В отчёте сетевой компании написано: потери электроэнергии - 9 %. Звучит сухо. А по факту это значит, что из каждых 100 кВт·ч, отправленных в сеть, до потребителей доходит только 91. Остальное рассеивается в виде тепла, уходит на работу оборудования или исчезает в «дырках» учёта.
Разбираемся, откуда берутся эти потери и какие из них можно реально уменьшить.
Какие бывают потери - без бюрократии
Технологические потери. Это чистая физика: нагрев проводов, потери в трансформаторах, корона на высоковольтных линиях.
Эксплуатационные (собственные нужды). То, что сети тратят на себя: освещение и отопление подстанций, вентиляция, работа насосов, механизмов и т. д.
Коммерческие потери. Всё, что связано с учётом: устаревшие или неисправные счётчики, ошибки в балансах, прямые хищения и «левые» подключения.
С точки зрения регулятора «заслуженными» считаются только технологические потери - именно они входят в тариф как неизбежные.
Сколько энергии вообще теряется
Если смотреть глобально, нормально считается уровень 4–5 % от отпуска в сеть. Это тот диапазон, к которому стремятся развитые энергосистемы.
Потери около 10 % - уже верхняя граница разумного с точки зрения физики, выше - значит, сеть или учёт работают плохо.
В позднем СССР энергосистема жила примерно в диапазоне 4–6 % потерь - это хороший ориентир. Сегодня в российских распределительных сетях цифры заметно гуляют: где‑то это те же 4–6 %, а где‑то совокупные потери по всем напряжениям доходят до 8–12 %.
Кто «съедает» больше всего - линии или подстанции
Больше всего теряется именно в линиях электропередачи. По усреднённым оценкам для типичной сетевой компании:
- около 64 % всех потерь приходится на сами ЛЭП
- ещё примерно 17 % - на корону и погодные факторы
- в городских сетях до 70–90 % потерь в ЛЭП дают низковольтные линии 0,4 кВ
Откуда берутся потери в ЛЭП
Если сильно упростить, то основных факторов несколько. Нагрузочные потери. Провода греются при прохождении тока - это и есть те самые I²R‑потери.
Коронные потери. На высоковольтных линиях воздух вокруг провода частично ионизуется, особенно во время тумана, дождя или снегопада. Это тоже отбор энергии.
Трансформаторы. Даже если нагрузка невелика, трансформатор что‑то «ест» вхолостую, а при полной нагрузке добавляются свои I²R‑потери в обмотках.
Реактивная мощность. Низкий cos φ означает, что по сети гоняют лишний ток, который не превращается в полезную работу, но греет провода и оборудование.
Неудачная схема сети. Слишком длинные плечи 0,4 кВ, перегруженные участки, подстанции, стоящие далеко от центров нагрузок.
Сверху ложатся коммерческие потери: в одних регионах это мелочь, в других - главный источник расхождения баланса.
Как государство нормирует потери
Для каждой сетевой организации есть свой норматив потерь - допустимый уровень технологических потерь, который учитывается в тарифе.
Для территориальных сетевых организаций нормативы утверждает Минэнерго РФ отдельными приказами. Для ЕНЭС (ФСК - Россети) - своими приказами на каждый период регулирования.
На практике по российским сетям норматив обычно попадает в вилку 4–10 % от отпуска. Всё, что ближе к 4–6 %, говорит о здоровой сети. Всё, что стабильно выше 10 %, - сигнал о серьёзных проблемах: либо с техническим состоянием, либо с учётом.
Что реально можно сделать инженерам
Часть потерь - плата за сам факт передачи энергии, но уменьшить их всё‑таки можно.
- Повысить напряжение. Чем выше напряжение, тем меньше ток при той же мощности, а по формуле P=I^2 R потери падают квадратично. Отсюда переход на более высокие классы напряжения и укрупнение центров питания
- Пересобрать сеть. Сократить длину перегруженных линий 0,4 кВ, переносить ТП ближе к потребителям, делить «резиновые» линии на несколько участков
- Увеличить сечение проводов. Толще провод - меньше сопротивление, меньше нагрев. Плюс замена старых линий на современные сталеалюминиевые провода и СИП.
- Компенсировать реактивную мощность. Конденсаторные батареи и устройства компенсации поднимают cos φ, уменьшая паразитный ток в сет
- Убрать коммерческие потери. Современные счётчики, АСКУЭ, работа с нелегальными подключениями. Иногда снижение «коммерции» даёт больший эффект, чем замена проводов
В нормативных документах (например, РД 34.09.254‑86) подробно расписано, как строить программы по снижению потерь и считать их окупаемость - от баланса потерь до ранжирования мероприятий по эффекту.
Потери в сетях невозможно свести к нулю, но можно сделать так, чтобы каждые потерянные проценты были действительно обусловлены физикой, а не дырявыми проводами и ещё более дырявым учётом. В следующем материале посмотрим, как выбор конструкции опор и проводов помогает держать потери под контролем.
***
Подписывайтесь на наш канал Max - каждый день интересные факты отрасли