Источники потери электроэнергии

Давайте рассмотрим потери электроэнергии и их причины. Потери электроэнергии в сети зависят от сечения токопроводящей жилы, качества материала токопроводящей жилы, протяженности линии, мощности подключаемого энергооборудования, вида тока, напряжения сети и коэффициента мощности (cos φ). Как мы знаем, наибольшие потери возникают при постоянном токе, меньшие потери - при переменном токе однофазной сети и минимальные потери – в трехфазной сети переменного тока.

Рассмотрим непосредственно те аспекты, которые касаются кабельной проводниковой продукции: сечение и материал токопроводящей жилы.

Специалисты провели примерный анализ стоимости силового кабеля номинальным напряжением до 1 кВ и пришли к выводу, что порядка 50% себестоимости составляет токопроводящая жила. Не более 35% - полимеры, используемые в материалах изоляции (оболочки) жилы.  И оставшиеся 15% - это прочие расходы. Как мы можем видеть, самая эффективная часть экономии может быть применена в отношении токопроводящей жилы.

Последствия экономии на диаметре токопроводящей жилы

Качество токопроводящей жилы зависит от исходного сырья (шихта или катоды), наличия примесей в меди, повышающих электрическое сопротивление  (фосфор, железо, сера, олово,  и т.д.), присутствия кислорода и водорода в меди, несоблюдения технологии производства токопроводящих жил и несоответствия сечения токопроводящей жилы номинальному.
Потребителю проще всего проконтролировать один из приведенных параметров, точнее – соответствие заявленного сечения жилы номинальному.

Как уже было сказано выше, сечение жилы - это один из важнейших параметров. При уменьшении диаметра токопроводящей жилы (D) всего на 15%, мы уменьшаем сечение (S) на 28%. И простой расчет сопротивления (R) показывает, что оно также возрастает на 28%

Из школьного курса физики, мы знаем, что при увеличении сопротивления, сила тока падает. Следовательно, уменьшая диаметр токопроводящей жилы, мы получаем снижение силы тока.

Последствия увеличения сопротивления питающей линии для предприятия

Основная проблема увеличения сопротивления токопроводящей жилы – нагрев кабельной линии. Что, в свою очередь, является причиной состаривания кабельной линии, растрескивания изоляционного слоя и возгораний. При этом резко увеличиваются потери электроэнергии.
Для промышленного предприятия выход питающей сети из строя чреват простоем производственного оборудования, срывом сроков производства (невыполнение обязательство перед клиентом), финансовыми потерями и, в последствии, репутационными рисками.

Последствия снижения диаметра токопроводящей жилы

А) Увеличения потерь электроэнергии

При снижении диаметра кабеля (D) на 15%, сечение (S) снижается на 28%, сопротивление (R) возрастает на 28%, то потери мощности (Wc) согласно формуле   

 вырастают до 38%.

В рамках реального предприятия (завод по производству ДВП),в цеховых и заводских сетях электропотери за год заставили 1 740 000 кВ/ч. При снижении диаметра кабеля на 15% мы получим потери значением уже в 2 000 000 кВ/ч.

Б) Увеличение финансовых потерь

По данным на начало 2020 года стоимость электроэнергии для юридического лица составляла 4.93 руб. за 1 кв/ч. При уменьшении диаметра токопроводящей жилы на 15% мы получаем переплату за счет увеличения потерь, равную 3 294 741 рублей. Учитывая, что в среднем кабель служит 30 лет,  за этот срок переплата составит 98 000 000 рублей. Если учитывать ежегодное повышение цен на электроэнергию на 5%, то получим сумму переплаты, равную 215 000 000 рублей за весь 30-тилетний срок службы кабеля, диаметр которого уменьшен всего на 15%.

И здесь мы не учли преждевременный выход кабеля из строя. А это не просто покупка нового. Это демонтаж старого, прокладка нового, то есть весь комплекс мероприятий по замене и колоссальные суммы денег. Таким образом предприятия, экономящие на закупке кабельной продукции наказывают сами себя.  И здесь лучшим решением будет покупка кабеля не с дефицитом, а запасом сечения. Поскольку технологии и мощности меняются вслед за развитием науки и техники, что в конечном итоге приводит к неизбежной модернизации производства и росту потребления электроэнергии.

Сергей Коротеев - руководитель учебного центра КЗ "Эксперт-Кабель".
Тема выступления: "Потери и энергосбережение на промышленных предприятиях".