3 % при кшько-стi вiдпущенoï електроенерги 2000 тис. кВт-год, i кiнцевим 7 % - при 3400 тис. кВт-год. Умовно-постшш втрати знизяться вщ 3,9 % до 1,3 %, а втрати вщ навантаження збшьшаться вщ 1,5 до 2,6 %.
При змш кшькосп вiдпущенoï електроенерги майже в три рази загальнi втрати вщ 7,3 % знизилися до 6,3 %, а по^м зросли до 7,0 %,
тобто функщя загальних втрат мае мшмум, а змша функцiï бiля точки мшмуму дуже пов> льна. Це дозволяе визначити величину загальних втрат 6,3 % для ^eï мережi як оптимальну. Вщповщно оптимальною буде i структура втрат: 1,9 % - у проводах лшш i 4,4 % - у трансформаторах, з них - 2,8 % - умовно-постшш, 1,6 % - втрати вщ навантаження.
Таю описують змiну втрат у кожнш
лiнiï. Хiд кривих залежить вщ спiввiднoшення характеристик лши (довжини, плoщi поперечного перерiзу проводу) i трансфoрматoрiв (ю-льюсть, установлена пoтужнiсть).
При розрахунках втрат електроенергп у дь ючих електричних мережах слщ звертати увагу на такий характер змши величини i структури втрат; доцшьно розглядати також змiну втрат електрoенергiï у мереж по мiсяцях протягом року.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Кудрин, Б. И. О потерях электрической энергии и мощности в электрических сетях [Текст] / Б. И. Кудрин // Энергетика. - 2003. - № 2. - С. 3.
2. Потери электроэнергии в электрических сетях енергосистем [Текст] / В. Э. Воротницкий и др.
- М.: Энергоатомиздат, 1983. - 368 с.
3. Маркович, М. М. Режимы энергетических систем [Текст] / М. М. МАркович. - М.: Энергия, 1969. - 352 с.
4. Инструкция по расчету и анализу технологического расхода электроэнергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений [Текст]. - М.: СПО «Союзтехэнер-го», 1987.
5. Потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем [Текст] / под ред. В. Н. Казанцева.
- М.: Энергоатомиздат, 1983.
Надшшла до редколегп 18.03.2009.
