Методические рекомендации по определению потерь электрической энергии в городских электрических сетях напряжением 10(6) — 0,4 кВ. Основные организационно-технические мероприятия по снижению потерь электрической энергии

(утв. Госстроем РФ 23.04.2001)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 10(6) — 0,4 КВ

ОСНОВНЫЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Разработаны Российским акционерным обществом «Роскоммунэнерго» и ЗАО «АСУ Мособлэлектро».

Методические рекомендации по определению потерь электрической энергии в городских электрических сетях напряжением 10(6) — 0,4 кВ позволяют выполнять технически обоснованные расчеты, анализировать уровень потерь электрической энергии, разрабатывать мероприятия по оптимизации конфигурации и режимов работы городских электрических сетей по критерию минимизации потерь.

В соответствии с Рекомендациями по укрупненной оценке нормативов условно-постоянных и переменных потерь электрической энергии, утвержденными ФЭК России (Постановление от 17.03.00 № 14/10), настоящие Методические рекомендации определяют требования к схемно-техническому методу, используемому для обоснования уточненных значений потерь электрической энергии при передаче и распределении с учетом реальной структуры электрических сетей и исходной информации.

В Методических рекомендациях рассмотрены основные организационно-технические мероприятия, направленные на снижение технологического расхода электрической энергии при ее передаче и распределении.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Настоящие «Методические рекомендации по определению потерь электрической энергии в городских электрических сетях напряжением 10(6) — 0,4 кВ» (далее — Методика) предназначены для применения организациями системы жилищно-коммунального хозяйства, эксплуатирующими городские электрические сети напряжением 10(6) — 0,4 кВ.

2. <a id="p100011"></a>В   Методике   рассматриваются   положения,  относящиеся  к

определению потерь электроэнергии в трансформаторах (ДЕЛЬТА W ) и тр линиях электропередачи (ДЕЛЬТА W ). л

3. <a id="p100012"></a>Другие составляющие технологического расхода электроэнергии

при ее передаче и распределении определяются: - погрешность измерения активной электроэнергии (ДЕЛЬТА W ) — и по Методическим указаниям РД 34.11.325-90, утвержденным Главтехуправлением Минэнерго СССР 12.12.90 [1]; - расход электрической энергии на собственные нужды подстанций (ДЕЛЬТА W ) и хозяйственные нужды предприятий электрических сетей сн (ДЕЛЬТА W ) — по Типовой инструкции по учету электроэнергии при хн ее производстве, передаче и распределении РД 34.09.101-94, утвержденной Главэнергонадзором России 02.09.94 [2].

В приложении 1 <*> к настоящим Методическим рекомендациям приводятся извлечения из приложений 3, 4 Типовой инструкции РД 34.09.101-94.

<*> Приложение не приводится.

4. Методика содержит порядок определения потерь электроэнергии методом поэлементного расчета и средних нагрузок, которые рекомендуются как предпочтительные для разомкнутых сетей 10(6) кВ.

Применение поэлементного метода расчета позволяет рассчитывать потери по отдельным конкретным элементам (распределительные линии 10(6) кВ; трансформаторы 10(6)/0,4 кВ; распределительные линии 0,4 кВ), а также по сети в целом.

5. Для выполнения расчетов и анализа потерь электроэнергии в городских электрических сетях должны использоваться программы расчетов с применением ЭВМ, имеющие сертификат соответствия. До внедрения программ расчеты потерь в сетях могут проводиться без использования ЭВМ с соблюдением требований настоящей Методики.

Описание одной из рекомендуемых программ приведено в Приложении к настоящей Методике. К использованию для расчета потерь электроэнергии допускаются программы, рекомендованные Госэнергонадзором или Госстроем России.

6. Для объективной оценки и анализа значений потерь электрической энергии целесообразно выполнение следующих видов расчетов:

ретроспективные — выполняются по ретроспективным (отчетным) данным;

оперативные — выполняются по оперативным (текущим) данным, получаемым через устройства телеизмерений;

перспективные — выполняются по прогнозируемым (планируемым) показателям с учетом выполнения мероприятий по оптимизации работы электрической сети.

7. Ретроспективные расчеты выполняются в целях:

определения структуры потерь по элементам (группам элементов) электрической сети;

выявления элементов сети, имеющих повышенные потери;

выявления величин потерь электроэнергии, не входящих в номенклатуру технически обоснованных и составляющих безучетное потребление;

определения эффективности внедряемых мероприятий по снижению потерь электроэнергии;

составления баланса электроэнергии по системе электроснабжения в целом, по структурным подразделениям предприятия и подстанциям и разработки мероприятий по снижению небалансов.

8. Оперативные расчеты выполняются в целях:

текущего контроля за значениями потерь электроэнергии и их изменением во времени;

оперативной корректировки режимов и схем электрических сетей в целях минимизации потерь;

определения ожидаемых потерь электроэнергии за месяц, квартал, год;

формирования базы данных, используемых при прогнозировании потерь электроэнергии и выполнении перспективных расчетов.

9. Перспективные расчеты выполняются для:

определения ожидаемых потерь электроэнергии на планируемый и дальнейшие годы;

расчета ожидаемой эффективности планируемых мероприятий по снижению потерь;

сравнения вариантов реконструкции электрических сетей по уровню потерь электроэнергии.

10. Расчеты потерь электроэнергии должны базироваться на данные суточных графиков тока нагрузки и напряжения на шинах ЦП и РП, приходящихся на период контрольных замеров в зимний максимум и летний минимум нагрузок.

Измерения проводятся при нормальном режиме работы электрической сети.

Кроме того, необходимо иметь величину токов трехфазного короткого замыкания на шинах ЦП или реактанс системы (R ; X ). с с

11. Для выполнения расчетов потерь в сети 0,4 кВ измерения токов нагрузки фаз и напряжения в начале и конце линии должны производиться одновременно. Токовые нагрузки измеряются на всех фазах и в нулевом проводе.

12. Результаты расчетов используются для анализа структуры технологического расхода электроэнергии на ее передачу и распределение, выявления элементов с повышенными потерями, разработки мероприятий по снижению потерь электрической энергии, а также при обосновании их размера для целей установления тарифов на электрическую энергию или размера платы за услуги по ее передаче и распределению.

13. На основании выполненных расчетов потерь электроэнергии предприятия должны проводить структурный анализ потерь электроэнергии (по элементам сети), по результатам которого разрабатываются ежегодные планы мероприятий по снижению потерь электроэнергии в сетях.

14. Для анализа потерь электрической энергии и достоверности отчетных экономических показателей работы электрических сетей ежегодно должен составляться баланс, в состав которого включаются следующие показатели: - поступление электроэнергии с шин ЦП в городскую распределительную сеть (W ); п - отпуск электроэнергии потребителям (W ); о - расход электроэнергии на собственные (W ) и хозяйственные нужды (W ); сн хн - потери электроэнергии в силовых трансформаторах (ДЕЛЬТА W ); тр - потери электроэнергии в распределительных линиях (ДЕЛЬТА W ); л - погрешности измерений (ДЕЛЬТА W ). и

Значение фактического небаланса (НБ) определяются по формулам, приведенным в [2].

Если фактическое значение НБ превышает его допустимое значение, необходимо выявить причины этого и принять меры по их устранению.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

15.1. Для выполнения расчетов потерь электрической энергии используется утвержденная принципиальная электрическая схема питающей и распределительной сети 10(6) — 0,4 кВ в нормальном режиме ее работы с указанием на ней всех центров питания (ЦП), распределительных пунктов (РП), типов реакторов, марок, сечений и длин всех кабельных (КЛ) и воздушных (ВЛ) линий, номера сетевых и абонентских трансформаторных подстанций (ТП). На ТП должны быть указаны номера ячеек, данные силовых трансформаторов, коммутирующих аппаратов. На ЦП и РП указываются номера секций и ячеек, наименование питающих и распределительных линий, отходящих от данных секций. Кроме того, на схеме сети должны быть проставлены токоразделы, соответствующие нормальному режиму работы электросети.

15.2. При расчетах потерь электрической энергии используются фактические данные, полученные из автоматизированной системы контроля и учета, а при ее отсутствии — результаты контрольных замеров за расчетный период.

16.1 Исходными данными для расчета потерь электрической энергии в сети напряжением 10(6) кВ являются:

общее количество активной электроэнергии W (кВт.ч), п поступившей в распределительную сеть за расчетный период;

    количество активной  W   (кВт.ч)  и  реактивной  W    (кВАр.ч)
                          А                           р
энергии,  поступившей  в  каждую  линию  напряжением  10(6)  кВ за

расчетный период;

суточные почасовые графики нагрузки I(t) (А) на шинах ЦП для рабочих суток зимнего максимума и летнего минимума нагрузок, выбранные для контрольных замеров в расчетный период;

сведения о продолжительности отключения линий в течение расчетного периода, ч;

данные о фактической величине расхода электрической энергии за расчетный период (кВт.ч, %) на передачу ее и распределение.

16.2. Расчет потерь электрической сети 10(6) кВ по программам на ЭВМ выполняется для каждого участка линии, отходящей от шин ЦП до абонента. До внедрения программ расчетов потерь на ЭВМ уровень потерь электрической энергии в электрических сетях может быть определен по нижеприведенным формулам.

16.3 Потери электроэнергии в каждой линии сети определяются по следующей формуле:

              ДЕЛЬТА W   = ДЕЛЬТА W' + ДЕЛЬТА W'',             (1)
                      сi           А           А

где:
ДЕЛЬТА W   - суммарные потери в линии;
        сi
ДЕЛЬТА W' - потери активной энергии в  активном  сопротивлении
        А

линии (ф. 2); ДЕЛЬТА W'' — потери активной энергии в активном сопротивлении А линии при передаче реактивной мощности:

                            2            -3
                           W  x R    x 10
                            р    SUM

ДЕЛЬТА W'' = ----------------, кВт.ч.

                      А          2
                                U  x t

                             н

16.4. Потери активной и реактивной электроэнергии в распределительной линии за расчетный период времени t:

                                2      2       2
       ДЕЛЬТА W  = 3К  R    t [I   + (I     - I   ) бета] x
               А     э  SUM     мин    макс    мин

                          -3

                          x 10  , кВт.ч,                       (2)

                               2                   2
      ДЕЛЬТА W  = 3К  X    t [I    + (I     - I   )  бета] x
              р     э  SUM     мин     макс    мин

                          -3
                      x 10  , кВт.ч,                       (3)

где:
К  -       коэффициент      эквивалентности      сопротивления
 э

распределительной линии;

    R   , X     -     активное    и    реактивное    сопротивления
     SUM   SUM

распределительной линии, Ом; t — расчетный период (за вычетом продолжительности отключения линии), ч;

    I   ,  I      -    соответственно  минимальное  и максимальное
     мин    макс
значения нагрузки на головном участке линии,  взятые  из  суточных
графиков  нагрузки,  снятые  в  зимний  максимум и летний минимум,

приходящихся на период контрольных замеров, А; бета — коэффициент формы графика нагрузки.

16.5 Коэффициент эквивалентности сопротивления позволяет для

упрощения расчета заменить разветвленную  распределительную  линию
некоторым эквивалентным сопротивлением,  по которому протекает ток

головного участка линии, при условии сохранения неизменными потери мощности для определенного момента.

Коэффициент эквивалентности К определяется по графику э рис. 1 <*> в зависимости от отношения R / R и места

                                             г.у    SUM
сосредоточения  мощной  нагрузки  (номинальной  мощности ТП) вдоль
распределительной линии (R    -  активное сопротивления  головного

                      г.у

участка распределительной линии, Ом).

                       R    = r  l   , Ом,                     (4)
                        г.у    о  г.у

где:
r  -  удельное  расчетное  активное  сопротивление 1 км кабеля
 о

(провода) головного участка, Ом/км; l — длина кабеля (провода) головного участка от ЦП до г.у места присоединения суммарной нагрузки, км.

<*> Здесь и далее рисунки не приводятся.

Для определения места сосредоточения мощной нагрузки вдоль распределительной линии поступают следующим образом. Количество нагрузок (ТП) распределительной линии делят пополам. По обе стороны предполагаемого сечения определяют суммарную установленную мощность трансформаторов ТП. В зависимости от того, по какую сторону сечения (в начале или в конце линии) суммарная установленная мощности больше, используются кривые 1 и 2 на графике рис. 1. Если имеется ответвление, то его условно заменяют сосредоточенной нагрузкой и суммарной установленной мощностью в месте присоединения ответвления.

При выполнении расчетов на ЭВМ с использованием программных средств замена разветвленных линий эквивалентной нагрузкой не требуется, расчет потерь на ЭВМ выполняется для каждого участка сети 10(6) кВ.

16.6 Активное и индуктивное сопротивления распределительной линии определяют:

                    к                  к
            R    = SUM r   l , X    = SUM x   l , Ом,          (5)
             SUM   i=1  oi  i   SUM   i=1  oi  i

где:

    r  , x   -  удельное активное и индуктивное сопротивления 1 км
     oi   oi

кабеля (провода) одного сечения i-го участка, Ом/км; l — длина i-го участка, км; i к — число участков распределительной линии.

16.7 Средний ток нагрузки для каждой линии за расчетный

период (год) определяется:

                            _______

                               /2    2
                              /W  + W
                            \/  А    р
                      I   = ------------, А,                   (6)
                       ср     _
                            \/3 U   8760

                             ср

где U   - среднее напряжение на шинах ЦП за расчетный период.
     ср

    При наличии суточных графиков напряжения,  снятых на шинах ЦП,
можно  определить  наиболее  вероятные  (мода  распределения U(М))

значения напряжения (Приложение 8, п. 7).

16.8 Относительное значение среднего тока нагрузки для каждой

линии определяют:

                                I   - I
                                 ср    мин
                     ДЕЛЬТА I = ------------,                  (7)
                                I     - I
                                 макс    мин

    где: I   ,  I     - минимальный и максимальный ток,  взятый из
          мин    макс
суточных  графиков замеров нагрузок в период контрольных замеров в

расчетный период.

16.9. Из усредненного графика ДЕЛЬТА I = f(бета) по ср значению ДЕЛЬТА I находится коэффициент формы годового графика ср нагрузки бета, рис. 2 [6].

16.10 Для определения потерь электроэнергии для всей сети

определяются потери электроэнергии для каждой линии по формуле (1) и затем суммируются:

                         m

                ДЕЛЬТА W  = SUM ДЕЛЬТА W  , кВт.ч,             (8)
                        с   i=1         сi

где: m - число распределительных линий.

Относительные потери электроэнергии в сети 10(6) кВ за расчетный период:

                           ДЕЛЬТА W  x 100%
                                   с

                  ДЕЛЬТА W % = ----------------.               (9)
                          с           m

                                 SUM W
                                 i=1  А

17.1 Исходными данными для расчета потерь электрической энергии в силовых трансформаторах являются:

тип трансформаторов, мощность;

номинальный ток, потери холостого хода и короткого замыкания (по паспортным данным);

сведения об отключении трансформаторов в течение расчетного периода;

средний максимальный рабочий ток трансформатора, взятый из суточных графиков нагрузки в период контрольных замеров:

                              I  + I  + I
                               а    в    с
                   I        = ------------, А;                (10)
                    ср.макс        3

    количество активной    энергии,    поступившей    в    силовые
трансформаторы,  W  ,  количество активной энергии,  поступившей в

              тр

абонентские трансформаторы W (кВт.ч) за расчетный период. тр.а

17.2 Годовые потери электроэнергии в силовом трансформаторе

определяются: 2

ДЕЛЬТА W     = ДЕЛЬТА P      t + ДЕЛЬТА P      тау К , кВт.ч, (11)
        тр.i           х.х.i             к.з.i      з

где:
t - число часов работы трансформатора за расчетный период;

    тау - время максимальных потерь  (условное  время,  в  течение
которого   потери  в  активном  сопротивлении  элемента  сети  при
постоянной максимальной нагрузке были бы равны потерям  энергии  в
том  же  элементе  за  расчетный период времени при действительном

графике нагрузки), ч;

    ДЕЛЬТА P     ,  ДЕЛЬТА P      - потери мощности холостого хода
            х.х.i           к.з.i

и короткого замыкания, кВт; К — коэффициент загрузки трансформатора в период годового з максимума, определяемый как:

                          I
                           ср.макс

                          К = --------,                       (12)
                           з     I

                              нi

где:
I   - номинальный ток i-го трансформатора, А;
 нi
I        - средний максимальный  ток  по  суточным  графикам в
 ср.макс

период контрольных замеров.

17.3 Приближенно величину тау определяют по следующей

формуле:

                                  Т  2
                  тау = (0,124 + ---)  8760, ч,               (13)

                               4
                             10

где Т - число часов использования максимальной нагрузки, ч.

17.4 Число часов использования максимальной нагрузки Т

определяется по формуле:

                           W
                            тр

                Т = --------------------------, ч,            (14)
                      _            n
                    \/3 x U     x SUM I
                           тр.н   i=1  ср.макс

    где U     - номинальное линейное напряжение  трансформатора на

     тр.н

низкой стороне.

На основании расчетных величин Т и тау можно построить график зависимости тау = f(T) приложение 2 <*> [7]. --------------------------------

<*> Приложение 2 не приводится.

17.5 Годовые потери электроэнергии во всех трансформаторах

определяются:

                        n

              ДЕЛЬТА W   = SUM ДЕЛЬТА W    , кВт.ч,           (15)
                      тр   i=1         тр.i

где n - число трансформаторов в электрической сети.

17.6 Относительная величина потерь электроэнергии в силовых

трансформаторах:

                          ДЕЛЬТА W   x 100%
                                  тр

                ДЕЛЬТА W  % = -----------------,              (16)
                        тр           W

                                  тр

где W   - количество  электроэнергии, поступившей  в   силовые
     тр

трансформаторы, кВт.ч:

               W   = W  - ДЕЛЬТА W  - W    , кВт.ч.           (17)
                тр    п           с    тр.а

энергии в сети напряжением 0,4 кВ

18.1 Исходными данными для определения потерь электроэнергии

в целом по сети 0,4 кВ или по какому-либо району указанной сети являются: количество электроэнергии W (кВт.ч), поступившей в сеть н.н напряжением 0,4 кВ за расчетный период; фазные напряжения на всех трех фазах отходящей линии U , 1а

U  , U   и токи I , I , I , измеренные на шинах ТП;
 1в   1с         а   в   с
    фазные напряжения U  , U  , U  , измеренные в конце линии.
                       2а   2в   2с
    Измерения выполняются  в  дни  контрольных замеров в расчетный

период.

18.2 Потери электроэнергии в линиях 0,4 кВ рассчитываются по

формулам: для кабельной линии:

                                               -3

  ДЕЛЬТА W  = 1,35К     I     ДЕЛЬТА U     тау x 10  , кВт.ч; (18)
          i        д.пi  ср.i         ср.i

для воздушной линии:

                                               -3

  ДЕЛЬТА W  = 1,31К     I     ДЕЛЬТА U     тау x 10  , кВт.ч, (19)
          i        д.пi  ср.i         ср.i

где:
ДЕЛЬТА U      -   среднее   падение    напряжения   в    конце
        ср.i

распределительной линии, В; I — средний ток линии 0,4 кВ в ее начале на ТП в момент ср.i замера ДЕЛЬТА U . ср.i

18.3 Относительные потери электроэнергии в кабельной сети с

коммунально-бытовой нагрузкой определяются:

          ДЕЛЬТА W% = 0,78К       (ДЕЛЬТА U  %) тау / Т,      (20)
                           д.п.ср          ср

где:
К       - коэффициент дополнительных потерь,  возникших  из-за
 д.п.ср

неравномерной загрузки фаз; ДЕЛЬТА U — средние относительные потери напряжения для сети ср низкого напряжения, %.

18.4 Определение относительных потерь напряжения (в %) для

сети  напряжением  0,4  кВ  производится  по   измерениям   фазных
напряжений  в  начале и в конце линии и подсчитывается как среднее
фазное значение  напряжения  в  начале  и  в  конце  линии  в  дни

контрольных замеров:

                            U + U + U

                                 а   в   с
                    U         = ----------, В;                (21)
                     ф.ср.н,к       3

среднее значение потери напряжения в линиях:

                   ДЕЛЬТА U = U     - U    , В;               (22)
                               ср.н    ср.к

средний процент потерь напряжения для одной ТП:

                           ДЕЛЬТА U

ДЕЛЬТА U% = -------- x 100; (23) U ср.н

средний процент потерь напряжения для всех ТП, на которых проводились замеры:

                              n
                             SUM ДЕЛЬТА U%
                             i=1

                   ДЕЛЬТА U  % = -------------,               (24)
                           ср          n

    где n  -  число  ТП,  на  которых  были  выполнены контрольные

замеры.

Средний процент потерь мощности в сети 0,4 кВ:

                 ДЕЛЬТА Р  % = ДЕЛЬТА U  % К   ,              (25)
                         ср            ср   м/н

    где К    - коэффициент, определяющий отношение потери мощности

     м/н

к потери напряжения (для приближенных вычислений принимать К = 0,75 [4]). м/н

18.5 Число часов максимальных потерь тау рекомендуется

определять по формуле 13 или из графика тау = f(T) (приложение 2).

18.6 Средний коэффициент дополнительных потерь для сети

напряжением до 0,4 кВ равен:

                              n
                             SUM К

                                 i=1  д.пi
                       К       = ---------,                   (26)
                        д.п.ср       n

где:
n - число распределительных линий, включенных в расчет;
К     - коэффициент дополнительных  потерь  при  неравномерной
 д.пi

нагрузке фаз распределительной линии определяют:

                                     R         R
                         2            0         0
                К     = К   (1 + 1,5 --) - 1,5 --,            (27)
                 д.пi    нi          R         R
                                      ф         ф

где:

    R , R   -  соответственно  активные  сопротивления  нулевого и
     0   ф

фазного проводов, Ом; К — коэффициент неравномерности нагрузки фаз нi распределительной линии, который равен:

                       I          I          I
             2    1     аi  2      вi  2      сi  2
            K   = - [(-----)  + (-----)  + (-----) ],         (28)
             нi   3   I          I          I
                       ср.i       ср.i       ср.i

где:

    I  , I  ,  I   - соответственно значения токов (А) фаз А, В, С
     аi   вi    сi

головного участка распределительной линии 0,4 кВ; I — среднее значение токов (А) фаз А, В, С. ср.i 2

Коэффициенты К и К можно определить по Приложениям 3 и 4 н д.п <>. -------------------------------- <> Приложение 4 не приводится.

Для двухпроводной линии К = 1, для трехпроводной линии д.п 2

К    = К .
 д.п    н

18.8 Относительная величина потерь электроэнергии в сети с

воздушными линиями и коммунально-бытовой нагрузкой определяется:

             W% = 0,76К       (ДЕЛЬТА U  %) тау / Т.          (29)
                       д.п.ср          ср

18.9 Относительная величина потерь электроэнергии в линии с

одной нагрузкой равна:

ДЕЛЬТА W% = (ДЕЛЬТА U %) тау / Т. (30) ср

18.10 Потери электроэнергии в сети напряжением 0,4 кВ будут

равны:

                         ДЕЛЬТА W%

               ДЕЛЬТА W    = --------- W   , кВт.ч.           (31)
                       н.н     100%     н.н

МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

19. Снижение потерь электроэнергии при передаче и распределении является актуальной задачей энергоснабжающих организаций и одним из основных направлений энергосбережения.

Основным условием работы электрической сети с минимальными потерями является ее рациональное построение. При этом особое внимание должно быть уделено правильному определению точек деления в замкнутых сетях, экономичному распределению активных и реактивных мощностей, внедрению замкнутых и полузамкнутых схем сети 0,4 кВ.

Потери энергии в рационально построенных и нормально эксплуатируемых сетях не должны превышать обоснованного технологического расхода энергии при ее передаче и распределении. Мероприятия по снижению потерь энергии должны проводиться в сетях, где есть те или иные отклонения от рационального построения и оптимального режима эксплуатации.

Применение современных математических методов расчета позволяет минимизировать технологические расходы электроэнергии и довести их до технически обоснованных величин.

20. Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях может быть достигнуто как в результате проведения мероприятий по общей оптимизации сети, когда снижение потерь энергии является одной из составляющих частей комплексного плана, так и в результате проведения мероприятий, направленных только на снижение потерь. По этому признаку все мероприятия по снижению потерь (МПС) могут быть условно разделены на три группы:

• организационные, к которым относятся МПС по совершенствованию эксплуатационного обслуживания электрических сетей и оптимизации их схем и режимов (малозатратные и беззатратные МПС);
• технические, к которым относятся мероприятия по реконструкции, модернизации и строительству сетей (МПС, требующие капитальных затрат);
• мероприятия по совершенствованию учета электроэнергии, которые могут быть как беззатратные, так и требующие дополнительных затрат (при организации новых точек учета).

21. К организационным мероприятиям могут относиться:

• определение (выбор) точек оптимального деления сети 6 — 10 кВ;
• уменьшение времени нахождения линии в отключенном положении при выполнении технического обслуживания и ремонта оборудования и линий;
• снижение несимметрии (неравномерности) загрузки фаз;
• рациональная загрузка силовых трансформаторов.

22. К приоритетным техническим мероприятиям в распределительных сетях 10(6) — 0,4 кВ относятся:

• в проектах, предусматривающих при реконструкции перевод действующих сетей 6 кВ на повышенное напряжение 10 кВ, рекомендуется использовать установленное оборудование при соответствии его характеристик повышенному напряжению;
• увеличение доли сетей на напряжение 35 кВ;
• сокращение радиуса действия и строительство ВЛ 0,4 кВ в трехфазном исполнении по всей длине;
• применение столбовых трансформаторов (10(6)/0,4 кВ) малой мощности для сокращения протяженности сетей напряжением 0,4 кВ;
• перевод сетей низкого напряжения с 220 В на 380 В;
• применение самонесущих изолированных и защищенных проводов для ВЛ напряжением 0,4 — 10 кВ;
• использование максимально допустимого сечения проводов в электрических сетях напряжением 0,4 — 10 кВ с целью адаптации их пропускной способности к росту нагрузок в течение всего срока службы;
• усиление элементов действующей сети путем прокладки новых линий или замены проводов и кабелей на большие сечения;
• проведение работы по компенсации реактивных нагрузок;
• поддержание значений показателей качества электроэнергии в соответствии с требованием ГОСТ 13109-97;
• внедрение устройств автоматического регулирования напряжения под нагрузкой, вольт добавочных трансформаторов, средств встроенного регулирования напряжения;
• внедрение нового экономического электрооборудования, в частности трансформаторов с уменьшенными активными и реактивными потерями холостого хода, установка конденсаторных батарей, встроенных в КТП и ЗТП;
• комплексная автоматизация и телемеханизация электрических сетей, применение коммутационных аппаратов нового поколения;
• применение средств дистанционного определения мест повреждения в электрических сетях для сокращения времени поиска и ликвидации аварий.

23. В составе мероприятий по совершенствованию учета следует предусматривать:

• применение приборов учета (электросчетчики, измерительные трансформаторы) более высокого класса точности измерения;
• осуществление мер по предупреждению несанкционированного доступа к клеммам средств измерений;
• внедрение автоматизированных систем учета, сбора и передачи информации;
• проведение организационных и технических мероприятий по предупреждению выявления и устранению безучетного потребления электрической энергии.

24. Характерной особенностью режима работы электрических сетей 0,4 кВ является неравномерность загрузки фаз.

    Величина потерь  мощности  при  неравномерной   нагрузке   фаз
ДЕЛЬТА Р  может  быть  выражена  как ДЕЛЬТА Р  = К    x ДЕЛЬТА Р ,
        н                                    н    д.п           с

где:
ДЕЛЬТА Р  - потери мощности  при  симметричной  нагрузке  фаз,
        с

кВт; К — коэффициент дополнительных потерь при неравномерной д.п нагрузке.

Выравнивание нагрузок производится переключением нагрузки с более загруженной фазы на менее загруженные после проведения замеров нагрузок по фазам линии и анализа результатов.

Отрицательное влияние несимметрии, которую нельзя устранить выравниванием нагрузок по фазам, можно уменьшить:

заменой силовых трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда / звезда» на трансформаторы со схемой «звезда / зигзаг» или «треугольник / звезда», которые менее чувствительны к несимметрии нагрузок;

увеличением сечения нулевого провода в линии 0,4 кВ до сечения фазного провода.

В Приложении 5 приводится пример расчета эффективности мероприятий выравнивания нагрузки фаз в сети 0,4 кВ.

25. Важным мероприятием по сокращению технологического расхода электроэнергии является увеличение эффективности использования трансформаторов за счет сезонного отключения одного из двух трансформаторов двухтрансформаторной подстанции. При этом отключается трансформатор, работающий с наименьшей нагрузкой, и его нагрузка переводится на другой трансформатор. Пример расчета эффективности данного мероприятия приводится в Приложении 6.

26. Сокращение потерь электроэнергии достигается заменой трансформаторов при устойчивом недоиспользовании их мощности. При коэффициенте загрузки трансформатора 10(6)/0,4 кВ меньше 0,5 имеет место существенное относительное увеличение потерь электроэнергии за счет потерь холостого хода.

Снижение потерь электроэнергии в результате замены трансформаторов определяется по формуле:

 ДЕЛЬТА W   = (ДЕЛЬТА Р      - ДЕЛЬТА Р     ) Т + (ДЕЛЬТА Р     x
         тр            х.х.1           х.х.2               кз.1

                 2                  2
              x К   - ДЕЛЬТА Р     К  ) тау, кВт.ч,           (32)
                 з1           кз.2  з1

где:

    ДЕЛЬТА Р     ,  ДЕЛЬТА Р      - потери мощности холостого хода
            х.х.1           х.х.2

трансформаторов, кВт;

    ДЕЛЬТА Р    ,   ДЕЛЬТА Р     -   потери   мощности   короткого
            кз.1            кз.2

замыкания трансформаторов, кВт;

Т — время использования максимальной нагрузки;

тау — время максимальных потерь.

В Приложении 7 приведен пример расчета эффективности замены малозагруженных трансформаторов трансформаторами меньшей мощности.

КОЭФФИЦИЕНТ НЕРАВНОМЕРНОСТИ 2 НАГРУЗКИ ФАЗ К В СЕТЯХ 0,4 КВ Н

Коэффициенты:

                             I         I
                              в         с
                        К  = --;  К  = --,
                         1   I     2   I
                              а         а

    где I  - ток  наиболее  загруженной  фазы;  I   - ток наименее
         а                                       с
загруженной фазы (К  > К ).
                   1    2

Использованные в примере расчета параметры электрической сети и режима ее работы приняты по реальному объекту, имеющему сети напряжением 6 и 0,4 кВ, 6 ЦП и 14 отходящих линий. Схема питания потребителей — петлевая, в нормальном режиме — разомкнутая. Электрическая сеть имеет 9 РП и 168 ТП.

Через электросеть потребителя передано за предыдущий год 97650 тыс. кВт.ч электроэнергии; отчетные потери — 8%.

1. Для расчета потерь электрической энергии в сети напряжением 6 кВ составляются таблицы 1, 2, в которые из принципиальной схемы сети заносятся марки, сечения, длина проводов и кабелей всех участков питающей и распределительной сети.

<*> Для сокращения объема справочного материала в таблицу 2 занесены значения сопротивлений участков только одной распределительной линии (Л1), отходящей от ЦП (рис. 1. Приложения 8).

2. По суточным графикам нагрузок всех распределительных линий, отходящих от ЦП, заполняются таблицы 3 и 4.

3. Суточный график напряжения U(t) распределительных линий, отходящих от ЦП, за рабочие дни зимнего максимума и летнего минимума представлен соответственно в таблицах 5 и 6.

4. Расчет выполняется для одной распределительной линии, отходящей от ЦП (фидер Л1) (рис. 1).

5. Активное сопротивление всей распределительной линии фидера Л1 определяется суммированием данных, приведенных в таблицах 1 и 2.

R = 0,208 + 0,647 + 0,196 + 0,05 + 0,07 + 0,07 + 0,141 + SUM

           + 0,087 + 0,086 + 0,131 = 1,686 Ом.

6. <a id="p100378"></a>Активное сопротивление головного участка  распределительной

линии фидера Л1 R = 0,208 Ом. г.у

    Коэффициент эквивалентности К  в зависимости от R    к    R
                                 э                   г.у       SUM

R

 г.у   0,208
---- = ----- = 0,12 определяется по  рис. 1 (кривая 1, так  как  в
R      1,686

SUM начале распределительной линии подсоединяется мощное ответвление); К = 0,19. э

7. Для определения моды распределения напряжения U(М) используются суточные графики напряжения, снятые на шинах Л1 за зимний и летний рабочие дни, и данные таблицы 7.

i = 0,1 - значение интервала (0,1 кВ) между максимальным и минимальным напряжением интервала; U — нижняя граница интервала с наибольшим количеством мо значений, в котором лежит мода; г' — частота, соответствующая этому интервалу; mo г' — частота соответственно по предыдущему и последующему mo-1 ---- mo+1 интервалам.

                    25/50 - 12/50

     U    = 6,35 + ------------------------ x 0,1 = 6,38 кВ.
      (М)          2 x 25/50 - 12/50 - 0/50

8. <a id="p100391"></a>Количество активной энергии, переданной в распределительную

линию:

W = 5954076 кВт.ч. а

Количество реактивной энергии в распределительной линии:

W = 1120500 кВАр.ч. р

9. <a id="p100395"></a>Средняя величина тока линии за расчетный период - год (8760

ч):

        ___________________

           /       2          2
         \/ 5954076  + 1120500         6058500

I = ---------------------- = ----------------- = 62,7 А.

           _                        _
         \/3 x 6,38 x 8760        \/3 x 6,38 x 8760

10. <a id="p100397"></a>Значения минимального  годового   тока  I      =  30  А  и
                                             мин

максимального годового тока I = 145 А берутся из суточных м графиков нагрузки для летнего и зимнего рабочих дней на шинах Л1 (таблицы 3 и 4).

11. <a id="p100398"></a>Относительное значение средней величины нагрузки:

                           62,7 - 30

                  ДЕЛЬТА I   = --------- = 0,28.
                          ср   145 - 30

По графику (рис. 2) определяем бета = 0,22.

12. <a id="p100400"></a>Потери  электроэнергии  в  распределительной  линии  Л1 за

расчетный период (год) равны:

                                       2       2     2
ДЕЛЬТА W   = 3 x 0,19 x 1,686 x 8760[30  + (145  - 30 ) x 0,22] x

    Л1
                      -3
                  x 10   = 40607 кВт.ч.

13. Расчет потерь для остальных распределительных линий сведен в таблицу 8.

                       1586646

ДЕЛЬТА W % = -------- x 100% = 1,63%. с 97650000

14. Количество электроэнергии, поступившей в сетевые и абонентские трансформаторы:

W = 97650000 — 1586646 = 96063354 кВт.ч. тр.с

15. Исходные данные для расчета потерь электрической энергии в силовых трансформаторах сводятся в таблицы.

Для примера заполнения таблиц в табл. 9 приведены технические данные некоторых трансформаторов, установленных в сети. В графе «Итого» приведены показатели по трансформаторам всех 168 ТП.

Замеры токов нагрузок выполнены в зимний максимум нагрузки, характер нагрузки — промышленный.

Относительная величина потерь электроэнергии в силовых трансформаторах:

                        3000500 x 100%

ДЕЛЬТА W% = -------------- = 3,12, 96063354

или 3,07% к общему количеству электроэнергии, поступившей в сеть.

16. В качестве исходных данных для расчета потерь электроэнергии в сети напряжением 0,4 кВ (табл. 10) приняты:

24 ТП, имеющие наиболее протяженные распределительные линии; падение напряжения в конце каждой линии:

                  ДЕЛЬТА U   = U      - U     ;
                          ср    ср.ф1    ср.ф2

фазные токи отходящих от ТП распределительных линий;
количество электроэнергии, поступившей в сеть 0,4 кВ:

96063354 — 3000500 = 93062854 кВт.ч.

17. <a id="p100451"></a>Процент  потерь  электроэнергии  в сети напряжением 0,4 кВ

определяется по формуле 20:

ДЕЛЬТА W % = 0,78 x 1,084 x 4,3% x 2700 / 4600 = 2,14% н.н

или

ДЕЛЬТА W = 93062854 x 0,0214 = 1991545 кВт.ч, н.н

где:
        26,01
1,084 = -----     -    средний    коэффициент   дополнительных
         24

потерь из-за равномерной нагрузки фаз (таблица 10); 102,8 4,3% = ----- — среднее значение потери напряжения в % в сети 24 0,4 кВ (таблица 10).

18. На распределительных линиях, отходящих от ТП 56, ТП 61 необходимо провести мероприятие по выравниванию нагрузки фаз, так как величина коэффициента дополнительных потерь значительно отличается от единицы.

19. Структура потерь электроэнергии в городской электрической сети:

Общие потери электроэнергии по сети 6 кВ:

                  6578691 x 100

------------- = 6,74%. 97650000

20. <a id="p100489"></a>Небаланс потерь электроэнергии составил величину:

ДЕЛЬТА НБ = 8% — 6,74% = 1,26%.

Далее выясняются причины небаланса потерь свыше 1% и принимаются меры к их устранению.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методические указания по определению погрешности измерения активной электроэнергии при ее производстве и распределении. РД 34.11.325-90. М.: СПО ОРГРЭС, 1991.

2. Типовая инструкция по учету электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении. РД 34.09.101-94. Правила учета электрической энергии. М: Главгосэнергонадзор России, АОЗТ «Энергосервис», 1997.

3. Инструкция по проектированию городских электрических сетей. РД 34.20.185-94 (с дополнением раздела 2, утвержденным Приказом Минтопэнерго России от 29.06.99 № 213). М.: Энергоатомиздат, 1995.

4. Методические указания по определению потерь электроэнергии и их снижению в городских электрических сетях напряжением 10(6)- 0,4 кВ местных советов (утверждены Приказом Минжилкомхоза РСФСР от 31.10.80 № 556). М.: ОНТИ АКХ, 1981.

5. Рекомендации для электросетевых предприятий по реализации энергосберегающих мероприятий при электроснабжении потребителей и контролю за использованием электроэнергии. М.: ОНТИ АКХ, 1988.

6. Л.Д. Клебанов. Вопросы методики определения и снижения потерь электрической энергии в сетях. Л-д.: изд-во ЛГУ, 1973.

7. Инструкция по расчету и анализу технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений. И 34-70-030-87. М.: СПО Союзтехэнерго, 1987.

8. Инструкция по снижению технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений. М.: СПО Союзтехэнерго, 1987.

9. ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

10. Сборник нормативных и методических документов по измерениям, коммерческому и техническому учету электрической энергии и мощности. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 1998.

11. Номограммы для определения потери напряжения в воздушных линиях электропередачи напряжением 0,38 кВ — АО РОСЭП.

12. Номограммы для определения потерь напряжения и значений токов короткого замыкания в воздушных линиях электропередачи напряжением 10 кВ — АО РОСЭП.

13. Современные методы и средства расчета, нормирования и снижения технических и коммерческих потерь электроэнергии в электрических сетях (информационно-методические материалы международного научно-технического семинара, 20 — 24.11.2000, г. Москва).

14. Воротниций В.Э., Загорский Я.Т., Апряткин В.Н., Западнов А.А. Расчеты, нормирование и снижение потерь электрической энергии в городских электрических сетях // ж-л «Электрические станции». № 5, 2000.