Официальный сайт — mrsk-1.ru Основные причины потерь электроэнергии
Разобравшись со структурой, перейдем к причинам, вызывающим нецелевой расход в каждой из перечисленных выше категорий. Начнем с составляющих технологического фактора:
Потери в силовых трансформаторах подстанций
Нецелевой расход в других элементах не входит в данную категорию, ввиду сложностей таких расчетов и незначительного объема затрат. Для этого предусмотрена следующая составляющая.
Учитывая последний фактор, следует учитывать затраты электроэнергии на расплавление льда.
Энергопотери — неизбежная часть процесса электропередачи, но задачи по их сокращению не теряют своей актуальности. Сейчас общий уровень энергопотерь в России составляет около 10%. Эксперты поясняют, каким образом его можно минимизировать.
Сегодня в состав энергопотерь входят технические потери в линиях электропередачи и оборудовании и нетехнические (коммерческие), связанные с хищениями электроэнергии. Как отмечает Валерия Минчичова, доцент департамента мировой экономики и международного бизнеса Финансового университета при правительстве РФ, общий объем всех энергопотерь должен составлять максимум 10%, а в идеале не более 3–5%. При этом 4% потерь при транспортировке энергии — один из целевых показателей Энергетической стратегии России до 2035 года. Сегодня общие потери электроэнергии в России составляют около 10%, в Канаде — 6,3%, в Японии — 5%, в Германии — 7,6%, в США — 6,5%, в Финляндии — 6,7%, правда, в Норвегии — 16,3%.
Сергей Сизиков, генеральный директор «Донэнерго», приводит данные: в 2020 году потери в среднем по России составили около 10,25%, что на 0,1–0,2% меньше, чем в 2019 году.
Как отмечает Артем Евланов, генеральный директор ООО «ИНТЭК-Строй», в целом потребление электроэнергии в 2020 году снизилось на 2,1% по сравнению с предыдущим годом и составило 1 033 718,4 млн кВт•ч (в 2019 году — на 25 643,2 млн кВт•ч больше). При этом большинство регионов России отчиталось об энергоэффективности своих сетей. Например, в Московской области за прошлый год сокращение потерь электроэнергии составило 267 млн кВт•ч, на 713 млн рублей. В Новосибирской и Ленинградской областях технологические потери ресурса сократились в среднем на 11,6 млн кВт•ч, или на 11%.
По итогам 2020 года уровень потерь электрической энергии в сетях в группе «Россети» составил 8,64% (в 2019 году — 8,58%). «При этом фактический объем потерь снижен от планового на 2109,52 млн кВт•ч, что связано со снижением поступления электроэнергии в сеть, вызванного пандемией COVID-19, реализацией сделки ОПЕК+, вводом потребителями собственной генерации»,— поясняет Александр Захаров, доцент кафедры организационно-управленческих инноваций РЭУ им. Плеханова.
В 2020 году «Россети Ленэнерго» реализовали комплекс технических и организационных мероприятий, направленных на снижение потерь в электрических сетях. Результатом стало снижение потерь электроэнергии на 120 млн кВт•ч по сравнению с показателями 2019 года.
Потери электроэнергии АО «Донэнерго» при плановом значении 1042 млн кВт•ч фактически в 2020 году снизились на 115,7 млн кВт•ч и составили 926,3 млн кВт•ч. В процентном соотношении к приему электроэнергии потери составили 16,3%, что на 1,46 % ниже плана. К соответствующему периоду прошлого года абсолютная величина потерь снизилась на 62,5 млн кВт•ч, в процентном соотношении произошло снижение на 0,8%.
В упрощенном понимании любую электрическую сеть представляют как минимум три компоненты:
Абстрагируясь от этой идеальной схемы, представим сотни, а то и тысячи километров проводов, десятки подстанций и сложное технологическое оборудование которые представляют собой связующее звено между первыми двумя участниками сети. На каждом из звеньев этой сложной цепочки неизбежно возникают нецелевые затраты выраженные в потерях электроэнергии. Таким образом, мы подходим к определению потерь, которые представляют собой разницу отпущенной электроэнергии потребителям и фактическим количеством переданной электроэнергии. Перед поставщиками электроэнергии стоит задача снижения потерь до экономически обоснованного уровня, не превышающего нормативы потерь.
Потери электроэнергии имеют различную природу, они бывают вызваны как физическими явлениями, что характерно для нормативных технологических потерь и зависеть от человеческого фактора при хищениях электроэнергии. Итак, все потери можно разделить на три категории:
Технологические потери – самая обширная категория, имеющая максимальный удельный вес в общем объеме потерь. Данную категорию представляют потери, связанные с передачей производителями электроэнергии своей продукции посредством воздушных линий (ЛЭП). Основными ее составляющими являются нагрузочные потери и потери за счет образования коронных разрядов, на которые уходит более 80% всех потерь, остальные 20% приходятся на потери в остальном технологическом оборудовании (потери трансформаторов напряжения, потери холостого хода и т.д.).
Причинами таких потерь можно назвать:
Вторая категория потерь характеризуется расходом электроэнергии, необходимой для питания технологического оборудования подстанций, удовлетворения нужд персонала. Учет такого потребления электроэнергии ведется с помощью специальных учетных приборов.
Причинами коммерческих потерь зачастую бывают:
Для выявления причин и снижения нецелевых затрат, поиска источников экономии и выявления скрытых резервов периодически производятся расчеты нормативов потерь.
Компенсация потерь зависит от их категории. Для первых двух случаев (технологические потери и производственные издержки) оплата потерь ложится на плечи потребителя электроэнергии путем корректировки тарифов. В случае превышения нормативов коммерческих потерь, последние негативным образом отражаются на прибыли поставщика электроэнергии. Не случайно предприятия поставляющие электроэнергию ведут контроль над несанкционированными подключениями, содержат штаты контролирующих подразделений, внедряют системы автоматического сбора и обработки данных.
Заполните форму обратно связи ниже, наши специалисты свяжутся с Вами, проконсультируют, расскажут про возможные способы решения Вашей задачи.
Потери имеют место при передаче электроэнергии в каждой цепочке электросети.
Фактические (их иногда называют — отчетные) потери всегда вычисляются как разность электроэнергии, которая поступила в сеть и энергии, переданной из сети потребителям.
Эти потери имеют следующие виды, а именно потери в элементах сети, имеющие физический характер; расходование энергии на обеспечение работоспособности техники, установленной на трансформаторных и иных подстанциях и обеспечивающих передачу электроэнергии; погрешности в работе приборов учета; хищение электроэнергии и т.п.
Таким образом потери можно разделить по следующим группам:
1) технологические потери электроэнергии, которые вытекают из физических процессов в кабеле и электрооборудовании, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям;
2) расходование электроэнергии на личные нужды подстанций, необходимое для обеспечения работы оборудования подстанций и работников, устанавливаемый по показаниям счетчиков, установленных на трансформаторах ;
3) инструментальные погрешности
4) коммерческие потери, обусловленные хищениями электроэнергии;
В силу закона Сетевые организации обязаны оплачивать стоимость фактических потерь электрической энергии, возникших в принадлежащих им объектах сетевого хозяйства, за вычетом стоимости потерь, учтенных в ценах (тарифах) на электрическую энергию на оптовом рынке.
При этом, размер реальных (фактических) потерь электрической энергии в электрических сетях определяется как разница между объемом электрической энергии, поставленной в электрическую сеть и объемом электрической энергии, потребленной энергопринимающими устройствами, присоединенными к этой сети.
Потребители услуг, за исключением производителей электрической энергии, обязаны оплачивать в составе тарифа за услуги по передаче электрической энергии нормативные потери, возникающие при передаче электрической энергии по сети сетевой организацией, с которой соответствующими лицами заключен договор.
Нормативы технологических потерь устанавливаются уполномоченным федеральным органом исполнительной власти в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 27 декабря 2004 года № 861 и методикой расчета нормативных технологических потерь электроэнергии в электрических сетях.
Постановление Арбитражного суда Московского округа от 30.10.2019 N Ф05-14358/2019 по делу N А40-114979/2017 Требование: О взыскании стоимости фактических потерь электрической энергии, неустойки. Решение: В удовлетворении требования частично отказано, поскольку установлен факт занижения исполнителем объема полезного отпуска и увеличения стоимости фактических потерь.
Постановление Арбитражного суда Московского округа от 24.06.2019 N Ф05-5541/2019 по делу N А41-74669/2017 Требование: О взыскании: 1) Задолженности по оплате фактических потерь; 2) Неустойки. Решение: 1) В удовлетворении требования частично отказано, поскольку исполнитель-1 надлежащим образом исполнял в спорный период обязанность по определению объема потребления электрической энергии в целях определения фактических потерь электрической энергии; 2) Требование удовлетворено частично, поскольку исполнителем-1 несвоевременно произведена оплата оказанных услуг, однако установленный договором механизм оплаты оказанных услуг не предполагает иного порядка получения исполнителем-1 денежных средств, кроме как от котлодержателя, кроме того, размер неустойки снижен на основании ст. 333 ГК РФ.
Постановление Арбитражного суда Северо-Кавказского округа от 15.08.2019 N Ф08-6950/2019 по делу N А32-45413/2017 Требование: О признании недействительным решения налогового органа. Обстоятельства: Налоговый орган начислил: 1) НДС, налог на прибыль за неправомерное отнесение обществом в состав налоговых вычетов и расходов стоимости нагрузочных потерь при приобретении электроэнергии; 2) штраф по п. 1 ст. 126 НК РФ за непредставление документов. Решение: Требование удовлетворено, поскольку: 1) общество как покупатель электрической энергии обязано приобретать ее по ценам, включающим в себя стоимость нагрузочных потерь, которые теряются в процессе ее передачи, а не реализуются в дальнейшем;
Постановление Арбитражного суда Центрального округа от 22.03.2018 N Ф10-787/2018 по делу N А48-7177/2015 Требование: О взыскании задолженности по оплате коммунальных платежей, пени. Обстоятельства: Истец ссылается на наличие у ответчика задолженности по договору управления нежилым зданием. Встречное требование: О признании факта отсутствия задолженности по коммунальным услугам по договору управления, признании факта переплаты за теплоэнергию и техническое обслуживание. Решение: 1) Основное требование удовлетворено, поскольку факт наличия спорной задолженности установлен; 2) В удовлетворении встречного требования отказано, поскольку доказательств переплаты ответчиком не представлено, заявленные требования носят противоречивый характер.
Потери электроэнергии в электрических сетях неминуемы, поэтому важно чтобы они не превышали экономически обоснованного уровня. Превышение норм технологического расхода говорит о возникших проблемах. Чтобы исправить ситуацию необходимо установить причины возникновения нецелевых затрат и выбрать способы их снижения. Собранная в статье информация описывает многие аспекты этой непростой задачи.
Виды и структура потерь
Под потерями подразумевается разница между отпущенной потребителям электроэнергией и фактически поступившей к ним. Для нормирования потерь и расчетов их фактической величины, была принята следующая классификация:
Ниже представлен среднестатистический график потерь типовой электрокомпании.
Примерная структура потерь
Как видно из графика наибольшие расходы связаны с передачей по воздушным линиям (ЛЭП), это составляет около 64% от общего числа потерь. На втором месте эффект коронированния (ионизация воздуха рядом с проводами ВЛ и, как следствие, возникновение разрядных токов между ними) – 17%.
Коронный разряд на изоляторе ЛЭП
Исходя из представленного графика, можно констатировать, что наибольший процент нецелевых расходов приходится на технологический фактор.
Расходы на поддержку работы подстанций
К данной категории отнесены затраты электрической энергии на функционирование вспомогательных устройств. Такое оборудование необходимо для нормальной эксплуатации основных узлов, отвечающих за преобразование электроэнергии и ее распределение. Фиксация затрат осуществляется приборами учета. Приведем список основных потребителей, относящихся к данной категории:
Коммерческая составляющая
Под данными затратами подразумевается сальдо между абсолютными (фактическими) и техническими потерями. В идеале такая разница должна стремиться к нулю, но на практике это не реально. В первую очередь это связано с особенностями приборов учета отпущенной электроэнергии и электросчетчиков, установленных у конечных потребителей. Речь идет о погрешности. Существует ряд конкретных мероприятий для уменьшения потерь такого вида.
К данной составляющей также относятся ошибки в счетах, выставленных потребителю и хищения электроэнергии. В первом случае подобная ситуация может возникнуть по следующим причинам:
Что касается хищений, то эта проблема имеет место во всех странах. Как правило, такими противозаконными действиями занимаются недобросовестные бытовые потребители. Заметим, что иногда возникают инциденты и с предприятиями, но такие случаи довольно редки, поэтому не являются определяющими. Характерно, что пик хищений приходится на холодное время года, причем в тех регионах, где имеются проблемы с теплоснабжением.
Различают три способа хищения (занижения показаний прибора учета):
Магнит может воздействовать только некоторые старые модели электросчетчиков
Практически все современные приборы учета «обмануть» вышеописанными способами не удастся. Мало того, подобные попытки вмешательства могут быть зафиксированы устройством и занесены в память, что приведет к печальным последствиям.
Понятие норматива потерь
Под данным термином подразумевается установка экономически обоснованных критериев нецелевого расхода за определенный период. При нормировании учитываются все составляющие. Каждая из них тщательно анализируется отдельно. По итогу производятся вычисления с учетом фактического (абсолютного) уровня затрат за прошедший период и анализа различных возможностей, позволяющих реализовать выявленные резервы для снижения потерь. То есть, нормативы не статичны, а регулярно пересматриваются.
Под абсолютным уровнем затрат в данном случае подразумевается сальдо между переданной электроэнергией и техническими (относительными) потерями. Нормативы технологических потерь определяются путем соответствующих вычислений.
Кто платит за потери электричества?
Все зависит от определяющих критериев. Если речь идет о технологических факторах и расходах на поддержку работы сопутствующего оборудования, то оплата потерь закладывается в тарифы для потребителей.
Совсем по иному обстоит дело с коммерческой составляющей, при превышении заложенной нормы потерь, вся экономическая нагрузка считается расходами компании, осуществляющей отпуск электроэнергии потребителям.
Способы уменьшения потерь в электрических сетях
Снизить затраты можно путем оптимизации технической и коммерческой составляющей. В первом случае следует принять следующие меры:
Уменьшить коммерческие затраты можно следующим образом:
Методика и пример расчета потерь электроэнергии
На практике применяют следующие методики для определения потерь:
Полную информацию по каждой из представленных выше методик, можно найти в нормативных документах.
В завершении приведем пример вычисления затрат в силовом трансформаторе TM 630-6-0,4. Формула для расчета и ее описание приведены ниже, она подходит для большинства видов подобных устройств.
Расчет потерь в силовом трансформаторе
Для понимания процесса следует ознакомиться с основными характеристиками TM 630-6-0,4.
Параметры TM 630/6/0,4
Теперь переходим к расчету.
Список использованной литературы
- Ю. Железко «Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов» 2009
- Поспелов Г.Е. «Потери мощности и энергии в электрических сетях» 1981
- Шведов Г.В., Сипачева О.В., Савченко О.В. «Потери электроэнергии при ее транспорте по электрическим сетям: расчет, анализ, нормирование и снижение» 2013
- Фурсанов М.И. «Определение и анализ потерь электроэнергии в электрических сетях энергосистем» 2005
Как снижать?
Постоянные технические потери уменьшить достаточно сложно. Это шум, теплота, выделяющаяся при передаче электроэнергии. «Их обычно выявляется от четверти до трети в сетях распределения. Переменные потери зависят от количества энергии, распределенной сетью. Как правило, 1% повышения потока приводит к увеличению потерь на 1,8%. Чем длиннее сеть распределения, например, в отдаленных неурбанизированных районах, тем больше потерь. Поэтому в России технические потери — фактор практически неустранимый на 100%»,— поясняет госпожа Минчичова.
Резерв снижения технических потерь сегодня, по разным оценкам, составляет от 12 до 33% от всего их объема. Снижение технических потерь достигается за счет совершенствования технологических процессов: модернизации и технического перевооружения электросетевого оборудования; повышения пропускной способности работы электрических сетей; внедрения энергосберегающих технологий, в первую очередь устройств компенсации реактивной мощности и средств регулирования напряжения; изменения схемы электроснабжения отдельных узлов.
«В целом фактические потери электроэнергии в России можно уменьшить, прежде всего за счет снижения коммерческих потерь — погрешностей системы учета, безучетного потребления и кражи электроэнергии»,— говорит госпожа Минчичова. Для этого, по мнению господина Москалева, целесообразно применять компактные распределительные устройства с функцией отслеживания потребления энергии на линиях. Это позволит максимально быстро локализовать участок, на котором электроэнергия пропадает бесследно, и устранить причины такого явления.
По мнению Валерии Минчичовой, помочь в решении проблемы энерговоровства могут ужесточение ответственности; своевременная замена и ремонт оборудования, прежде всего учетного; совершенствование и автоматизация средств и систем учета электроэнергии, внедрение интеллектуальных систем учета; развитие электросетей с включением в них точечных подстанций; децентрализация электроснабжения, развитие системы мини-подстанций, расширение системы просьюмеров (тех, кто одновременно является и потребителями, и поставщиками энергии).
Расчёт электропотерь в СНТ. Потери в однофазных линиях и отводах.
Многих садоводов волнует вопрос разницы в показаниях между счётчиком на опоре и контрольным счётчиком внутри дома после перехода на прямые договора с поставщиком. Не слишком ли эта разница велика?
Счётчик на опоре в любом случае будет считать больше, ведь он учитывает также и потери в отводе до дома. Но какова величина этих потерь?
Потери, хотя и очень приблизительно, можно оценить расчётом, и сейчас я расскажу, как это сделать. Существует несколько методов теоретического расчёта. Наиболее простым и доступным для широкого круга потребителей, на мой взгляд, является нижеописанный.
Расчёт будет включать в себя 4 этапа.
Высоковольтная линия передачи постоянного тока
В 1960 году было решено, что на большие расстояния лучше всего передавать постоянный ток. Такой способ передачи используется на некоторых крупных западных
электростанциях. В сеть выдается ток максимально возможного напряжения, для уменьшения потерь.
Отсюда и произошло название – высоковольтная линия передачи постоянного тока.
Такая передача имеет следующие преимущества:
— используется два, а не три кабеля, что ведет к уменьшению несущих конструкций.
— отсутствуют емкостные и индуктивные потери, также не нужны корректирующие звенья.
Но в связи с необходимостью преобразовывать, ток из переменного в постоянный, а затем постоянный в трехфазный, для подачи потребителям,
используется такой вид передачи электроэнергии на расстояния свыше 1000 км.
Также высоковольтную передачу тока применяют для передачи энергии от прибрежных ветроэлектрических установок к материку.
Так как при таком виде передачи энергии, легче регулировать пики мощности в работе ветросиловых установках.
Как снизить потери электроэнергии?
Существуют линии с напряжением около миллиона вольт, они имеют самый низкий процент потерь мощности – до 1%.
Но при таком высоком напряжении один процент – это около 6-7 киловатт на 1 км ЛЭП.
Если такая электромагистраль имеет протяжность 600 км (от электростанции к понижающему трансформатору),
то ежечасно на ней будет теряться 4200 кВт*час электроэнергии, что приносит производителю убыток 4200 руб/час.
Но по сравнению с тем, какой многомиллионный доход приносит производителю полезная мощность этой высоковольтной ЛЭП, этот убыток не так уж и велик.
Тем не менее, за год на данной линии будет потеряно электроэнергии на сумму почти 36 млн. руб.
Но такие высоковольтные линии не очень распространены. Да и расстояние между электростанциями и потребителями энергетики стремятся сократить до минимума.
Также они стараются как можно больше увеличивать площадь поперечного сечения проводов (чем больше площадь, тем меньше электрическое сопротивление и проценты потерь).
Понятно, что для этого требуется большее количество материалов и денег на их закупку, но, как показывает практика,
через некоторое время эти затраты окупаются сокращёнными потерями электроэнергии. Но эти потери и убытки были, есть и будут всегда.
Единственная возможная перспектива – это использование сверхпроводников, производство которых нынче стоит огромных денег.
Потери на таких сверхпроводниковых ЛЭП практически отсутствуют. Но в массовое использование их пока внедрять никто не собирается.
Стабилизаторы переменного напряжения — устройства, служащие для корректировки пониженного или повышенного напряжения в бытовой электросети.
Как известно потеря мощности в линиях электропередач, зависит от тока и сопротивления провода.
С учетом этого и получило развитие линий высокого и сверхвысокого напряжения для передачи больших мощностей с минимальным током, а,
следовательно, и с минимальными потерями.
Но при длинах провода 100 и более километров, начинают проявляться емкостные и индуктивные свойства переменного тока, ну и не стоит забывать
о поверхностном эффекте (ток при переменном напряжении проходит исключительно по поверхности провода).
Рассчитано, что передача переменного тока на расстояния свыше 1000 километров не выгодна, вследствие больших потерь мощности.
Причина этих потерь в индуктивных и емкостных свойствах кабеля, ведущих к сдвигу фазы напряжения и тока между собой.
Чем длиннее и ближе между собой три фазных провода, тем выше сдвиг фазы. Из-за сдвига фаз в теории, возможно, что переменное напряжение станет равным нулю.
При этом и мощность тоже станет равной нулю.
Потери электроэнергии в электрических сетях
Основной проблемой, тормозящей процесс сокращения потерь электроэнергии в сетях, является высокая стоимость автоматизированных информационно-измерительных систем комплексного учета энергоресурсов, считает господин Евланов. Помимо этого, более чем в 11 регионах России изношенность сетей превышает 75%, в Сибири, на Урале и Дальнем Востоке — 50–60%, что делает неэффективным установку на них инновационного оборудования.
Еще одна проблема минимизации потерь электроэнергии, по мнению Сергея Сизикова, связана с незаинтересованностью энергосбытовых компаний в минимизации потерь. «В спорных случаях энергосбытовые организации принимают сторону, при которой потери в сетях больше, так как им проще взыскать стоимость потерь с сетевой организации, чем услуги с потребителя,— поясняет он.
Также, эксперт считает, что на снижение потерь электроэнергии влияет медленный темп развития интеллектуальных систем учета в связи с отсутствием средств в тарифе на передачу электрической энергии на данные мероприятия. «Для решения основных проблем по минимизации потерь электроэнергии в электрических сетях необходимо совершенствование нормативной базы в части источников финансирования внедрения интеллектуальных систем учета, а также взаимоотношений между гарантирующими поставщиками и сетевыми организациями, поскольку сложившаяся судебная практика негативно влияет на минимизацию потерь электрической энергии»,— заключает господин Сизиков.
Расчёт потерь при максимальном токе
Посчитаем, каковы будут потери (Вт*ч) при максимальном токе, на который рассчитан отвод:
На вводах многих садовых домиков стоят автоматические выключатели на 16А. Посчитаем потери: 16² * 0,126 = 32,26 Вт*ч.
Замечу, что если на вводе стоит автомат с номиналом, заведомо превышающем фактические максимальные токи, то следует использовать значение фактических максимальных токов, которые можно посчитать исходя из суммарной мощности одновременно включаемого электрооборудования.
Расчёт сопротивления линии
Теперь рассчитываем сопротивление линии (Ом) заданной длины:
Обычно длина отвода находится в районе 20-30 метров. Кроме того, надо учитывать не только длину самого отвода, но и длину вводного кабеля, идущего по дому до счётчика. Как правило, этот кабель медный и его сечение уже. Поэтому надо вычислить его эквивалентную длину, приведя её к материалу и сечению самого отвода.
Например, 8 метров медного кабеля сечением 6 мм² эквивалентно по сопротивлению алюминиевому проводу сечением 16 мм² длиной 13,2 метра. Таким образом, прикидываем, что средняя длина отвода будет 35 метров. Удваиваем её, поскольку ток проходит по двум проводам, итого 70 метров.
Поскольку считаем отвод, то коэффициент распределения нагрузки у нас будет равен единице. В случае расчёта потерь в линии освещения с равномерным распределением светильников по всей или части её длины применяются другие соответствующие коэффициенты.
Итого сопротивление отвода равно 0,00179 * 70 / 1 = 0,126 Ом.
Коммерческие потери
По словам экспертов, максимальный вклад в коммерческие потери вносит воровство энергии недобросовестными потребителями. «Несмотря на то, что в настоящее время в большинстве стран доля украденной электроэнергии незначительна и составляет единицы процентов от общего объема, в стоимостном выражении это значительные суммы»,— поясняет Антонина Шаркова, руководитель департамента отраслевых рынков Финансового университета при правительстве РФ.
По данным ежегодного исследования Emerging Markets Smart Grid: Outlook, проводимого компанией Northeast Group, LLC, 30% от $89 млрд потерь приходилось на три страны: Индия ($16,2 млрд), Бразилия ($10,5 млрд) и Россия ($5,1 млрд). И это притом, что, по данным Министерства энергетики РФ, доля похищенной электроэнергии составляет около 0,1 % от общегодового потребления. Однако в денежном выражении полученный ущерб значителен.
Эксперты отмечают, что, несмотря на принимаемые меры, направленные на сокращение незаконного потребления электроэнергии, проблема становится все более масштабной (годовой объем неучтенного потребления превышает 1000 ГВт•ч), а материальный ущерб значительным. «Официальной систематизированной статистики в стране по точному объему хищений не существует в связи со сложностью учета фактов самих преступлений, значительной площадью всей территории, высокой долей изолированных районов (в том числе изолированных энергосистем), а также разделением единой компании РАО «ЕЭС России», обеспечивающей до 2008 года сбор и обработку всей региональной статистики. В настоящее время вся информация о хищениях электроэнергии обрабатывается непосредственного в субъектах РФ»,— поясняет госпожа Шаркова.
Так, например, по итогам рейдов в течение 2020 года специалисты «Россетей Ленэнерго» выявили 3320 случаев бездоговорного и безучетного потребления электроэнергии. Всего с нарушителей было взыскано 292,3 млн рублей.
Расчёт потерь за расчётный период
Теперь осталось посчитать потери за расчётный период (Вт*ч):
Считаем потери за месяц: 32,26 * 24 * 31 * 0,2 = 4,8 кВт*ч.
Если рассчитываем потери в линии освещения, то вместо 24 часов ставим, например, 10.
Теперь высчитываем процент потерь. Например, если мы нажгли за месяц 500 кВт, то потери будут около 1% .
Где и насколько происходят потери?
Задачей энергетиков является не только обеспечение своих потребителей электроэнергией, а и максимально возможное сокращение потерь на ЛЭП,
поскольку данные потери имеют достаточно большое значение. Чем меньше величина напряжения на линии, тем больше процентов потерь.
Так, для низковольтных линий (220 В – бытовая электросеть), процент потерь составляет около 6%.
Потери происходят и на трансформаторах (около 3%). То есть, если от трансформатора мощностью 100 кВт подаётся ток напряжением 220 В для обеспечения жилого дома
(к примеру, включающим 100 квартир) электроэнергией, на ЛЭП и внутри трансформатора ежечасно будет выделяться энергия в виде тепла
(при прохождении тока проводники нагреваются), равная 9 % от потребляемой: если трансформатор работает на полную мощность
(в каждой из сотни квартир электросеть нагружена на 1 кВт), то мощность потерь составит 9 кВт.
Допустим, на производство 1 кВт*час электрической энергии производитель тратит 1 рубль.
Ежечасно он будет получать убытки в размере 9кВт*час*1час*1 руб. = 9 руб. Если производитель обеспечивает электроэнергией 10 таких жилых домов,
то ежечасный убыток составит 90 руб. Но это лишь на ЛЭП от трансформатора к потребителю.
Также стоит учитывать потери на ЛЭП от электростанции к трансформатору. Для того, чтоб максимально сократить мощность потерь,
на электростанциях напряжение тока значительно повышают (чем больше напряжение, тем меньше сила тока и, соответственно, мощность потерь).
К примеру, на ЛЭП с напряжением до 10 кВ теряется около 3% передаваемой энергии, до 50 кВ – 2.5%, до 500 кВ – около 1.5%.
Технические потери
Как поясняет Максим Москалев, руководитель по развитию бизнеса «Распределение электроэнергии среднего напряжения» компании Eaton, в целом технические потери электроэнергии определяются двумя факторами: физическими процессами в транспортно-распределительных системах и расходами на эксплуатацию вспомогательного оборудования.
«Согласно усредненной статистике, около 64% всех потерь происходит на ЛЭП. Эти потери пропорциональны силе тока, поэтому для передачи электроэнергии на большие расстояния используется высокое напряжение, позволяющее уменьшить ток. Примерно 17% приходится на ионизацию воздуха вблизи проводов высоковольтных линий, что приводит к образованию разрядных токов»,— рассказывает эксперт.
Третье место занимают потери в трансформаторных подстанциях, возникающие при преобразовании напряжения. Например, потери в подстанциях, преобразующих 10 кВ в 0,4 кВ, в зависимости от их номинальной мощности, могут составлять от 730 до 4200 Вт. Также нельзя забывать о расходе энергии, необходимом для поддержания нормального функционирования подстанции: питание систем вентиляции, охлаждения, освещения, периодический заряд АКБ.
Фактический коэффициент использования максимальной нагрузки
Сначала объясню, почему расчёт ведётся через потери при максимальном токе с последующим введением коэффициента его использования, а не сразу высчитываются потери по средней нагрузке.
Дело в том, что потребление, как правило, очень неравномерно. Максимальное количество киловатт-часов набегает именно во время пиковых нагрузок, например, при включении бойлеров, обогревателей, чайников, электронасосов и т.п. А чем больше нагрузка на провод, тем выше потери в нём. Поэтому расчёт через потери на максимальном токе с последующим введением коэффициента использования даёт более точные цифры, чем синтетический расчёт сферического коня в вакууме по среднему потреблению.
Вообще, коэффициент использования максимальной нагрузки можно довольно точно прикинуть именно для вашего дома и для конкретного месяца — это отношение средней активной мощности к максимальной за тот же период.
Сначала подсчитаем, сколько бы нагорело за час при коэффициенте 1, то есть, если бы максимальная нагрузка была включена постоянно:
16А * 230В * 0,9 = 3312 Вт (0,9 — это коэффициент мощности для современного СНТ)
За месяц это будет:
3312 * 24 * 31 = 2464128 Вт = 2464 кВт
Предположим, по факту у вас нагорело за месяц всего 250 кВт. Тогда коэффициент использования максимальной нагрузки в этом месяце у вас будет равным:
250 кВт / 2464 кВт = 0,1.
Если же вы нажгли 750 кВт, то коэффициент будет:
750 кВт / 2464 кВт = 0,3.
Общая практика показывает, что в среднем коэффициент использования в современном частном жилом домовладении находится в районе 0,2.
Расчёт сопротивления провода
Сначала посчитаем сопротивление провода (Ом/м) по формуле:
Обычно отводы делаются СИПом сечением 16 мм². СИП — алюминиевый провод. Итого получаем 0,0287 / 16 = 0,00179 Ом/м.
Кстати, при желании в удельное сопротивление материала провода можно ввести поправку на его температуру под нагрузкой. В данном случае взято сопротивление материала при 20°С.
Многомиллионные убытки из-за потерь мощности на линиях электропередач
В процессе транспортировки электричества от электростанций к потребителям, происходят потери в линиях передач.
Проблема обеспечения минимальных потерь на линиях электропередач (ЛЭП) всегда стояла перед производителями электроэнергии.
Такое свойство металлов, как электрическое сопротивление, является природным и избавиться от него практически невозможно
(разве что в лабораторных условиях при крайне низких температурах). Государства ежегодно выделяют огромные деньги на строительство ЛЭП,
поскольку с каждым годом, как показывает статистика, потребление электроэнергии постепенно увеличивается.
Строятся заводы, новые жилые дома, электрифицируются железные дороги. Всё это увеличивает нагрузку на электростанции.
Заключение
Никакой теоретический расчёт, конечно, не может являться точным. Он может быть лишь оценочным, для приблизительного представления самого порядка технологических потерь.
Повысить точность расчёта можно, например, введя температурную поправку на удельное сопротивление материала провода в связи с его повышенной температурой при работе под нагрузкой. Также можно более точно подогнать коэффициент использования максимальной нагрузки именно под свой случай, хотя практически осуществить сложно.
Для облегчения расчётов мною написана специальная программа под Windows для расчёта электропотерь:
В программе расчёт однофазных отводов вынесен на вторую вкладку. На последней вкладке имеется подробная встроенная справка. Также в программе можно произвести расчёт потерь в трёхфазных линиях (первая вкладка). На третьей вкладке имеется калькулятор эквивалентной длины провода. Надеюсь, программа окажется вам полезной.