Методические указания по расчету потерь в электрических сетях, для составления ежемесячного баланса предприятия по потреблению электрической энергии (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ РФ Департамент государственного энергетического надзора и энергосбережения "ГОСЭНЕРГОНАДЗОР" Государственное учреждение

УПРАВЛЕНИЕ ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО НАДЗОРА ПО ГОРОДУ САНКТ-ПЕТЕРБУРГУ ГУ "ПЕТЕРБУРГгосэнергонадзор"

СОГЛАСОВАНО

Руководитель Департамента

государственного энергонадзора

и энергосбережения

______________

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по расчету потерь в электрических сетях,

для составления ежемесячного баланса предприятия

по потреблению электрической энергии.

Начальник

ГУ «Петербурггосэнергонадзор»

________________

Начальник службы

энергосбережения

_________________

Начальник лаборатории СПЭЭ и ЭА

службы энергосбережения

_________________

Санкт – Петербург

2001 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по расчету потерь в электрических сетях,

для составления ежемесячного баланса предприятия

по потреблению электрической энергии.

Начальник лаборатории

сертификации показателей

энергоэффективности и

энергоаудита

службы Энергосбережения

ГУ Петербурггосэнергонадзор»

Санкт-Петербург

2001

Содержание

1.  Введение …………………………………………………………………… 3

2. Составляющие потерь в электрических сетях…………………………… 4

3.  Постоянные потери………………………………………………………… 6

4.  Переменные потери………………………………………………………… 7

5.  Пример расчета месячного баланса потребления электроэнергии

условного предприятия………………………………….. ……………… 10

6.  Список использованной литературы……………………………………… 18

Приложение.

Образец формы таблицы расчета составляющих в общем

потреблении электрических потерь……………………………………… 19

1.  Введение.

Решение о необходимости создания настоящих методических указаний возникло по результатам энергетических обследований службой Энергосбережений ГУ «Петербурггосэнергонадзор» предприятий Санкт-Петербурга. Обследования показали, что фактически на предприятиях не осуществляется расчет составляющих потерь в количестве потребленной электроэнергии и как следствие не ведется полная работа по их анализу и дальнейшему снижению.

Информация по потерям электрической энергии в сетях необходима предприятиям по двум причинам: экономическим и юридическим.

Экономические причины – снижение денежных затрат на оплату потребляемой электрической энергии путем определения составляющих потерь и разработки рекомендаций по их снижению.

Юридические причины – выполнение требований нормативной документации по энергосбережению ГОСТ Р «Энергосбережение. Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов», ГОСТ Р «Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей», п. 1.5.6 «Правила эксплуатации электроустановок потребителей».

Настоящие методические указания составлены для оказания помощи энергетическим службам предприятий при составлении ежемесячных балансов потребления электрической энергии с учетом составляющих в потреблении потерь. В указаниях перечислены элементы потерь, способы их расчета и пример составления баланса потребления электрической энергии условным предприятием.

Настоящие методические указания применимы к местным (внутризаводским) электрическим сетям 10, 6 и 0,4 кВ предприятий потребителей электрической энергии.

2.  Составляющие потерь в электрических сетях.

Потери в электрических сетях подразделяются на постоянные и переменные.

Постоянные потери – это потери не зависящие от величины мощности подключенных к сетям электроприемников.

Переменные потери - это потери в сетях вызванные нагрузками подключенных электпроприемников. Величина переменных потерь зависит от мощности электроприемников, при изменении мощности меняется величина потерь.

К постоянным потерям относятся : потери в стали силовых трансформаторов (либо их называют потери холостого хода).

К переменным потерям относятся : потери в меди силовых трансформаторов (либо их называют потери короткого замыкания), а также потери в проводниках (кабельных и воздушных линиях).

Рекомендуемые нормативные величины потерь для местных (внутризаводских) электрических сетей 10, 6 и 0,4 кВ предприятий потребителей электрической энергии [ 6 ]:

а) В процентном отношении от фактической суммарной активной мощности электроприемников сети ( Д Р – кВт) :

-  постоянные – в стали силовых трансформаторов – 0,9 %

-  переменные – в меди силовых трансформаторов – 1,5 %

в питающих сетях 10 кВ – 3,1 %

в питающих сетях 6 кВ – 3,8 %

в распределительных сетях 10 кВ – 1,5 %

в распределительных сетях 6 кВ – 2 %

в сетях 0,4 кВ – 3,4 %

б) В процентном отношении от потребления активной электрической электроэнергии за условный период ( Д W – кВт. час) :

-  постоянные – в стали силовых трансформаторов – 2 %

-  переменные – в меди силовых трансформаторов – 1 %

в питающих сетях 10 кВ – 2 %

в питающих сетях 6 кВ – 2,5 %

в распределительных сетях 10 кВ – 1 %

в распределительных сетях 6 кВ – 1 %

в сетях 0,4 кВ – 2 %

Как видно из выше указанного имеются два значения рекомендуемых

нормативных величин потерь в процентном отношении от мощности и от потребления. В чем необходимость данной информации? Данная информация необходима при оценке результатов промежуточного и окончательного расчета потерь. Промежуточный расчет – определение мощности потерь. Окончательный расчет – определение расхода электрической энергии на потери.

Есть и вторая практическая сторона применения рекомендуемых нормативных потерь - по балансу составляющих величин мощности потерь можно определить состояние загрузки электрических сетей. Смысл сказанного заключается в том, что

1. Превышение нормативной величины мощности переменных потерь сигнализирует о:

- перегрузке сетей, неправильном выборе сечения кабельных и воздушных линий

(завышенная мощность подключенных электроприемников при неправильном

выборе сечения питающих сетей увеличивает тепловой нагрев проводников

повышая величину потерь электрической энергии);

- завышенной протяженности линий (завышенная длина и заниженное сечение

линии увеличивает величину падения напряжения, потерь электрической

энергии).

2. Превышение нормативной величины мощности постоянных потерь

сигнализирует о недогрузке сетей (силовые трансформаторы недозагружены,

соответственно увеличивается процент собственного потребления

трансформаторами в доле общего потребления).

Схематически представленный баланс можно представить в виде следующих рисунков:

Баланс идеально загруженных электрических сетей

Переменные потери Постоянные потери

ниже нормативной величины ниже нормативной величины

 

Баланс перегруженных электрических сетей

Переменные потери Постоянные

выше нормативной величины потери ниже нормативной

величины

Баланс недогруженных электрических сетей

Переменные потери Постоянные потери

ниже нормативной величины выше нормативной величины

Далее рассмотрим каждую составляющую электрических потерь.

3.  Постоянные потери.

Как было ранее указано в пункте 2 настоящего методического указания к постоянным потерям в электрических сетях относятся потери в стали силовых трансформаторов.

Мощность потерь в стали силового трансформатора (либо их называют потери холостого хода) расчитывается на основании данных о испытаниях трансформатора заводом изготовителем, организацией производящей капитальный ремонт вносимых в паспорта трансформатора.

В паспорте трансформатора должны быть указаны следующие необходимые для расчета потерь величины:

-  тип трансформатора;

-  номинальная мощность, Sном - кВА;

-  номинальное напряжение высокой стороны, Uном - кВ;

-  мощность холостого хода, Д Рхх пас - кВт;

-  ток холостого хода, I хх - %.

Мощность потерь в стали силового трансформатора определяется по формуле

Д Рхх = ( Д Рхх пас + Кип х Д Qхх ) х ( U ср / U ном ) 2 [ 4 ], [ 5 ]

где Д Рхх пас – паспортная мощность холостого хода трансформатора - кВт;

Кип - коэффициент изменения потерь активной мощности (для

промышленных предприятий, когда величина его не задана

энергосистемой следует принимать равным 0,07) – кВт / кВар;

U ср – среднее значение напряжения питающей сети на высокой стороне

трансформатора за рассматриваемый период – В;

U ном – номинальное напряжение высокой стороны трансформатора – В;

Д Qхх – постоянная составляющая потерь реактивной мощности холостого

хода трансформатора – кВар, определяемая по формуле

Д Qхх = S ном х I хх / 100

где S ном - паспортная номинальная мощность трансформатора – кВА;

I хх - паспортный ток холостого хода трансформатора - %.

Определение расхода электрической энергии на постоянные потери в стали трансформатора выполняется по формуле

Д Wхх = Д Рхх х То [ 5 ]

где Рхх – мощность потерь в стали силового трансформатора – кВт;

То – число часов присоединения трансформатора к сети – ч.

4.  Переменные потери.

Как было ранее указано в пункте 2 настоящего методического указания к переменным потерям в электрических сетях относятся потери в меди силовых трансформаторов и потери в проводниках (кабельных и воздушных линиях).

Рассмотрим две перечисленные составляющие переменных потерь.

4.1.  Потери в меди силовых трансформаторов.

Расчет потерь в меди силового трансформатора (либо их называют потери короткого замыкания) производится на основании паспортных данных, а также данных по загрузке.

Для расчета мощности потерь в меди силового трансформатора необходимые следующие паспортные данные трансформатора:

-  тип трансформатора;

-  номинальная мощность, Sном - кВА;

-  напряжение короткого замыкания, Uк - %;

-  мощность короткого замыкания, Д Ркз пас.- кВт.

Мощность потерь в меди силовых трансформаторов определяется по формуле

Д Ркз = ( Д Ркз пас + Кип х Д Qкз ) х ( S ср / Sном ) 2 [ 5 ]

где Д Ркз пас – паспортная мощность короткого замыкания трансформатора – кВт;

Кип - коэффициент изменения потерь активной мощности (для

промышленных предприятий, когда величина его не задана

энергосистемой следует принимать равным 0,07) – кВт / кВар;

S ср – среднее значение мощности за рассматриваемый период времени – кВА;

Sном – паспортная номинальная мощность трансформатора – кВА;

Д Qкз – реактивная мощность, потребляемая трансформатором при полной

нагрузке – кВар, определяется по формуле

Д Qкз = Sном х Uк / 100

где Sном – паспортная номинальная мощность трансформатора – кВА;

Uк - напряжение короткого замыкания - %.

Определение расхода электрической на переменные потери в меди трансформатора определяется по формуле

Д Wкз = Д Ркз х Тр [ 5 ]

где Д Ркз - мощность потерь в меди силового трансформатора – кВт;

Тр – число часов работы трансформатора под нагрузкой – ч.

4.2.  Потери в проводниках.

Мощность переменных потерь в проводниках (кабельных и воздушных линиях), определяется по формуле

Д Рл = 0,003 х Кф 2 х Iср 2 х Rуд х L [ 5 ]

где Кф – коэффициент формы графика суточной нагрузки (для электрических

нагрузок большинства промышленных предприятий Кф = 1,01 – 1,1);

Iср – средняя величина тока за рассматриваемый период – А;

Rуд – активное удельное сопротивление проводников (кабельных и

воздушных линий) – Ом/км;

L – длина электрической линии - км.

Ниже приведена таблица величин активных удельных сопротивлений проводов и кабелей [ 6 ]

Сечение жилы провода, кабеля	Активное сопротивление, Ом / км.
Медные провода и кабели	Алюминиевые провода и кабели	Сталеалюминие- вые провода
10	1,84	3,16	3,12
16	1,2	1,98	2,06
25	0,74	1,28	1,38
35	0,54	0,92	0,85
50	0,39	0,64	0,65
70	0,28	0,46	0,46
95	0,2	0,34	0,33
120	0,158	0,27	0,27
150	0,123	0,21	0,21
185	0,103	0,17	0,17
240	0,078	0,132	0,132

Определение расхода электрической энергии на переменные потери в проводниках (кабельных и воздушных линиях) выполняется по формуле

Д Wл = Д Рл х Тр [ 5 ]

где Д Рл – мощность переменных потерь в проводниках – кВт;

Тр – число часов работы трансформатора под нагрузкой – ч.

5.  Пример расчета месячного баланса потребления электроэнергии

условного предприятия.

В качестве примера возьмем условное предприятие энергетическим службам которого необходимо составить месячный баланс потребления электрической энергии. Данное предприятие в качестве абонента заключило договор с энергоснабжающей организацией и имеет подключенные к своим сетям стороннее предприятие - субабонент.

Месячная величина потребления электрической энергии условным предприятием составилакВт. ч. из них :

58 560 кВт. ч. – собственное потребление;

17 280 кВт. ч. – потребление субабонента.

На балансе и в эксплуатации условного предприятия находится трансформаторная подстанция ТП-1, в подстанции смонтированы два силовых трансформатора ТМ-630, 6 / 0,4 кВ, РУ-6 кВ и РУ-0,4 кВ с секционным выключателем. Границы балансовой принадлежности и эксплуатационной ответственности между энергоснабжающей организацией и предприятием определены на кабельных наконечниках кабеля АСБ-6 3 х 120 подключенного к вводным камерам РУ-6 кВ ТП-1. Узлы учета смонтированы в камерах РУ-6 кВ. Силовые трансформаторы ТП-1 ТМ-630, 6 / 0,4 кВ имеют следующие паспортные данные: Sном – 630 кВА, Д Рхх пас – 1,68 кВт, Д Ркз пас – 8,5 кВт, U ном – 6 кВ, I хх - 3 %, Uк – 5,5 %. Среднее значения напряжения питающей сети на высокой стороне трансформатора за месяц составило U ср - 6,3 кВ.

К РУ-0,4 кВ ТП-1 подключены следующие электроприемники III категории предприятия и субабонентов:

1.  Предприятие:

-  административное здание, нагрузки S ср – 40 кВА, I ср – 75 А, от ТП-1 до здания проложен в кабель АСБ-1 4 х 50 протяженностью 60 м подключенный к трансформатору № 1 ТП-1;

-  цех по производству металлоконструкций, нагрузки S ср – 130 кВА,

I ср – 200 А, от ТП-1 до здания проложен в кабель АСБ-1 4 х 185

протяженностью 80 м подключенный к трансформатору № 2 ТП-1;

-  цех по производству столярных изделий, нагрузки S ср – 120 кВА,

I ср – 190 А, от ТП-1 до здания проложен в кабель АСБ-1 4 х 185

протяженностью 90 м подключенный к трансформатору № 1 ТП-1;

-  складское здание, нагрузки S ср – 15 кВА, I ср – 28 А, от ТП-1 до здания проложен в кабель АСБ-1 4 х 16 протяженностью 100 м подключенный к трансформатору № 1 ТП-1.

2.  Субабоненты:

-  автомастерская, нагрузки S ср – 80 кВА, I ср – 145 А, от ТП-1 до здания проложен в кабель АСБ-1 4 х 120 протяженностью 100 м подключенный к трансформатору № 2 ТП-1;

-  складское здание, нагрузки S ср – 10 кВА, I ср – 17 А, от ТП-1 до здания проложен в кабель АСБ-1 4 х 16 протяженностью 120 м подключенный к трансформатору № 1 ТП-1.

Границы балансовой принадлежности и эксплуатационной ответственности между энергоснабжающей организацией и предприятием определены на кабельных наконечниках отходящего от РУ-0,4 кВ ТП-1 в сторону потребителя кабелях. Узлы учета субабонента смонтированы в РУ-0,4 кВ ТП-1.

Отчетный период – месяц май. Продолжительность месяца в часах То = 31 день х 24 часа = 744 часа.

Питание электроприемников производилось за месяц в течении 24 рабочих дней, продолжительность включения электроприемников 8 часов за день. Число часов работы трансформаторов с нагрузкой за месяц составило

Тр = 24 рабочих дня х 8 часов = 192 часа.

По перечисленным исходным данным начинаем выполнение расчета потерь в электрических сетях. В соответствии с выше указанными установленными границами между потребителями разделим расчет на две половины: расчет потерь в сетях условного предприятия и субабонента.

1.  Потери в сетях условного предприятия.

Постоянные потери в стали трансформаторов.

Мощность потерь одного трансформатора ТМ-630, 6 / 0,4 кВ составит

Д Рхх = ( Д Рхх пас + Кип х S ном х I хх / 100) х ( U ср / U ном ) 2

Д Рхх = ( 1,68 кВт + 0,07 кВт/кВар х 630 кВА х 3 % / 100) х ( 6,3 кВ / 6 кВ ) 2 = 3,31 кВт

Месячный расход электрической энергии на постоянные потери в стали

двух трансформаторов составит

Д Wхх = 2 х Д Рхх х То

Д Wхх = 2 х 3,31 кВт х 744 ч = 4925,28 кВт. ч

Переменные потери в меди трансформаторов.

Мощность потерь определяется по формуле

Д Ркз = ( Д Ркз пас + Кип х Sном х Uк / 100 ) х ( S ср / Sном ) 2

Мощность потерь для трансформатора № 1 ТП-1 составит

Д Ркз = ( 8,5 кВт + 0,07 кВт/кВар х 630 кВА х 5,5 % / 100 ) х ( 185 кВА / 630 кВА ) 2 =

= 1 кВт

Мощность потерь для трансформатора № 2 ТП-1 составит

Д Ркз = ( 8,5 кВт + 0,07 кВт/кВар х 630 кВА х 5,5 % / 100 ) х ( 210 кВА / 630 кВА ) 2 =

= 1,2 кВт

Месячный расход электрической энергии на переменные потери в меди

трансформатора № 1 ТП-1 составит

Д Wкз = Д Ркз х Тр

Д Wкз = 1 кВт х 192 ч = 192 кВт. ч

Месячный расход электрической энергии на переменные потери в меди трансформатора № 2 ТП-1 составит

Д Wкз = 1,2 кВт х 192 ч = 230,4 кВт. ч

Переменные потери в проводниках.

Мощность потерь определяется по формуле

Д Рл = 0,003 х Кф 2 х Iср 2 х Rуд х L

Потери в кабельных линиях подключенных к трансформатору № 1 ТП-1.

Мощность потерь в кабеле АСБ-1 4 х 50 условного предприятия проложенного от ТП-1 до административного здания.

Д Рл = 0,003 х 1,1 2 х 75 А 2 х 0,64 Ом/км х 0,06 км = 0,8 кВт

Мощность потерь в кабеле АСБ-1 4 х 185 условного предприятия проложенного от ТП-1 до цеха по производству столярных изделий.

Д Рл = 0,003 х 1,1 2 х 190 А 2 х 0,17 Ом/км х 0,09 км = 2 кВт

Мощность потерь в кабеле АСБ-1 4 х 16 условного предприятия проложенного от ТП-1 до складского здания.

Д Рл = 0,003 х 1,1 2 х 28 А 2 х 1,98 Ом/км х 0,1 км = 0,56 кВт

Суммарная мощность переменных потерь в кабельных линиях 0,4 кВ подключенных к трансформатору № 1

Д Рл = 3,36 кВт

Месячный расход электрической энергии на переменные потери в кабельных линиях 0,4 кВ подключенных к трансформатору № 1 составит

Д Wл = Д Рл х Тр

Д Wл = 3,36 кВт х 192 ч = 645,12 кВт. ч

Потери в кабельных линиях подключенных к трансформатору № 2 ТП-1.

Мощность потерь в кабеле АСБ-1 4 х 185 условного предприятия проложенного от ТП-1 до цеха по производству металлоконструкций.

Д Рл = 0,003 х 1,1 2 х 200 А 2 х 0,17 Ом/км х 0,08 км = 2 кВт

Месячный расход электрической энергии на переменные потери в кабельных линиях 0,4 кВ подключенных к трансформатору № 2 составит

Д Wл = Д Рл х Тр

Д Wл = 2 кВт х 192 ч = 384 кВт. ч

2.  Потери в сетях субабонента.

Переменные потери в проводниках.

Потери в кабельных линиях подключенных к трансформатору № 1 ТП-1.

Мощность потерь в кабеле АСБ-1 4 х 16 субабонента проложенного от ТП-1 до складского здания.

Д Рл = 0,003 х 1,1 2 х 17 А 2 х 1,98 Ом/км х 0,12 км = 0,25 кВт

Месячный расход электрической энергии на переменные потери в кабельных линиях 0,4 кВ подключенных к трансформатору № 1 составит

Д Wл = Д Рл х Тр

Д Wл = 0,25 кВт х 192 ч = 48 кВт. ч

Потери в кабельных линиях подключенных к трансформатору № 2 ТП-1.

Мощность потерь в кабеле АСБ-1 4 х 120 субабонента проложенного от ТП-1 до автомастерской.

Д Рл = 0,003 х 1,1 2 х 145 А 2 х 0,27 Ом/км х 0,1 км = 2 кВт

Месячный расход электрической энергии на переменные потери в кабельных линиях 0,4 кВ подключенных к трансформатору № 2 составит

Д Wл = Д Рл х Тр

Д Wл = 2 кВт х 192 ч = 384 кВт. ч

Результаты расчета сведем в общую прилагаемую таблицу и получим баланс потребления условным предприятия электрической энергии за май месяц с учетом составляющих технических потерь.

Трансфор- матор	Потери в стали трансформаторов	Потери в меди трансформаторов	Потери в питающих кабелях	Итого потери мощности	Итого потери эл. энергии
Номер ТП	Номер трансформатора	Мощность тран-матора	Мощности, кВт	Время работы, час	Эл. энергии, кВт. ч	Мощности, кВт	Время работы, час	Эл. энергии, кВт. ч	Мощности, кВт	Время работы, час	Эл. энергии, кВт. ч	Всего	Субабоненты	Абонент	Всего	Субабоненты	Абонент
Всего	Субабоненты	Абонент	Всего	Субабоненты	Абонент	Всего	Субабоненты	Абонент	Всего	Субабоненты	Абонент	Всего	Субабоненты	Абонент	Всего	Субабоненты	Абонент
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
ТП-1	№ 1	1000	3,31	-	3,31	744	2462,64	-	2462,64	1	-	1	192	192	-	192	3,61	0,25	3,36	192	693,12	48	645,12	7,92	0,25	7,67	3347,76	48	3299,76
ТП-1	№ 2	1000	3,31	-	3,31	744	2462,64	-	2462,64	1,2	-	1,2	192	230,4	-	230,4	4	2	2	192	768	384	384	8,51	2	6,51	3461,04	384	3077,04
Итого	6,62	-	6,62	744	4925,28	-	4925,28	2,2	-	2,2	192	422,4	-	422,4	7,61	2,25	5,36	192	1461,12	432	1029,12	16,43	2,25	14,18	6808,8	432	6376,8
Расход эл. энер- гии кВт. ч.																									75840	17280	58560
Доля потерь в расходе эл. энер- гии в %					6,5 %	-	6,5 %					0,6 %	-	0,6 %					1,9 %	0,6 %	1,3 %				9 %
Стоимость потерь в руб. (тариф 51 коп. за 1 кВт. ч)																									3472

Из сведенных в таблицу результатов видно, что: