Потери электроэнергии.8 2. Расходы на передачу энергии

В
соответствии с Федеральным законом «Об
электроэнергетике» сетевые организации
несут ответственность за потери
электрической энергии в своих сетях.

Что
это означает? В каком объеме сетевые
организации покупают электрическую
энергию для компенсации потерь и как
оплачивают их?

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.

Лекция
2. Структура
потерь электрической энергии. Коммерческие
потери. Мероприятия по снижению потерь:
организационные и технические аспекты

Структура
потерь электроэнергии

Электрическая
энергия, передаваемая по электрическим
сетям, является единственным видом
продукции, который для своего перемещения
расходует часть самого себя, не требуя
для этого других ресурсов.

Потери
– это
часть электроэнергии, совершающая
полезную работу по транспортировке
другой ее, основной, части от мест
производства до мест потребления.

Фактические
(отчетные) потери электроэнергии
определяют
как разность электроэнергии, поступившей
в сеть, и электроэнергии, отпущенной из
сети потребителям. Эти потери включают
в себя составляющие различной природы:
потери в элементах сети, имеющие чисто
физический характер, расход электроэнергии
на работу оборудования, установленного
на подстанциях и обеспечивающего
передачу электроэнергии, погрешности
фиксации электроэнергии приборами ее
учета и, наконец, хищения электроэнергии,
неоплату или неполную оплату показаний
счетчиков и т.п.

Разделение
потерь на составляющие может проводиться
по разным критериям: характеру потерь
(постоянные, переменные), классам
напряжения, группам элементов,
производственным подразделениям и т.д.
Для целей нормирования потерь целесообразно
использовать укрупненную
структуру потерь электроэнергии,
в которой потери разделены на составляющие,
исходя из физической природы и специфики
методов определения их количественных
значений. Исходя из этого критерия
фактические потери могут быть разделены
на четыре составляющие:

1)
технические
потери электроэнергии,
обусловленные
физическими процессами, происходящими
при передаче электроэнергии по
электрическим сетям и выражающимися в
преобразовании части электроэнергии
в тепло в элементах сетей. Технические
потери не могут быть измерены. Их значения
получают расчетным путем на основе
известных законов электротехники;

2)
расход
электроэнергии на собственные нужды
электростанций,
необходимый для обеспечения работы
технологического оборудования подстанций
и жизнедеятельности обслуживающего
персонала. Расход электроэнергии на
собственные нужды электростанций
регистрируется счетчиками, установленными
на трансформаторах собственных нужд;

3)
потери
электроэнергии, обусловленные
инструментальными погрешностями ее
измерения (инструментальные потери).
Эти потери получают расчетным путем на
основе данных о метрологических
характеристиках и режимах работы
используемых приборов;

4)
коммерческие потери,
обусловленные
хищениями электроэнергии, несоответствием
показаний оплаты за электроэнергию
бытовыми потребителями и другими
причинами в сфере организации контроля
за потреблением энергии. Коммерческие
потери не имеют самостоятельного
математического описания и, как следствие,
не могут быть рассчитаны автономно. Их
значение определяют как разницу между
фактическими (отчетными) потерями и
суммой первых трех составляющих.

В
настоящее время расход электроэнергии
на собственные нужды подстанций
отражается в отчетности в составе
технических потерь, а потери, обусловленные
погрешностями системы учета электроэнергии,
– в составе коммерческих потерь. Это
является недостатком существующей
системы отчетности, так как не обеспечивает
ясного представления о структуре потерь
и целесообразных направлениях работ
по их снижению.

Три
первые составляющие укрупненной
структуры потерь обусловлены
технологическими потребностями процесса
передачи электроэнергии по сетям и
инструментального учета ее поступления
и отпуска. Сумма этих составляющих
хорошо описывается термином технологические
потери.
Четвертая составляющая – коммерческие
потери –
представляет собой воздействие
“человеческого фактора” и включает в
себя все его проявления: сознательные
хищения электроэнергии некоторыми
абонентами с помощью изменения показаний
счетчиков, потребление энергии мимо
счетчиков, неоплату или неполную оплату
показаний счетчиков, определение
поступления и отпуска электроэнергии
по некоторым точкам учета расчетным
путем (при несовпадении границ балансовой
принадлежности сетей и мест установки
приборов учета) и т. п.

Очевидно,
что каждая укрупненная составляющая
имеет свою более детальную структуру.
Технические потери можно разделить на
поэлементные составляющие, расход
электроэнергии на собственные нужды
подстанций включает в себя 24 типа
электроприемников, погрешности учета
включают составляющие, обусловленные
измерительными трансформаторами тока,
напряжения и электрическими счетчиками,
коммерческие потери также могут быть
разделены на многочисленные составляющие,
отличающиеся причинами их возникновения.
Такую структуру потерь назовем детальной
структурой потерь электроэнергии
(рис. 2.1). Представленная на рисунке
структура является полной для всех
составляющих потерь. Она неполна лишь
для коммерческих потерь, для которых
указаны только группы обуславливающих
факторов, а не конкретные составляющие.
В настоящее время описано более 40
способов хищений и надеяться на то, что
их окончательное число, невозможно.

Рис.
2.1 Детальная структура отчетных потерь
электроэнергии

Следует,
однако, иметь в виду, что разобраться с
потерями нас заставляет не наука, а
экономика. Поэтому и применять для
анализа отчетных потерь следует
экономические критерии. С
экономических позиций потери
– это та часть электроэнергии, на которую
ее зарегистрированный полезный отпуск
потребителям оказался меньше
электроэнергии, произведенной на своих
электростанциях и закупленной у других
ее производителей. Под зарегистрированным
полезным отпуском электроэнергии здесь
понимается не только та его часть,
денежные средства за которую действительно
поступили на расчетный счет, т. е.
потребление энергии зафиксировано.
Выставление счетов является практикой,
применяемой к организациям — юридическим
лицам, потребление энергии которыми
фиксируется ежемесячно. В отличие от
этого реальные показания счетчиков,
фиксирующих потребление энергии бытовыми
абонентами, неизвестны. Полезный отпуск
электроэнергии бытовым абонентам
определяют непосредственно по поступившей
за месяц оплате, поэтому к потерям
относят всю неоплаченную энергию.

Коммерческие
потери
– потери,
обусловленные хищениями электроэнергии,
несоответствием показаний счетчиков
оплате за электроэнергию
и другими причинами в сфере организации
конт­роля за потреблением энергии.

Уровень
коммерческих потерь зависит и от качества
организации контроля за потреблением:

Мероприятия
по снижению технологических потерь

Исходя
из особенностей получения эффекта,
мероприятия по снижению потерь
электроэнергии (МСП) могут быть разделены
на четыре группы:

Мероприятия
каждой из перечисленных групп имеют
организационные и технические аспекты.

К
организационным аспектам МСП относятся:

Перечисленные
работы и действия мероприятиями по
снижению потерь не являются и
непосредственного эффекта, выражающегося
в снижении потерь, не имеют.

К техническим
аспектам МСП относятся:

Относительно
последнего мероприятия следует иметь
в виду, что энергоснабжающая организация
не может гарантировать реализацию
потребителями установленных режимов
потребления реактивной энергии, так
как потребитель вправе как выдерживать
их, так и оплачивать отклонение от них.
Во втором случае снижения потерь не
происходит, энергоснабжающая организация
лишь получает за них денежную компенсацию.

К мероприятиям
по совершенствованию управления режимами
электрических сетей относится:

Мероприятия
по автоматизации управления режимами
элек­трических сетей состоят
в установке и вводе в работу:

К
мероприятиям по реконструкции
электрических сетей от­носятся:

К
мероприятиям по совершенствованию
учета электроэнер­гии относятся:

Классификация потерь в электрических сетях

В
первую очередь, на обязательства сетевых
компаний влияет фактическая величина
потерь электрической энергии в
электрических сетях, которая согласно
правилам недискриминационного доступа
к услугам по передаче электрической
энергии определяется как разница между
объемом электрической энергии,
поставленной в электрическую сеть из
других сетей или от производителей
электрической энергии, и объемом
электрической энергии, потребленной
энергопринимающими устройствами,
присоединенными к этой сети, а также
переданной в другие сетевые организации.
Что входит в состав этой величины?

В
первую очередь, технологические потери,
которые в свою очередь включают в себя:

Технические
потери электроэнергии состоят из
условно-постоянных и нагрузочных потерь.

Условно-постоянные
потери — часть технических потерь в
электрических сетях, не зависящая от
передаваемой мощности. Они включают в
себя:

Нагрузочные
(переменные) потери — это потери в линиях,
силовых трансформаторах и токоограничивающих
реакторах, зависящие от передаваемой
нагрузки. Они могут быть рассчитаны
несколькими методами (методы расположены
в порядке снижения точности расчета):

Потери,
обусловленные погрешностью системы
учета, определяются в зависимости от
погрешностей трансформаторов тока,
трансформаторов напряжения, счетчиков
и соединительных проводов. Различные
типы средств измерений, входящих в
состав систем учета, имеют различную
погрешность. Погрешность тесно связана
с классом точности систем измерения.
Индукционные счетчики обладают большей
погрешностью, электронные — меньшей.

Технологические
потери нормируются, поскольку невозможно
определить их фактическую величину —
для этого гипотетически нужно было бы
оборудовать средствами измерений каждый
отдельный элемент сетевого хозяйства.

Нормативы
технологических потерь устанавливаются
для каждой сетевой организации
Министерством энергетики РФ с разбивкой
по диапазонам напряжения:

Нормативы
технологических потерь (расхода)
электроэнергии при ее передаче по
электрическим сетям представляют собой
расчетные значения технологических
потерь, определяемые в процентах от
величины отпуска электроэнергии в сеть
сетевой организации. Для объектов ЕНЭС
нормативы потерь определяются в процентах
от отпуска электроэнергии из таких
сетей.

Разность
фактической величины потерь и нормативных
технологических потерь представляет
собой так называемые коммерческие или
сверхнормативные потери.

Причинами
их могут быть как хищение электрической
энергии (несанкционированные подключения,
набросы, вмешательство в средства
измерений) или иное потребление с
нарушением установленного договором
порядка коммерческого учета электрической
энергии, так и превышение технологического
расхода сверх норматива по причине
плохой эксплуатации.

В
случае выявления потерь электрической
энергии в виде неоплаченного отпуска
электрической энергии потребителям
электрической энергии их условно
разделяют на бездоговорное и безучетное
потребление. Подробнее об этом смотри
соответствующий раздел.

Схема.
Классификация потерь электрической
энергии

Превышение
нормативов технологических потерь

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:

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% .

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.

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.

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:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Потери электроэнергии в электрических сетях

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.

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.

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.

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.

Расчет потерь электроэнергии

При передаче
электроэнергии часть ее расходуется
на нагрев, создание электромагнитных
полей и другие эффекты. Этот расход
принято называть потерями. В
электроэнергетике термин “потери”
имеет специфическое значение. Если в
дру-гих производствах потери связаны
с браком продукции, то потери электроэнергии
– это технологический расход на ее
передачу.

Величина
потерь электроэнергии зависит от
характера изменения нагрузки в
рассматриваемый период времени. Например,
в ЛЕП, работающей с неизменной нагрузкой,
потери электроэнергии за время t
рассчитываются следующим образом:

суммарные
потери активной мощности в сопротивлении
и проводимости ЛЕП.

Если нагрузка
меняется, то потери электроэнергии
можно рассчитать различными способами.
В зависимости от используемой
математической модели методы делятся
на две групп:

Наиболее точным
из детерминированных методов является
метод расчета потерь электроэнергии
по графикунагрузок для каждого
потребителя.

Интеграл – это
фактически площадь, ограниченная
графиком изменения квадрата тока. Таким
образом, потери активной электроэнергии
пропорциональны площади квадратичного
годового графика нагрузки.

Так как напряжение
на шинах электроприемника меняется
незначительно, то его значение можно
считать неизменным. Заменяя интеграл
суммой площадей прямоугольников с шагом
Δti,
получим:

Потери электроэнергии
в трансформаторах при заданном графике
нагрузки при использовании его паспортных
данных рассчитываются по формулам:

Достоинство метода
– высокая точность расчета. Недостаток
– большое количество вычислений.

Графики нагрузок
не всегда известны. В этом случае потери
электроэнергии можно вычислить другим
детерминированным методом – через τм.
Метод основан на двух допущениях:

Время максимальных
потерь τм– это время, в
течении которого при работе потребителя
с максимальной нагрузкой из сети
потребляется такое же количество
электроэнергии, что и при работе по
реальному графику нагрузки. Исходя из
определения, запишем:

соответственно
время максимальных потерь для активной
и реактивной нагрузок.

На практике эти
значения усредняют и заменяют общим –
τм. Тогда,

Для типовых графиков
нагрузки величина τмопределяется по известной величинеTм:

В соответствии с
этим методом потери электроэнергии в
элементах сети рассчитываются по
формулам:

Величина τмврассчитывается по формуле (7.3) по величинеTмв,
значение которой определяется как
средневзвешенное:

Аналогично
определяется величина τмдля ЛЕП, питающей несколько потребителей.

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.

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%.

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.