О потерях электроэнергии через изоляцию электропроводок

На нынешнем этапе развития электроэнергетики возникла необходимость повысить эффективность управления электропотреблением, так как это отвечает экономическим интересам поставщиков и потребителей электроэнергии.

По данным начальника отдела технического регулирования, экологической и энергосберегающей политики департамента электроэнергетики Минпромэнерго М. Соловьева [1], ежегодные потери электроэнергии в электрических сетях России составляют 150 млрд кВт ⋅ ч. Коммерческие потери в сетях находятся в пределах 20–30% от суммарной величины потерь. При этом 60% коммерческих потерь сосредоточено в сетях 0,38–10 кВ. Учитывая, что по объективным причинам загрузка электрических сетей 0,38 кВ увеличивается в связи с опережающим ростом бытового потребления электроэнергии, доля потерь в распределительных сетях в ближайшие годы также будет расти.

Одним из направлений решения данной задачи является организация достоверного контроля электроэнергии и уменьшение её потерь при электропотреблении коммунально-бытовыми потребителями.

Коммунально-бытовое хозяйство является на сегодня крупным потребителем топлива и энергии: на его долю приходится около 20% топливно-энергетических ресурсов. Потребление электроэнергии в жилом секторе достигает уже более 100 млрд кВт ⋅ ч, или 8% всей электроэнергии страны.

Для количественной оценки мощности потерь через изоляцию внутренних электропроводок были проведены экспериментальные исследования в действующих электрических сетях напряжением 0,38 кВ. Сертифицированным анализатором качества электроэнергии «Энергомонитор 3.3» контролировались суточные изменения фазного напряжения, полной и активной мощности, а также токов утечки в фазном и рабочем нейтральном проводнике. Ток утечки измерялся путем одновременного охвата токоизмерительными клещами фазного (L) и рабочего нейтрального (N) проводников, как показано на рисунке 1. Дискретность измерений устанавливалась равной 1 минуте.

Исследовались электропроводки со сроком службы до 10 лет, более 20 лет и более 30 лет. Изменение нагрузки происходило случайным образом.

Рис. 1. Схема включения энергомонитора при контроле тока утечки

По результатам экспериментальных исследований, массивы данных о токах утечки и об уровне напряжения на вводе узлов нагрузки статистически обрабатывались в программе SPSS 13.0 и для указанных величин определялись средние значения.

Характерные изменения тока утечки в узле нагрузки со сроком службы изоля-

ции 10 лет в течение суток показаны на рисунке 2. Частоты распределения тока утечки через изоляцию со сроком службы 10 лет в течение суток представлены гистограммой рисунка 3. Аналогичные распределения тока утечки через изоляцию электропроводки с другими сроками службы показаны на рисунках 4 и 5.

5 3" I—

2 -

1 -

О -I----------------------------1----------------------------1-----------------------------1----------------------------1--

19:00    23:49      4:39      9:29      14:19     19:09

Время суток, ч

Рис. 2. Характерное суточное изменение тока утечки через изоляцию электропроводки со сроком службы 10 лет

Ток небаланса, мА

Рис. 3. Гистограмма распределения тока утечки в течение суток через проводку

Ток н е ба л а н с а, мА

Рис. 4. Гистограмма распределения тока утечки в течение суток через проводку со сроком службы изоляции 20 лет

Рис. 5. Гистограмма распределения тока утечки в течение суток через проводку со сроком службы изоляции 30 лет

Результаты статистической обработки полученных объемов выборок по токам небаланса в узлах нагрузки с различным сроком службы изоляции сведены в таблицу 1.

Статистические результаты по токам небаланса (утечки) в А

Таблица 1

Название параметра	Статистические результаты токов утечки в зависимости от сроков службы изоляции электропроводки
	До 10 лет		Свыше 20 лет		Свыше 30 лет
	Статистика	Стандартная ошибка	Статистика	Стандартная ошибка	Статистика	Стандартная ошибка
Среднее	0,0053	0,000007	0,0088	0,000138	0,0273	0,00021
95%-ный доверительный интервал для среднего: – нижний – верхний	0,00538 0,00541		0,0086 0,0092		0,0269 0,0277
Медиана	0,0054		0,0079		0,0253
Дисперсия	0		0		0
Стандартное отклонение	0,0002		0,0059		0,0181
Минимум	0,0045		0,0052		0,0058
Максимум	0,0071		0,0408		0,185
Размах	0,0028		0,0356		0,179
Асимметрия	0,681	0,064	4,374	0,057	2,531	0,029

Таблица 2

Результаты статистических исследований в узлах нагрузки

Срок службы электропроводки, лет	Объем выборки	Среднее значение тока утечки, мА/мин	Среднее значение напряжения в узле нагрузки, В/мин	Средние значения минутных потерь мощности, Вт/мин
До 10	1451	5,8	221,1	1,28
Свыше 20	1866	8,9	244,7	2,18
Свыше 30	7321	27,3	237,0	6,47

Выводы

На основании проведенных экспериментальных исследований установлено следующее.

• •    Ток утечки зависит от срока службы изоляции внутренней электропроводки, причем с увеличением срока службы изоляции электропроводки ток утечки, обусловленный проводимостью, возрастает.

• •    Минутные потери мощности через изоляцию электропроводки со сро-

ком службы изоляции от 10 до 40 лет изменяются в диапазоне от 1,28 до 6,47 Вт/мин.

• •    Ежеминутные потери мощности (Вт/мин) через изоляцию электропроводки можно рассчитывать в зависимости от срока службы изоляции по выражению

∆ Р = 0,519е^0,081t (где t – срок службы изоляции электропроводки, лет).