УДК 621.317
ОЦЕНКА ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СЕТЯХ 0,4-35 кВ
Коваленко Павел Васильевич,
канд. техн. наук, доцент
Пермяков Анатолий Викторович,
канд. техн. наук, доцент
Елисеева Анастасия Александровна,
старший преподаватель
Институт сервиса, туризма и дизайна (филиал) в г. Пятигорске
ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
Аннотация: Уровень потерь, возникающих при передаче и распределении, существенно зависит от показателей качества электроэнергии. В статье показано, что основное внимание необходимо уделять анализу сетей 6-10 кВ, силовым трансформаторам распределительных подстанций 6-10/0,4 кВ, и низковольтным распределительным сетям с нулевым проводом.
Ключевые слова: электрические сети, потери электроэнергии, трансформаторы, подстанции, низковольтные распределительные сети.
Потери электроэнергии при ее передаче и распределении неизбежны, однако их уровень существенно зависит от показателей качества электроэнергии. За 10 лет суммарные потери в энергосистемах России возросли, как в абсолютных (с 79 до 103,5 млрд кВт·ч), так и в относительных единицах (с 8,5% до 13,1% от общего отпуска электроэнергии), и задача их снижения весьма актуальна. Потери практически невозможно измерить напрямую, поэтому определение их величины, структуры и основных очагов ведется расчетно-аналитическими методами. Потери при распределении возрастают по мере снижения уровня напряжений в электрических сетях. В России насчитывается более двух миллионов линий электропередачи 0,4-35 кВ, на которые приходится основная доля потерь. Согласно нормативной методике в качестве точек контроля ПКЭ в распределительных сетях принимаются:
- точки с потребителями, соответствующие точкам электрической сети, потери напряжения от центра питания (ЦП) до которых являются минимальными и максимальными в рассматриваемой группе распределительных линий в режимах наименьших и наибольших нагрузок ЦП;
- точки с потребителями, графики нагрузки которых резко отличаются от графика нагрузки ЦП;
- шины 0,4 кВ трансформаторных подстанций 6-35/0,4 кВ, от которых осуществляется электроснабжение бытовых потребителей, потери напряжения от ЦП до которых являются минимальными и максимальными в рассматриваемой группе распределительных линий в режимах наибольших и наименьших нагрузок ЦП или вводно-распределительное устройство к этим бытовым потребителям.
Типовая схема распределительной сети с указанием рекомендуемых пунктов контроля показана на рис. 1.
1 – выводы электроприемников (ЭП); 2 – вводно-распределительное устройство 220-380 В (ВРУ); 3 – шины 0,4 кВ ТП 6-10/0,4; 4 – шины 6-10 кВ ТП; 5 – шины распределительных подстанций (РП) 6-10 кВ; 6 – шины 6-10 кВ центров питания (ЦП) распределительных сетей; 7 – шины 35-220 кВ трансформаторных подстанций 35-220/6-10 кВ.
Из приведенной схемы следует, что основное внимание необходимо уделять анализу сетей 6-10 кВ, которые имеют изолированную нейтраль, силовым трансформаторам распределительных подстанций 6-10/0,4 кВ, и низковольтным распределительным сетям с нулевым проводом. Эти сети имеют наибольшую протяженность, и питают огромное количество однофазных электроприемников, которые практически невозможно равномерно распределить по фазам. Они характеризуются более низким уровнем контроля и обслуживания по сравнению с сетями высокого напряжения, и суммарные потери в них составляют в среднем 40% от потерь энергии по всей цепи ее транспортировки до потребителей.
Большинство трансформаторов 6-10/0,4 кВ имеют схему соединения обмоток
и характеризуются большим сопротивлением нулевой последовательности. На рисунке 2 показано количественное распределение силовых трансформаторов по их установленной мощности на территории Ставропольского края (по данным филиала ПАО «МРСК СК» – «Ставропольэнерго»).
Из приведенных данных видно, что преимущественное распространение имеют трансформаторы относительно малой мощности: 160, 100 кВА и ниже. Их доля особенно велика в сельскохозяйственных районах: Апанасенковском, Арзгирском, Нефтекумском, Левокумском и др. (таблица 1). Трансформаторы, как правило, имеют смешанную нагрузку, в которой значительную долю составляют мощные однофазные потребители. Наиболее тяжелые режимы возникают при подключении одно однофазных сварочных трансформаторов, мощность которых доходит до 0,1-0,4 номинальной мощности трансформаторов.
Помимо трансформаторов на потери энергии и напряжения у потребителей существенное влияние оказывают низковольтные линии электропередачи, протяженность которых особенно велика в коммунально-бытовых и сельских сетях. Например, по приведенным данным в Калмыкии при средней длине линии 1 км среднее значение потерь напряжения составило 7,5%, а коэффициент неравномерности нагрузки – 2,2. В таблице 2 приведен фрагмент данных обследования нескольких ТП и отходящих от них ВЛ 0,4 кВ на предприятии городских электрических сетей г. Ипатово Ставропольского края, по которым можно судить о схожести полученных результатов со средними данными по другим регионам.
Средняя длина 57 магистральных ВЛ 0,4 кВ составила 0,91 км. Большинство линий (26) имело сечения проводов 3×25 +16; 16 линий – 3×25 + 25; 9 линий – 3×35 +25; 4 линии – 3×16 +16; 2 линии – 3×35 +35.
В большинстве линий наблюдается существенная несимметрия токов. Среднее значение коэффициента несимметрии (при амплитудной несимметрии) составляет 0,254. Это приводит к существенным потерям и несимметрии напряжений в конце магистральных воздушных линий, что объясняется большим сопротивлением нулевой последовательности силовых трансформаторов и петли «фазный нулевой провод» самих ВЛ.
Список литературы
- РД 153-34.0-15.501-00. Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Часть 1. Контроль качества электрической энергии
- ГОСТ Р 53333-2008. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Контроль качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
- Фролов Ю.М., Шелякин В.П. Основы электроснабжения. – М.: Издательство «Лань», 2012. – 432 с.
- stavre.elektra.ru – филиал ПАО «МРСК СК» – «Ставропольэнерго». Дата обращения: 01.04.2018 г.