Энергосбережение

В нашей стране перечень мероприятий по снижению потерь электроэнергии в сетях практически не изменился с советских времен. При этом за последние годы новые технологии и конструктивные решения позволили российским энергетикам добиться заметных результатов в данной области.
Александр Валерьевич Могиленко продолжает обобщать опыт снижения потерь электроэнергии в разных странах и вслед за обзором, посвященным зарубежной практике [1], подготовил статью о наиболее показательных наработках отечественных электросетевых компаний [2–4].

Александр Могиленко к.т.н., главный эксперт по потерям ОАО «СИБЭКО», г. Новосибирск

СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Российские реалии

БОРЬБА С ХИЩЕНИЯМИ

Совершенствование систем учета электроэнергии

Одним из важнейших и наиболее эффективных способов снижения хищений электроэнергии является совершенствование систем учета путем установки так называемых «умных» приборов учета (в международной практике всё чаще используется термин smart metering).

Так например, в 2013 г. более 1,8 тыс. частных жилых домов в Екатеринбурге были оснащены оборудованием для автоматизированного учета электроэнергии. Интеллектуальные приборы учета подключены к диспетчерскому пульту «Екатеринбургской электросетевой компании», специалисты которой получают информацию от приборов учета дистанционно. Собственник дома также может контролировать параметры потребления, т.к. ему выдается специальный дисплей, на котором демонстрируются все необходимые данные. Масштабное внедрение автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ) в Екатеринбурге началось в 2011 г., а к концу 2013 г. «умными» счетчиками были оснащены более 4,5 тыс. жилых домов.

Существенных результатов в снижении потерь электроэнергии, обусловленных хищениями, добились специалисты «Сахалинэнерго». Предприятию удалось уменьшить потери электроэнергии с 427 до 64 млн кВт·ч в год благодаря внедрению автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ). Необходимость ее внедрения была продиктована катастрофическим уровнем хищений электроэнергии. Его пик пришелся на 2004 г., когда убытки энергокомпании составили 700 млн руб.

С 2003 г. были реализованы сначала пилотные программы в Южно-Сахалинске, затем – в Холмске, где потери электроэнергии достигали 60–70%. C 2006 г. проект охватил все районы области. В рамках внедрения АСКУЭ установлено свыше 1200 роутеров на ПС 6–10 кВ и более 70 тыс. современных приборов учета у потребителей.
Возможность дистанционного сбора данных от приборов учета упростила процесс снятия показаний в частном секторе, где нередки случаи недопуска контролеров к электросчетчикам. Кроме того, приборы наделены функцией самотестирования, благодаря которой диспетчеры оперативно получают сведения о случаях безучетного потребления.

В частном секторе счетчики установлены на опорах ЛЭП или вынесены на фасад зданий. В многоквартирных жилых домах установлены общедомовые приборы АСКУЭ. Такие приборы учета установлены почти в 2 тыс. жилых зданий. Реализация проекта должна быть завершена в 2015 г.

В «Тюменьэнерго» в текущем году завершается реализация программы по установке 205 тыс. современных приборов учета, которые будут работать в единой автоматизированной системе, разработанной специально для «Тюменьэнерго». Программа предусматривает оснащение средствами коммерческого учета точек поставки (на границе балансовой принадлежности со смежными сетевыми компаниями и потребителями – юридическими лицами), внедрение современной системы учета у физических лиц, а также объединение всех установленных приборов учета в единый автоматизированный комплекс. У потребителей – физических лиц прибор учета электроэнергии теперь устанавливается не в доме, как раньше, а снаружи – в месте, постоянно доступном для специалиста по техническому обслуживанию.

Счетчики оснащены специальными модулями, которые позволяют им на большом расстоянии взаимодействовать между собой и с устройствами сбора и передачи данных. Передача информации происходит посредством стандартов связи GSM/GPRS. Дополнительно к основным функциям учета система может выполнять мониторинг и управление качеством электроэнергии. В случае неполадок в сети сведения о сбое мгновенно передаются от приборов учета в подразделения «Тюменьэнерго», что позволяет оперативно реагировать на ситуацию и объективно информировать потребителей, а также сокращать время устранения проблемы и сводить к минимуму возможные негативные последствия.

В 2012 г. автоматизированную систему учета электроэнергии внедрил «Алтайэнергосбыт» по заказу филиала «МРСК Сибири» – «Алтайэнерго». Специалисты компании установили на опорах линий электропередачи в ряде населенных пунктов 3580 приборов учета «Матрица». Еще 63 прибора установлены на трансформаторных подстанциях (ТП) Первомайских, Павловских, Пригородных и Бийских РЭС. Уже на этапе пусконаладочных работ по внедрению системы учета на ряде объектов потери существенно снизились.

Совершенствованием систем учета электроэнергии активно занимаются также во многих других региональных компаниях: «Архэнерго», «Астраханьэнерго», «Свердловэнерго», «Кузбассэнерго–РЭС», «Дагэнергосеть», «Мариэнерго» и др.

Интеллектуальные приборы учета позволяют потребителям снижать расходы на электроэнергию при использовании многотарифного учета, а жителям многоквартирных домов, объединенных в АСКУЭ, – контролировать распределение электроэнергии и тем самым снижать затраты на общедомовые нужды.

Выявление безучетного потребления

Рейды по выявлению бездоговорного и безучетного электропотребления – это незаменимое организационное мероприятие по снижению потерь, которое регулярно проводят электросетевые компании. Зачастую они осуществляются с привлечением представителей правоохранительных органов.

Например, в 2012 г. сотрудниками филиалов «МРСК Центра и Приволжья» совместно с правоохранительными органами осуществлено свыше 3700 проверок и рейдов, в результате которых было выявлено более 8800 фактов бездоговорного и безучетного потребления электроэнергии (в том числе более 100 фактов использования потребителями специальных устройств для хищения электроэнергии и занижения ее потребления). По фактам незаконного энергопотребления к уголовной и административной ответственности привлечено почти 100 человек.

Специалисты «Кузбассэнерго-РЭС» за аналогичный период составили около 3 тыс. актов по фактам неучтенного энергопотребления и выявили случаи хищения электроэнергии общим объемом более 11,5 млн кВт·ч. В борьбе с хищениями электроэнергии большую помощь сетевикам оказывают сами потребители. По телефону бесплатной горячей линии обеспокоенные качеством электроснабжения своих домов потребители сообщают о случаях хищения электроэнергии. Конфиденциальность позвонившим гарантируется.

Представители «Ставропольэнерго» только за первый квартал 2013 г. выявили у физических лиц 585 фактов безучетного потребления электроэнергии в суммарном объеме 838 тыс. кВт·ч, а у юридических лиц – 135 фактов хищения в суммарном объеме 2 млн 522 тыс. кВт·ч. В зоне обслуживания Восточных электрических сетей «Ставропольэнерго» были обнаружены «рекордсмены» по безучетному потреблению электроэнергии. Индивидуальный предприниматель своровал 143,0 тыс. кВт·ч, а два юридических лица – 136,0 тыс. кВт·ч и 154 тыс. кВт·ч. Способы хищения электроэнергии: отсутствие прибора учета, применение магнита (что показало срабатывание антимагнитной пломбы), нарушение (отсутствие) пломбировочного материала.

Подобных примеров можно привести еще много. Все они свидетельствуют о необходимости осуществления рейдов не как разовой акции, а в качестве периодического мероприятия по снижению потерь электроэнергии.

Применение СИП

Многолетний опыт эксплуатации ВЛ традиционного исполнения, то есть выполненных голыми (неизолированными) проводами, показал ряд существенных недостатков, в том числе возможность воровства электроэнергии при помощи механических набросов. С целью если не полного исключения, то хотя бы максимального снижения хищений таким способом, при строительстве и реконструкции низковольтных линий электропередачи всё чаще используются самонесущие изолированные провода (СИП).

Так, филиал «МРСК Северного Кавказа» – «Ставропольэнерго» эксплуатирует СИП с 2005 г. За это время специалистами компании произведена замена на СИП 350 линий вблизи школ и детских садов. На сегодня общая протяженность таких линий в сетях 10 и 0,4 кВ составляет свыше 500 км. К примеру, только в 2013 г. в Прикумских электрических сетях «Ставропольэнерго» 22 участка линий электропередачи, расположенных на территории школ и детских садов, «одеты» в безопасный и долговечный СИП, а в Центральных сетях это было сделано на 20 объектах социальной значимости.

В Северо-Осетинском филиале «МРСК Северного Кавказа» работа по замене более 120 км неизолированного провода на СИП проводилась в населенных пунктах Хумалаг, Гизель, Карман-Синдзикау, Кадгарон, Чикола, Эльхотово и т.д.

Специалисты «Кубаньэнерго» при установке современных выносных приборов учета электроэнергии марок «Меркурий» и «Матрица» в частных домах для монтажа ответвлений вводов использовали более 25 км СИП.

Аналогичные работы масштабно осуществляли подразделения «МРСК Центра и Приволжья», «МРСК Урала», «МРСК Сибири» и др. При реконструкции линий с заменой неизолированного провода на СИП часто осуществляется также замена старых деревянных опор на новые.

Следует отметить, что применение СИП, наряду с существенным эффектом по снижению хищений электроэнергии, позволяет уменьшить и технические потери (вследствие малого реактивного сопротивления жгута изолированных проводов).

Мотивация персонала

Немаловажным фактором в организации эффективной работы филиалов и подразделений электрических сетей по выявлению и исключению хищений электроэнергии является мотивация персонала.

Департамент транспорта и учета электроэнергии «МРСК Юга» с целью дополнительной материальной заинтересованности работников в выявлении фактов бездоговорного и безучетного энергопотребления разработал и утвердил Положение о премировании персонала филиалов за выявление неучтенного потребления электрической энергии.

Основной акцент в документе сделан на отмену верхней границы размера премии. Выплата этой премии не зависит от выполнения филиалами ключевых показателей эффективности и является дополнительной выплатой к премиальному вознаграждению за основные результаты производственно-хозяйственной деятельности работнику, который своими действиями пресёк факт нанесения материального ущерба «МРСК Юга», связанного с неучтенным потреблением электроэнергии. Отмена верхней границы премии позволяет активизировать работу по анализу и выявлению очагов потерь в сетях и повышает заинтересованность линейного персонала в правильном составлении актов.

И первые результаты уже есть: благодаря хорошо организованной предварительной подготовке (анализ сведений, полученных из базы данных, их структурирование для определения очагов потерь) специалисты групп учета РЭС Астраханского филиала «МРСК Юга» правильно назначили маршруты обследования, а линейный персонал в свою очередь добился лучших результатов среди филиалов компании в выявлении объектов, на которых осуществляется неучтенное потребление электроэнергии.

СНИЖЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ

Компенсация реактивной мощности

Одним из важных классических мероприятий по снижению технических потерь электроэнергии в сетях является компенсация реактивной мощности (КРМ).

Например, в «МРСК Центра и Приволжья» действует программа управления потоками реактивной мощности. Эффект от реализации программы в 2013 г. составил 10 млн кВт·ч. Одно из наиболее важных направлений программы – установка новых батарей статических конденсаторов (БСК) на ПС. Всего за последние шесть лет мощность БСК, установленных на ПС филиалов «МРСК Центра и Приволжья», увеличилась на 74,65 МВАр и составила 286,75 МВАр, а выработка реактивной энергии в 2013 г. достигла максимального значения – более 1,4 млн МВАр·ч. Кроме того, в 2013 г. на ПС филиалов был установлен 391 многофункциональный прибор учета с возможностью одновременной фиксации объемов активной и реактивной мощности/энергии.

В рамках программы проводится информационно-разъяснительная работа с крупными потребителями, мощность энергопринимающих устройств которых превышает 150 кВт, о необходимости установки на их предприятиях устройств КРМ. Клиентам предоставляются расчеты экономической эффективности установки и поддержания работоспособности устройств КРМ, позволяющих существенно сократить затраты на электроэнергию и продлить срок службы оборудования. В 2013 г. в электроустановках потребителей было установлено 46 БСК общей мощностью 14,2 МВАр. За этот же период специалисты «МРСК Центра и Приволжья» провели 39 семинаров на тему «Реактивная мощность и ее значение в надежности и экономике электроснабжения».

Замена и установка силовых трансформаторов

Замена трансформаторного оборудования на новое, имеющее меньшие потери, позволяет существенно снизить техническую составляющую потерь электроэнергии в сетях.

Например, в сентябре 2013 г. «ФСК ЕЭС» ввела в работу в Астраханской области реконструированную ПС 220 кВ «Газовая». На ПС установлены два автотрансформатора 220/110 кВ мощностью 125 МВА каждый, разработанные специалистами «Электрозавода». Они имеют улучшенные характеристики: потери автотрансформаторов снижены на 36%, транспортная масса – на 33%, полная масса – на 31%. На ПС смонтированы также два вольтодобавочных трансформатора по 16 МВА каждый и две батареи статических конденсаторов 110 кВ по 26 МВАр каждая. Данное оборудование позволяет поддерживать высокое качество электроэнергии, минимизировать потери при ее передаче, увеличить пропускную способность сети.

На реконструируемой подстанции ПС 500 кВ «Трубино» (Московская область) филиал «ФСК ЕЭС» – «Магистральные электрические сети Центра» установил инновационный автотрансформатор АТДЦТН-500000/500/220 мощностью 500 МВА, разработанный и изготовленный специально для данной подстанции. Ранее холдинговая компания «Электрозавод» поставила на ПС «Трубино» два силовых трансформатора ТРДЦН-100000/220, а в этом году – два автотрансформатора АТДЦТН-250000/220/110 мощностью 250 МВА каждый. По техническим параметрам, надежности, удобству монтажа и эксплуатации трансформаторное оборудование соответствует отечественным и мировым стандартам.

Также активно применяется мероприятие по отключению силовых трансформаторов в режимах малых нагрузок. Например, на подстанциях «Курскэнерго» с двумя трансформаторами вывод в резерв трансформаторов в режимах малых нагрузок способствует снижению потерь. За первый квартал 2013 г. в соответствии с графиком было отключено 14 трансформаторов.

В филиале «МРСК Сибири» – «Кузбассэнерго–РЭС» реализуется программа по оптимизации работы трансформаторов напряжением 6(10)/0,4 кВ. В 2012–2013 гг. в рамках ремонтной программы филиала энергетики заменили и переустановили 60 ТП, которые либо работали на пределе возможностей, либо были недогружены. Такие режимы нестабильны и увеличивают технологические потери в сетях. Специалисты «Кузбассэнерго–РЭС» замерили силу тока на трансформаторах, провели мониторинг полученных данных и разработали программу замены нагруженных и недогруженных трансформаторов. Трансформаторы переустанавливаются с учетом сезонных нагрузок и перспективы присоединения новых потребителей.

В последние годы всё чаще сетевые компании начинают использовать столбовые трансформаторы.

Существующей распределительной сети 0,4–10 кВ присущи конструктивные недостатки: ступенчатое снижение количества фаз и сечения проводов по длине ВЛ 0,4 кВ, неизолированный провод, большая протяженность сетей 0,4 кВ, конструкции комплектных ТП для временного применения, большие потери электроэнергии в сетях 0,4 кВ.

Проект построения распределительных сетей 0,4–10 кВ с применением столбовых ТП осуществляется в «МРСК Центра» в рамках реализуемой с 2010 г. «Концепции построения распределительных сетей 0,4–10 кВ». Специалисты компании приняли участие в приемосдаточных испытаниях опытного образца столбового трансформатора 10/0,4 кВ, подключаемого к сети по упрощенной схеме (без коммутационного аппарата на стороне высокого напряжения).

Реализация Концепции позволяет сократить протяженность линий низкого класса напряжения и тем самым снизить потери при передаче электроэнергии, повысить надежность и качество электроснабжения потребителей. Первый опыт свидетельствует об успешном решении вопросов технологического присоединения новых потребителей в расширяющихся населенных пунктах, а также о сокращении потерь электроэнергии на 30%.

Особенно отрадно, что в условиях необходимости импортозамещения прогрессивные технологии в отрасли трансформаторостроения поддерживаются отечественными предприятиями.

В 2014 г. «Электрозавод» разработал и изготовил распределительный трансформатор ТМГАМ 630/10 с магнитопроводом из аморфной стали. Потери холостого хода данного трансформатора почти в четыре раза меньше, чем у подобного трансформатора с сердечником из традиционной анизотропной электротехнической стали. Кроме того, большинство электромагнитных, механических и потребительских свойств аморфной стали превосходят аналогичные свойства традиционной стали.

Несмотря на более высокую стоимость таких трансформаторов (на 20–30%), с учетом длительного срока службы трансформаторного оборудования данные затраты представляются целесообразными.

Новые технические решения

Наряду с давно известными и широко применяемыми мероприятиями по снижению технических потерь в электрических сетях, в последние годы находят применение и новые подходы.

Например, уникальная инновационная сеть в г. Богородске Нижегородской области призвана повысить качество электроснабжения потребителей, пропускную способность и снизить потери за счет перевода сетей с напряжения 0,4 кВ на 0,95 кВ. Переход на новый класс напряжения 0,95 кВ позволит качественно и бесперебойно снабжать электроэнергией потребителей, удаленных от центров питания. Это особенно актуально в зонах плотной жилой застройки, где невозможно построить новые ВЛ и ТП. К тому же инновационная распределительная сеть за счет оптимизации технологического процесса позволит исключить возможность безучетного электропотребления.

Сети 0,95 кВ строятся аналогично стандартным ВЛ, они имеют те же габариты и изоляцию, к ним предъявляются типовые требования. Более того, сети данного класса напряжения могут быть организованы на базе уже существующих сетей 0,4 кВ. Для этого требуется заменить часть оборудования на питающей подстанции и установить на ближайшей к потребителю опоре ВЛ индивидуальную ТП.

В Богородске построена блочная комплектная ТП в бетонном корпусе с трехобмоточным трансформатором напряжением 6/0,95/0,4 кВ и мощностью 630 кВ·А. Для преобразования напряжения 0,95 кВ на 0,4/0,23 кВ на опорах линий электропередачи в непосредственной близости от потребителя устанавливаются индивидуальные трехфазные и однофазные ТП мощностью 16 и 25 кВ·А. На этих же опорах смонтированы щиты с коммутационными и защитными аппаратами, счетчики электроэнергии. Воздушные участки инновационного участка выполнены с применением СИП. Разработка соответствует всем отраслевым техническим регламентам, государственным нормам, правилам и стандартам, а также техническим условиям и требованиям, выданным органами государственного надзора и другими заинтересованными организациями.

Увеличение потерь электроэнергии в индивидуальных трансформаторах 0,95/0,4 кВ компенсируется за счет сокращения их количества путем установки одного трансформатора на 2–3 потребителей, применения трансформаторов со сниженными потерями (разрабатываются специально для данного проекта) и запитывания ближайших потребителей распределительной сети по традиционной схеме (потребители, ближайшие к источнику питания – ТП 10/0,95/0,4 кВ, запитываются напрямую по линии 0,4 кВ, а удаленные потребители – по напряжению 0,95 кВ).

В январе 2015 г. девять приемных распределительных устройств проходили опытную эксплуатацию на фидере 0,95 кВ закрытой ТП-1421 Богородского района электрических сетей ПО «Кстовские электрические сети» филиала «МРСК Центра и Приволжья» – «Нижновэнерго». Кроме того, в 2014 г. энергокомпания запатентовала полезную модель комплектного распределительного устройства наружной установки (КРУН) мобильного исполнения. По сравнению с обычными конструкциями, КРУН обладает рядом преимуществ. В частности, оно позволяет свести к минимуму объем строительно-монтажных работ, сократить сроки их выполнения, снизить эксплуатационные расходы, повысить надежность и безопасность электроустановок.

Специалисты «НИИЦ МРСК» провели технико-экономический анализ двух вариантов построения распределительной сети виртуального населенного пункта: традиционной 10/0,4 кВ и инновационной комбинированной 10/0,95/0,4 кВ. Расчетные суммарные затраты при 20-летней эксплуатации (включая стоимость строительства, потерь, эксплуатационных затрат и др.) предлагаемой инновационной сети на 34,5% ниже, чем аналогичные затраты на традиционную сеть.

Другой пример применения сетей более высокого напряжения – использование сетей 20 кВ.

МОЭСК ввела в эксплуатацию в Красногорском районе двухтрансформаторную распределительную ПС 20/10 кВ и четыре питающие линии напряжением 20 кВ от ПС «Ильинская». Таким образом, компания впервые в Подмосковье начала эксплуатацию сетей 20 кВ, что позволит снизить потери при передаче электроэнергии в 4 раза по сравнению с распространенными сейчас сетями 10 кВ.

Следует отметить, что в утвержденной в 2011 г. технической политике «ФСК ЕЭС» указан ряд мероприятий, способствующих снижению технических потерь электроэнергии в сетях, в числе которых перевод ВЛ в кабельное исполнение и применение высокотемпературных проводов.

Основные цели перевода ВЛ в КЛ:

• освобождение земельных участков для жилищной застройки и транспортной инфраструктуры;
• создание эстетичного вида городских застроек;
• исключение радиопомех, существенное уменьшение напряженности электромагнитного поля;
• минимизация воздействия атмосферных и внешних факторов (сильного ветра, падения деревьев и др.) на объекты электроэнергетики.

При этом также снижаются потери электроэнергии.

В рамках строительства инновационного центра «Сколково» планируется перевод в кабельное исполнение участков одной ВЛ 500 кВ, четырех ВЛ 220 кВ, двух ВЛ 110 кВ.

Замена проводов ВЛ на термостойкие увеличивает пропускную способность, снижает потери электроэнергии более чем на 15%. Высокотемпературные провода (рабочая температура выше 90 °С) состоят из сплава металлов на основе алюминия и циркония, который более устойчив к кратковременным перегрузкам в сетях, чем обычные сталеалюминиевые провода. Их применение значительно сокращает затраты на реконструкцию ВЛ и увеличивает пропускную способность линии в 2 раза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для электросетевых компаний снижение потерь в сетях – постоянная задача. Несмотря на то, что основные мероприятия давно и хорошо известны, вследствие развития технологий и появления новых конструктивных решений возникают новые способы уменьшения потерь.

При организации данной деятельности важно помнить, что основа успеха – комплексный подход: работа по определению, анализу и снижению потерь должна проводиться системно.

ЛИТЕРАТУРА

1. Могиленко А.В. Снижение потерь электроэнергии: Опыт разных стран // Новости ЭлектроТехники. 2014. № 6(90). С. 48–51.
2. ЭнергоПресс. Еженедельная отраслевая электронная газета. Материалы за 2010–2015 гг.
3. Новое в российской электроэнергетике. Электронный ежемесячный журнал. Материалы за 2008–2015 гг.
4. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии. М.: ЭНАС, 2009.