4.3. транспортировка и потребление электроэнергии

4.3.1.  Потенциал сбережения электрической энергии в городах

Каждый современный город опутан густой се- тью электрокабелей, линий  и опорами электро- передач, подводящих энергию к зданиям, со- оружениям, оборудованию,  элементам уличного освещения. Энергопотребление даже среднего по размерам города огромно, как и огромны потери таких систем. В Украине потери в электрических сетях достигают от 12 до 14\%, а по некоторым оцен- кам — до 18\%. Прежде всего, это обусловлено ус- таревшим оборудованием электросетей, которое иногда просто разворовывается, отсутствием со- временных систем учета и как следствие, больши- ми объемами несанкционированного отбора элек- троэнергии (попросту воровством). Впрочем, су- ществуют и значительные технологические потери. Достаточно вспомнить, что в начале 1990-х потери в отечественных электросетях составляли 6-8\%, что соответствовало потерям в развитых странах.

К основным технологическим потерям элек- троэнергии можно отнести:

•  Нагрузочные потери в проводах линий электро- передач (ЛЭП) и обмотках силовых трансфор- маторов подстанций

•  Потери в  металлических сердечниках транс- форматоров на нерабочем ходу

•  Потери на коронные разряды проводов ЛЭП

•  Потери на собственные нужды

•  Потери в компенсационных устройствах (конден- саторные батареи, синхронные компенсаторы, статические тиристорные компенсаторы и др.) Мероприятия по снижению затрат в сетях сле-

дует выбирать, исходя из принципа достижения минимума приведенных затрат при выполнении условий обеспечения надежности электроснабже- ния и качества поставляемой электроэнергии.

Проведенные оценочные расчеты показывают, что наиболее эффективными мероприятиями яв- ляются технические мероприятия по компенсации реактивной мощности. Удельное снижение по- терь при установке батареи статических конденса- торов  (БСК)  в  сетях потребителя, получающих электропитание от трансформаторов, составляет от 70 до 300 тыс. кВтч/год  на 1  МВт реактивной мощности батареи в зависимости от типа приме- няемых трансформаторов.

Величина потерь в линиях и сетях определяет- ся их техническими параметрами и током нагруз- ки. Кроме того, необходимо учитывать сопротив- ление переходных контактов, скрутку жил, спосо- бы прокладки линий и количество фаз, продол- жительность линий, поперечное сечение прово-

дов и удельное сопротивление материала прово- дов. При использовании линий электропередач с напряжением 330 кВ и выше возникают сущест- венные потери, обусловленные коронным разря- дом, которые могут достигать нескольких сотен киловатт на один километр линии. Таким обра- зом, потери на «корону» не только соизмеримы, но иногда и превышают потери за счет нагрева проводов. Кроме того, явление «короны» вызыва- ет дополнительный нагрев проводов, повышает интенсивность коррозии проводов и арматуры воздушных линий. На улучшение технико-эконо- мических характеристик режимов работы распре- делительной сети существенно влияет рациональ- ное планирование раздела потоков  реактивной мощности в основных сетях и сетях потребителей. Правильный выбор степени компенсации реак- тивных нагрузок на приемных подстанциях систе- мы влияет на потокораздел реактивной мощнос- ти, что приводит к изменению суммарных потерь активной мощности и энергии в системе в целом. Оптимизация режимов работы основных сетей по реактивной мощности снижает потери на 4-10\%.

Основными типами компенсационных уст- ройств (КУ)  при эксплуатации электрических се- тей являются батареи статических конденсаторов (БСК) и синхронных компенсаторов (СК), которые имеют такие преимущества, как возможность ра- боты в индуктивно-емкостных режимах, широкий диапазон регулирования, высокую надежность и качество энергоснабжения потребителей.

Размещать компенсационные  устройства в электросетях рекомендуется таким образом, что- бы 70-80\%  мощности КУ устанавливалось непо- средственно в сетях потребителей. Выбор того или иного метода компенсации осуществляется на ос- нове технико-экономических расчетов, при этом сравниваются затраты различных методов на вы- рабатываемый киловатт-час. Для проведения этой работы можно  обратиться в Энергосервисную компанию  (ЭСКО), о деятельности которой по- дробно изложено далее.

4.3.2.  Энергосберегающие организационные мероприятия в электрических сетях1

Увеличение поперечного сечения линий в электросетях

Потери электроэнергии в  линиях зависят от значения сопротивлений и тока, который пропус- кается через линии. Сопротивление действующих линий может считаться практически постоянным. Отсюда вытекает, что для уменьшения потерь электроэнергии возможен один путь — уменьше- ние тока, который протекает через них. Умень- шить значение тока можно, например использо- ванием в работе значительного количества ре-

зервных линий. При наличии параллельных ли- ний желательно из соображений экономии элек- троэнергии держать их включенными параллель- но. При использовании их на параллельную рабо- ту, суммарное (эквивалентное) сопротивление этих сетей уменьшится, и, следовательно, потери активной и реактивной энергии при его передаче сократятся. При  параллельном соединении  со- противлений эквивалентное сопротивление, при допущении что сопротивление резервной и ос- новной линий равны, будет в два раза ниже. От- сюда вытекает уменьшение потерь активной и ре- активной мощностей также в два раза.

Повышение уровня рабочего напряжения

В сетях до 220 кВ включительно существуют технические возможности использования сниже- ния нагрузочных потерь мощности и энергии за счет повышения уровня рабочего напряжения. При повышении уровня рабочего напряжения мо- гут несколько возрасти потери на «корону», хотя в линиях 100-220 кВ эти потери несущественны. Не- обходимо помнить, что значительные потери на

«корону» характерны для линий с рабочим напря- жением выше 330 кВ, и они допускают небольшие перенапряжения изоляции, что ограничивает ис- пользование в них таких мероприятий. Расчеты показывают, что существует возможность сниже- ния потерь энергии до 1\% суммарных потерь в си- стеме за счет оптимизации режимов рабочего на- пряжения.

Сокращение сроков ремонта электросетей

Любое оснащение во время эксплуатации требу- ет технического  обслуживания и ремонта. При про- ведении ремонта оборудования, нагрузка на другое (резервное) оборудование увеличивается, что зна- чительно увеличивает потери мощности. Потери электроэнергии от проведения ремонта основного оснащения прямо пропорционально зависит от вре- мени его проведения. Таким образом, значительная продолжительность ремонта приводит к значитель- ным потерям электрической энергии.

Экономия электроэнергии в шинах

При электроснабжении мощных приемников электроэнергии как правило используют многопо- люсные шинопроводы. Необходимо использовать такое расположение шин, чтобы не проявлялся так называемый «эффект близости», при котором резко возрастает индуктивное сопротивление шин и соот- ветственно увеличивается реактивная составляю- щая тока, что в конечном итоге приводит к увеличе- нию общего тока и потерь мощности и энергии.

Экономия электроэнергии в трехфазных сетях напряжением до 1000 кВ с несимметричной нагрузкой

Характерная особенность режимов электричес- ких сетей до 1000 кВ состоит в неравномерности нагрузки фаз, которая приводит к увеличению по-

терь мощности и энергии. Так, при коэффициенте асимметрии токов, равном 2\%, в узлах нагрузки потери напряжения в наиболее нагруженной фазе возрастают практически в 2 раза по сравнению с симметричным режимом. Основной причиной та- кого явления, как несимметричная нагрузка по фа- зам являются мощные однофазные электроприем- ники  и специфические схемы электроснабжения (например, трехфазные тяговые сети при зазем- ленной фазе действуют в трехфазной электричес- кой сети как двухфазные нагрузки). Обычно слу- чаи асимметрии в электрических сетях экономиче- ски обоснованные. Однако возможны случаи пре- вышения допустимых норм величины асимметрии по техническим характеристикам оснащения. Что- бы избежать такие явления используют разные схемные решения. Дополнительные потери, кото- рые обусловлены асимметрией нагрузки, достига- ют 20\% суммарных потерь, поэтому необходимо применять для их уменьшения закрытые схемы ли- ний 0,4 кВ, уменьшать сопротивление токам нуле- вой последовательности, увеличивать перерез ну- левого провода, использовать батареи статичес- ких компенсаторов, предназначенных для повы- шения коэффициента мощности. Равномерность загрузки фаз должна быть обеспечена в первую очередь за счет правильного распределения одно- фазных и двухфазных нагрузок по фазам.

Второй мерой по уменьшению асимметрии в сетях напряжением до 1000 кВ является установка нейтрализаторов на введении заземления свин- цовой оболочки кабеля. Экономическая целесоо- бразность второго мероприятия определяется со- отношением между  затратами на установление нейтрализаторов и  стоимостью сэкономленной электроэнергии в результате устранения асиммет- рии нагрузки. Мероприятия по выравниванию на- грузки фаз целесообразно проводить в трансфор- маторах, загруженных более чем на 30\% номи- нальной мощности, неравномерностью нагрузки можно  пренебречь, так как погрузочные потери незначительно превышают потери холостого хода. Необходимо учитывать, что установление допол- нительных симметрирующих устройств (СУ) при- водит к потерям электроэнергии в этих устрой- ствах, поэтому целесообразно избегать установ- ления или сокращения дополнительных устройств в электросетях. Мероприятия по симметрирова- нию  нагрузки  распределительной сети следует предусматривать еще на стадии проектирования. Для этой цели в ТП 6-10/0,4  кВ желательно пред- усматривать замену питательного трансформато- ра со схемой соединения обмоток звезда-звезда трансформатором со схемой соединения обмоток звезда-зигзаг. При этом потери и стоимость трансформатора возрастут на 2-3\%. Но за счет ис- ключения СУ сокращаются потери электроэнергии

на 5-8\%  и отпадает необходимость в производ- стве симметрирующего оборудования.

Аналогичное положение имеет место при уста- новке дополнительных фильтрокомпенсирующих устройств (ФКП) при несинусоидальности формы кривой тока и напряжения. Устанавливая выпрям- ляющие устройства по 12-24 фазной схеме, можно значительно сократить несинусоидальность и обойтись без ФКП.

Передача и распределение электроэнергии по воздушно кабельным линиям

Заметную экономию энергии в электрических сетях напряжением 0,38-10 кВ дает переход от воз- душных линий  (ВЛ)  в распределительных сетях низшего и среднего напряжения к искусственно синтезированным конструкциям с использовани- ем кабельных линий (КЛ).  Гибридная конструк- ция, которая синтезирует лучшие свойства ВЛ и КЛ,  называется воздушно-кабельной  линией (ВКЛ). Она представляет собой конструкцию, кото- рая состоит из облегченных опор, на которые под- вешивается специальный воздушный кабель (ВК).

ВКЛ имеют следующие преимущества:

•  существенное повышение электробезопасности при эксплуатации за счет снижения числа одно- фазных замыканий на земле, обрывов прово- дов и отсутствия возможностей непосредствен- ного контакта с токопроводящими частями ли- нии электропередачи;

•  уменьшение повреждения изоляции и повыше- ние эксплуатационной надежности вследствие исключения факторов механического влияния, характерных для ВЛ обычного использования (загрязнения, наброски, перекрытия воздушных промежутков птицами, ветвями деревьев и т.п.);

• уменьшение ветровых аварий вследствие уменьшения нагрузок от гололедицы и ветра, отсутствие крутящих моментов, на опорах в ава- рийных режимах, значительное увеличение ме- ханической прочности конструкции ВК в сравне- нии с проводами обычного производства;

•  легкость конструктивного выполнения много- ступенчатых линий;  уменьшение стоимости строительной части линий за счет упрощения конструкций  опор,  увеличение длины проле- тов, исключение металлоконструкций, изолято- ров, контуров заземления и других элементов ВЛ обычного изготовления;

•  возможность монтажа ВК по стенам промыш- ленных и жилых домов и других инженерных сооружений, в особенности в условиях сплош- ной городской застройки в больших индустри- альных районах;

•  снижение реактивного сопротивления, которое приводит к улучшению режима напряжения в сети ВКЛ и увеличению его пропускной способности;

•  повышение технико-экономических показате- лей за счет снижения потерь активной мощнос- ти в сети;

•  снижение  стоимости дополнительных КЛ  для обеспечения оптимальных режимов работы сети; Основную экономию  электрической энергии при использовании ВКЛ дает снижение потерь ак- тивной мощности и энергии непосредственно в самой ВКЛ, вследствие уменьшения потерь реак- тивной мощности в участках сети и повышение на-

пряжения у потребителей.

4.3.3.  Энергосбережение в системах освещения.

Использование эффективных источников

света

Основной потенциал энергосбережения в осветительных установках лежит в  повышении эффективности преобразования электрической энергии в энергию света. Основные факторы, ко- торые влияют на потребление энергии  освети- тельной установки, при заданных нормах освеще- ния включают следующие:

•  проект схемы освещения, общее использова- ние естественного и искусственного освещения, обеспечение гибкости управления осветитель- ными сетями;

•  внешний вид и облицовка (увеличение коэффи- циентов отражения поверхностей помещений);

•  световая отдача лампы (световой выход  на один ватт электроэнергии, которая потребляет- ся лампой данного типа);

•  эффективность светильника (коэффициент по- лезного действия осветительной аппаратуры);

•  правильное использование выключателей и ре- гуляторов;

•  использование стартерных пускорегулирующих устройств при  освещении люминесцентными лампами;

•  выбор схемы размещения светильников;

•  снижение коэффициента запаса при выборе ос- ветительных установок;

• автоматическое регулирование освещения, централизация управления базовыми освети- тельными установками;

•  запыленность воздуха помещений;

•  чистота окон для полного использования естес- твенного освещения.

Внедрение новых прогрессивных источников света, использование светильников с высоким КПД, использование конструкций отражающей арматуры и рациональных схем освещения разре- шают во многих случаях резко повысить эффек- тивность электроосветительных установок, увели- чить освещенность рабочих мест, достичь реаль- ной экономии электроэнергии.

Необходимо использовать тот тип лампы, кото- рая обеспечивает максимальный световой поток на один ватт установленной электрической нагруз- ки и имеет характеристики, согласованные с дру- гими  потребностями осветительной установки. Световая отдача каждого типа лампы может быть определена на основе доступных данных о лампе и схеме ее включения. При проектировании новой установки должны сравниваться световые отдачи пригодных ламп и должны использоваться те из них, которые имеют наибольшую эффективность.

Компактные люминесцентные лампы. Бла- годаря использованию новейших технических ре- шений компактные люминесцентные лампы были уменьшены до размеров обычной лампы накали- вания. Благодаря чему появилась возможность использовать люминесцентные лампы в системе освещения в быту. Вообще люминесцентные лам- пы имеют следующие преимущества:

•  на 80\% меньшее потребление электроэнергии при одинаковом световом потоке;

•  в 9-13 раз больший срок эксплуатации;

•  мгновенное (0,6 с), без мерцания, зажигание;

•  небольшой размер и вес;

•  отличная светопередача.

Переход на новые эффективные типы ламп разрешает сократить потребление электроэнергии и снизить эксплуатационные затраты. В таблице

4.3.1 для сравнения приведены технические ха- рактеристики компактных люминесцентных ламп (КЛЛ — Винница) по сравнению с лампами нака- ливания:

Вероятность приобретения населением КЛЛ зависит от их стоимости и стоимости электроэнер- гии, которые определяют срок окупаемости ламп. Срок окупаемости (годы) затрат КЛЛ мощностью

20 Вт можно определить по таблице 4.3.2.

Полупроводниковые светоизлучающие диоды (СИД). Небольшая мощность потребления, высо- кая надежность, совместимость с интегральными схемами устройств управления, высокая устойчи- вость к механическим и климатическим влияни- ям,  появление внешне чисто зеленых и  синих

СИД, а также СИД со светоотдачей больше 75 лю- мен/ватт (светоотдача стандартных ламп накали- вания — 15 люмен/ватт), осуществила революцию в области светотехнических и информационных технологий, несмотря на их относительно высо- кую стоимость. На сегодня в Украине уже выпус- каются светодиоді мощностью уже свыше 25 Вт. Монтировать их можно в уже существующую уста- новленную светоарматуру. Стоимость такой точки внутреннего освещения около 50 у.е., для улично- го около 100 у.е.

Управляющие элементы. Флуоресцентные лампы и газоразрядные лампы требуют наличия пусковых устройств (стартеров) и средств ограни- чения тока лампы после запуска (дросселей). Обычно для повышения коэффициента мощности и уменьшения тока, который потребляется из сети при  заданной мощности,  предполагается также

подключения конденсатора. Обычные дросселя яв- ляются устройствами индукционного  типа для ог- раничения тока ламп и стабилизации напряжения, которое в них подается. Эти устройства характери- зуются высоким уровнем потерь. Новые устройства разрешают снизить потери в железе и меди и одно- временно обеспечивают роботу ламп на номиналь- ном уровне активной мощности. Для улучшения эффективности контура переключателя и дроссе- лей могут использоваться дросселя с маленькими потерями, которые имеют повышенную долю меди. Такие дросселя имеют большой вес и большие га- бариты, а также большую цену в сравнении со стан- дартными дросселями. Другая категория стартеров представляет собой чисто электронные и частично электронно-балластные нагрузки.

Использования электронной пускорегули9 рующей аппаратуры. На сегодня в эксплуатации находится огромное количество люминесцентных ламп с электромагнитными дросселями, которые не обеспечивают оптимальных режимов работы ламп и имеют низкие эксплуатационные характе- ристики. На замену дросселям пришла электрон- ная пускорегулирующая аппаратура (ПРА), кото- рая существенно улучшает технико-экономичес- кие показатели этого типа светильников. Совре- менные электронные балласты обеспечивают:

•  мгновенное (без мигания и шума) зажигание ламп;

•  стабильность освещения независимо от коле- баний напряжения;

•  высокое качество потребляемой электроэнер- гии — близкий к единице коэффициент мощно- сти благодаря потреблению синусоидального тока с нулевым фазовым сдвигом.

Современная электронная пускорегулирующая аппаратура является довольно дорогим  устрой- ством, однако начальные затраты, компенсируют- ся за счет ее высокой экономичности. Достигается экономия электроэнергии в размере 20-25\% при увеличении освещенности на 10-12\%, уменьшают- ся затраты на обслуживание светильников из-за исключения из их состава стартеров, конденсато- ров, повышается на 50\% срок службы ламп благо- даря сберегательному режиму работы и пуска.

Основой электронной ПРА (электронных бал- ластов) являются полупроводниковые  импуль- сные схемы, которые разрешают обеспечить пита- ние люминесцентных ламп напряжением повы- шенной частоты, за счет чего существенного повы- шается качество освещения люминесцентных ламп при уменьшенном потреблении энергии по сравнению со светильниками, которые использу- ют традиционные электромагнитные балласты. Разработанные устройства являются преобразова- телями тока частоты сети питания в ток повышен- ной частоты и содержат необходимые узлы для

поддержания оптимального режима зажигания и работы лампы, а также контроля трудоспособнос- ти ламп и средств защиты от аномальных режи- мов.  Современный этап характеризуется интен- сивной разработкой и внедрением микропроцес- сорных и специализированных контролеров для управления системами освещения. На сегодня электронные балласты вырабатываются массово в странах где интенсивно внедряются энергосбере- гающие технологии и приобретают практики мас- сового использования в продукции фирм произ- водителей OSRAM, PHILIPS,  GENERAL  ELECTRIC, SYLVANIA, TRADONIC.

Для использования светоотдачи ламп необхо- димо учитывать: эффективность светильника (ос- ветительной арматуры); проект схемы освещения

— естественное освещение; правильное использо- вание выключения и регулирования. Основные функции светильников заключаются в том, чтобы поддерживать и защищать лампы, обеспечивать электрические подключения к источнику питания, а также в регулировании и направлении света, ко- торый выпускается лампой.

Высокоэффективные рефлекторы. Исполь- зуют поверхность, покрытую серебром, которая имеет исключительно высокое зеркальное отоб- ражение и обеспечивает максимальное отраже- ние светового потока лампы. Высокоэффективные рефлекторы обеспечивают увеличение коэффи- циента использования осветительной установки, в результате чего большая часть светового потока, достигает поверхности. Практически это дает воз- можность уменьшить вдвое количество ламп.

Влияние дизайна и облицовка. Поверхности покрашенные в  светлый тон отбивают больше света и являются более эффективными, тем не ме- нее их необходимо регулярно красить, мыть, или сызнова оклеивать доля того чтобы обеспечивать экономическое использование освещения. Увели- чение коэффициентов отражения поверхностей помещений на 20\% разрешает экономить 5-15\% электроэнергии, вследствие увеличения уровня освещенности.

Регуляторы освещения. Цель подобных регу- ляторов — обеспечить эффективное освещение в нужном городе и на протяжении необходимого времени. Ручными регуляторами обеспечивается управление освещением для отдельных рядов си- стем освещения, управление индивидуальными светильниками. Автоматические регуляторы бы- вают: фотоэлектрические, бесконтактные, регуля- торы с таймером.

Фотоэлектрические регуляторы. Фотоэлек- трические регуляторы могут обеспечить отключе- ние освещения тогда, когда естественного (днев- ного)  освещения достаточно для создания не- обходимого  светового потока. Например, фото-

электрический датчик может реагировать на внешнюю освещенность и может быть настроен так, чтобы срабатывать при внешней освещеннос- ти, которая обеспечивает необходимую освещен- ность на рабочем месте. Включение электронного экономного светотехнического устройства в рабо- чий режим происходит фотодиодом в момент на- ступления темноты, а непосредственное включе- ние выключение освещения создает детектор дви- жения в момент попадания объекта в поле его действия. Для систем освещения лифтовых пло- щадок, момент включения и выключения регули- руется также на запрограммированный  период времени для посадки в лифт или пешего подъема на определенный этаж. Стоимость такого устрой- ства составляет около 200 грн. (ОАО «ЭРА»).

Бесконтактные регуляторы. Это локальные регуляторы, которые реагируют на присутствие (эффект близости) людей в помещенные. Опреде- ление присутствия может  базироваться на ис- пользовании инфракрасных или высокочастотных датчиков, которые включают освещения при оп- ределении присутствия человека в помещенные и снова отключают освещение, когда человек остав- ляет помещения.

Регуляторы  с таймером. Временные регуля- торы используются в помещении с четким графи- ком работы. Например, при фиксированном из- менении освещение может выключаться с некото- рым опозданием после окончания изменения. Тем не менее, в этом случае необходимо предусмот- реть аварийное и охранительное освещения.

Автоматическое управление рядами  све9 тильников. При освещении больших помещений, где используются несколько рядов светильников, размещенных параллельно стене можно  отклю- чать отдельные ряды в зависимости от изменения естественного освещения, времени года, работы в отдельных частях помещения.

Поддержание эффективности системы  ос9 вещения.  Для поддержания эффективности сис- темы необходима: регулярная чистка светильни- ков,  замена поврежденных и устаревших ламп, облегчение доступа естественного освещения пу- тем регулярной чистки окон, поддержание чисто- ты (прозрачности) воздуха.

В запыленных и грязных производствах наблю- даются случаи снижения освещенности в 8-10 раз. Поэтому поддержание светильников в надлежа- щей чистоте имеет большое значение для рацио- нального использования электроэнергии.

Практическое использование осветительной аппаратуры указывает, что потери светового пото- ка составляют:

•  через загрязнение светильников — 16\%;

•  загрязнения стен и потолка — 19,5\%;

•  старения ламп — 13\%;

•  неправильной сборки ламп и рефлектора — 4\%;

•  сверхнормативная потеря напряжения в сети  —

8\%.

Следует отметить, что использование ламп с рациональной  осветительной арматурой сокра- щает затраты электроэнергии в 1,5 разы в сравне- нии с открытыми лампами.

Повышение  коэффициента мощности сети. Это одно из важнейших мероприятий по эконо- мии  электроэнергии. Его повышение уменьшает потребление реактивной мощности электроуста- новками, а тем самым уменьшает потери в энер- госистеме на передачу реактивной мощности. При значительной экономии электроэнергии люми- несцентные лампы имеют свои особенности. На- пример,  у люминесцентных ламп коэффициент мощности составляет около 0,5, поэтому нельзя допускать работу этих ламп без компенсирующих устройств — статических конденсаторов.

Поддержание номинальных уровней на9 пряжения в осветительной сети. Колебания на- пряжения приводят к перерасходам электроэнер- гии. Напряжение на выводах ламп не должна быть больше 105\% и ниже 85\% номинального на- пряжения. Снижение напряжения на 1\% вызовет уменьшение светового потока ламп: накаливания

— на 3-4\%, люминесцентных — на 1,5\% и ртутных люминесцентных ламп на 2,2\%.

Одной из основных причин, которая вызывает значительное колебание напряжения в осветитель- ной сети  — пусковые токи крупных электродвигате- лей. Значительно повышается напряжение в элек- тросети в ночное время, когда остаются исключен- ными на ночь компенсирующие устройства.

С целью избежания влияния колебаний напря- жения на эффективность осветительных устано- вок используются отдельные трансформаторы и компенсирующие устройства. Используются также устройства автоматического регулирования на- пряжения. Для промышленных осветительных электросетей используется автоматическое регу- лирование напряжения с помощью вольтодоба- вочных трансформаторов и включение в сеть до- полнительной индуктивности.

4.3.4.  Уличное освещение

Наружное освещение играет первостепенную роль в восприятии эстетического облика город- ских  улиц, магистралей, площадей, в создании комфортных условий проживания жителей, в обеспечении безопасных условий движения авто- транспорта и пешеходов в ночное и вечернее вре- мя. Сегодня ни один город в мире уже не может обойтись без ночного освещения. Сети наружного (уличного) освещения являются естественной со- ставляющей в структуре коммунального хозяйства

городов и посёлков, они  выделяются в особую техническую систему у крупных предприятий, без них немыслима эксплуатация крупных современ- ных дорог, плотин и мостов. Таким образом, го- род закрепляет за собой наружное освещение как одну из важных сервисных услуг, предоставляе- мых населению.

Система наружного освещения включает в себя три основных направления:

1.  Освещение транспортных магистралей

2. Освещение жилых районов и пешеходных зон

3. Архитектурное освещение.

Статистические  исследования европей- ских компаний-производителей  светотех- нической продукции вывили интересную закономерность: с увеличением уровня ос- вещенности в городских  районах   отмеча- ется  спад мелких  уличных  преступлений. Кроме того, правильное спроектированное освещение площадей и улиц  — это не  толь- ко комфорт и безопасность людей в темное время суток, но и мощный  инструмент в ру- ках архитектора, позволяющий моделиро- вать различные аспекты эстетического вос- приятия городской среды.

Приоритетное направление в организации ос- вещения проезжих  частей улиц —  обеспечение безопасности на дороге.

В мире образцами для подражания в архитек- турно-художественном освещении являются крупнейшие мегаполисы и столицы — Нью-Йорк, Лондон, Париж, Барселона, Рим. Миллионы тури- стов могут любоваться архитектурными этих горо- дов в вечернее время — историческими памятни- ками,  переливающимися всеми цветами радуги фонтанами, пылающими огнями свечками небо- скребов.2

На сегодняшний день освещение большинства улиц и транспортных магистралей в городах и на- селенных пунктах Украины находится в неудов- летворительном состоянии. Низкая освещенность магистралей в сочетании с плохим качеством до- рожного покрытия межрегиональных связей усу- губляет криминогенную обстановку и увеличивает количество дорожно-транспортных происшест- вий, приводит к уменьшению пропускной способ- ности автомагистралей и снижению технической скорости автомобилей, не позволяя использовать промышленный потенциал в полной мере.

Текущее состояние системы уличного освещения ряда городов Украины характеризуется следующим:

•  оборудование,  установленное в  большинстве городов еще в 70-х годах ХХ века, имеет боль-

шую степень износа и не обеспечивает нормиру- емые параметры освещенности, т.е. у значитель- ной части светильников износ составляет 100\%, модернизация и восстановление ресурса улич- ного освещения во многих городах не произво- дились более 20-ти лет, особенно критическим является положение с инженерными сетями;

•  шкафы учета и управления в значительной степе- ни выработали свой ресурс, их дальнейшее со- держание требует повышенных затрат, доля ко- торых в бюджете предприятий, обслуживающих системы уличного освещения, постоянно растет;

•  численность персонала предприятий, обслужи- вающих системы уличного освещения, при со- временном техническом оснащении не позво- ляет эффективно управлять этими системами и решать задачи развития;

•  хроническое недофинансирование расходных статей предприятий, обслуживающих системы уличного освещения, приводит к ускоренному износу  и  потере ресурса светотехнического оборудования и  систем управления уличным освещением городов.

Сокращение парка светильников для наружно- го освещения за последние  10 лет привело к сни- жению потребления электрической энергии, ис- пользуемой на нужды наружного освещения, бо- лее чем в 2 раза.

Необходимость периодической модернизации систем уличного освещения неоднократно аргу- ментировалась научными работами украинских и зарубежных специалистов, выделившими следу9 ющие основополагающие факторы4:

•  потери светимости ламп и светильников (до 30-

40\%),  обусловленные их физическим старени- ем, а также низким качеством напряжения в се- тях энергоснабжающих организаций;

•  увеличение доли эксплуатационных затрат в бюджете предприятий (приблизительно в 1,5 ра- за), вызванное старением и износом сетей, ламп, светильников и систем управления и учета;

•  появление новых строительных норм и требо- ваний к осветительным системам, а также но- вых типов источников света.

•  использование в светильниках малоэффектив- ных источников света (ламп раскалывания);

•  эксплуатация ламп с нерациональным распре- делением света (косинусоидная  кривая силы света вместо широкой).

Такое состояние оборудования  приводит  к большому числу аварий со светильниками и пита- ющими сетями, ликвидация которых влечет до- полнительные эксплуатационные расходы

Финансовые проблемы

Во всем мире специфика наружного освеще- ния такова, что являясь муниципальной собствен-

ностью, она не привлекает крупных инвесторов, поскольку  является сервисной услугой, предос- тавляемой городскими властями жителям города. Безусловно, проекты модернизации или замены какого-либо технического оборудования требуют привлечения значительных финансовых средств. Не являются исключением и проекты модерниза- ции уличного освещения за счет использования энергосберегающего оборудования и технологий, а также системы управления уличным освещени- ем и самими предприятиями городского уличного освещения.

Также к указанным проблемам относятся:

• низкая вероятность привлечения заемных средств для реализации проекта в условиях си- стематического и значительного недофинанси- рования бюджета коммунальных предприятий системы «Горсвет»;

•  отсутствие нормативно-правовой базы форми- рования бюджета предприятий и базы хозяй- ственных отношений для юридически точного обоснования накопленной задолженности го- родского бюджета перед коммунальными предприятиями;

•  юридическая неопределенность положения коммунальных предприятий в части увеличе- ния их доходности за счет расширения спектра предоставляемых услуг, привлечения дополни- тельных средств от заинтересованных органи- заций.

В то же время в вопросах привлечения инвес- тиций в энергосбережение в системах наружного освещения, а также разработки механизмов фи- нансирования различного рода проектов по мо- дернизации этих систем накоплен значительный опыт как  отечественными, так и  зарубежными специалистами.

В регионах Украины могут применяться раз- личные схемы финансирования: за счет област- ных и местных бюджетов, за счет тарифного кре- дитования, в рамках различного рода проектов, финансируемых зарубежными организациями.

Необходимо максимально использовать эко- номические  преимущества благоприятной госу- дарственной политики по формированию тари- фов на электрическую энергию.

Доходы от рекламной деятельности с исполь- зованием объектов наружного освещения, на се- годняшний  день,  могут  составлять до  50\%  от средств, выделяемых городом сегодня на капи- тальный ремонт и необходимо в полной мере ис- пользовать эти возможности.5

Законодательная база6

С 1-го ноября  2001 года впервые в Украине вве- дены новые ДБН В.2.3-5-2001 «Улицы и дороги населенных пунктов». В этом нормативном доку-

менте содержится раздел №7 «Наружное освеще- ние».   Киевский национальный университет строительства и архитектуры (КНУСА) /основной исполнитель/  совместно с «Киевпроект», «Тяж- промэлектропроект» и  другими  организациями разработал новый ДБН Украины по наружному освещению. Полное название этого нормативного документа — «Искусственное освещение улиц, до- рог и железнодорожных переездов. Нормы про- ектирования, строительства и эксплуатации».

Структура его следующая: общие положения; светотехническая часть; электрическая часть; нор- мы искусственного освещения; эксплуатация ис- кусственного освещения улиц и дорог; расчет све- тотехнических показателей и техника экономичес- кой оценки установок искусственного освещения; терминология и определения.

Начиная с 2000 г. многие города Украины и бывшего Советского Союза развернули програм- мы модернизации уличного освещения на основе энергосбережения с целью снижения издержек на его содержание, а также создания необходимого уровня освещенности. В поддержку  таких про- грамм направлены распоряжение Кабинета Ми- нистров Украины ?761-р от 20 октября 2004г. и по- становление Национальной комиссии  регулиро- вания электроэнергетики Украины (НКРЭ) ?1030 от 22 октября 2004г.

Базовыми принципами указанных документов являются:

•  государственная финансовая поддержка техни- ческого переоснащения систем наружного ос- вещения населенных пунктов;

•  благоприятная государственная политика  по формированию тарифов на электрическую энергию, используемую на нужды наружного освещения населенных пунктов организациями, которые финансируются из местного бюджета.

Решение проблемы7

Одним из направлений энергосбережения яв- ляется исключительное применение энергоэконо- мичных светильников в новом строительстве и при реконструкции, а также замена действующих сетей на изолированные кабели. Еще одним направле- нием экономии электроэнергии является исполь- зование регуляторов мощности ламп, групповых или индивидуальных, позволяющих существенно снижать  потребление электроэнергии в  ночное время. Однако надо иметь ввиду что, снижение напряжения на 20\% приводит к уменьшению све- тового потока почти на 50\%. Применение регуля- торов будет актуально после доведения уровня ос- вещенности объектов до европейских норм и ос- вещения всех «темных мест» в городе. На многих второстепенных  улицах эта мера могла бы дать за- метный технико-экономический эффект.

4.3.5.  Примеры из практики

Реконструкция уличного освещения в г. Новодвинск

С февраля 2005 года на улицах города Новод- винск (население 50000 человек) Архангельской области работает новое уличное освещение. Ста- рые неэффективные ртутные лампы, в количестве

1900 штук типов ДРЛ-250 и ДРЛ-400, суммарной электрической мощностью 550 кВт, были замене- ны современными натриевыми высокого давле- ния типа WLS-150 суммарной мощностью 285 кВт. Наряду со значительным увеличением освещён- ности удалось добиться снижения энергопотреб- ления, а также сделать новую систему освещения экологически чистой.

Общая стоимость проекта составила 53.000 ев- ро. Работы по проекту финансировались частично Северной экологической финансовой корпораци- ей (НЕФКО), частично из средств бюджета города. Примерно 15\% этих средств составили затраты на утилизацию ртутных ламп. Деньги, полученные за счёт экономии электроэнергии (20.000  евро в год),  предполагается использовать для реализа- ции других проектов по энергосбережению.8

«Модернизация системы уличного освещения  г. Балаково Саратовской области»

В результате реализации проекта «Модерниза- ция системы уличного освещения г. Балаково Сара- товской области» выполнена реконструкция улич- ных осветительных сетей с заменой 332 ртутных светильников РКУ мощностью 400  Вт, имеющих низкий КПД, на экономичные экологически без- опасные светильники «Альфа-Рефлакс» с зеркаль- ной натриевой лампой мощностью 150 Вт. Рекон- струированные сети оснащены 15 приборами учета электрической энергии и 4 диспетчерскими пункта- ми  управления освещением, обеспечивающими двухрежимную («вечер-ночь») работу осветитель- ного оборудования. В результате  за счет более вы- сокого КПД ламп, регулируемой направленности светового потока, дизайна светильников улучши- лось качество освещения и внешний вид улиц. Сни- зилось потребление электрической энергии. Сэко- номлено за время реализации проекта 224,2 тыс. кВтч. Годовой эффект превысит ожидаемый в 1,3 раза. Общая стоимость проекта составила 40000$.9

Мероприятия по эффективному использованию и сохранению энергии на объектах  внешнего освещения

г. Макеевки

Макеевское Управление городского жилищно- коммунального  хозяйства в 2005  году  провело значительный объем работ по внедрению эконо-

мических источников внешнего освещения и уста- новлению приборов дифференцированного учета электроэнергии. Производителем работ по ре- зультатам тендера был определен ВАТТ «Свет».

На протяжении последнего года выполнен те- кущий ремонт внешнего освещения с заменой и установлением энергосберегающих ламп, а имен- но лампы накаливания и ртутные заменены на на- триевые (типа ДНаТ-70, ДНаТ-100, ДНаТ-150, ДНаТ-250), которые обеспечивают более интен- сивный световой поток при меньшем потребле- нии  электроэнергии. Вообще по городу восста- новлена работа около 160 светоточек с установле- ние современного оборудования.

По состоянию на начало 2006 года в Макеевке

3102 светоточки находятся в рабочем состоянии. Они все подключены к 60 пунктам включения, рас- положенным близ трансформаторных подстанций предприятия «Макеевские электрические сети» ВАТТ «Донецкоблэнерго». 90,5\% пунктов включе- ния оборудованы счетчиками электроэнергии.

В 2005 году было приобретено 53 многотариф- ных счетчика, из которых 51  —  за счет средств местного бюджета. Многотарифные счетчики вы- полняют учет затрат потребленной электроэнер- гии по двум тарифным зонам: Т2 — день (приме- няется тариф, учредительский НКРЕ ежемесячно), Т1 — ночь (льготный тариф). Порядок дифферен- цирования времени (Т1, Т2) в пределах суток и льготный тариф Т1 в размере 0,06 грн. за 1 кВт/ч с учетом НДС установлен Постановлением НКРЕ

№1030 от 22.10.2004.

Включение и отключение освещения осуществ- ляется автоматически, с помощью пульта управ- ления внешним освещением согласно Мировому календарю, который складывается на период на- чала вечерних сумерек и  утренних рассветов с учетом географических координат города Маке- евки. Многотарифные электронные счетчики за- программированы заводом-производителем в соответствии с Мировым календарем украинских городов с учетом переходов на летнее  — зимнее время и продолжительности темного времени в пределах суточных зон данной местности.

Использование многотарифных счетчиков по- зволяет в период работы внешнего освещения го- рода использовать льготный тариф на весь объем потребленной электроэнергии. По льготному та- рифу уплачивается 3586 часов темного времени в год. В другое время суток применяется тариф за

1 кВт/ч, который устанавливается НКРЕ ежемесяч- но. Работы по установлению электросчетчика дли- лись с мая по декабрь.

Экономия средств только от внедрения много- тарифных счетчиков за этот период  составила

100,523 тыс. грн. За два месяца 2006 года потреб- ление составило 363,971 тыс. кВт/ч  на  сумму

40,989 тыс. грн. Для сравнения, в январе — фев- рале 2005 года потребление составило 446,291 тыс. кВт/ч на сумму 102,181 тыс. грн.10

Реконструкция уличного освещения в г. Бережаны

Бережаны, исторический город с многочислен- ными памятками архитектуры (в  2005 году от- праздновал 630 лет) практически не освещался в темное время года. В 2002 году в Бережанах было лишь 50 уличных фонарей. Задолженность за по- требленную электроэнергию составляла 45 тысяч гривен, из-за чего город иногда не освещался по несколько ночей подряд.

Городская власть прилагала усилия к исправле- нию положения — на начало 2004 года задолжен- ность была погашена и началась работа по разви- тию системы уличного освещения. Уже в ноябре- декабре 2004 года город освещался 200 отремон- тированными фонарями, оснащенными ртутными лампами мощностью 250-400 Вт. Зимой за исполь- зование электроэнергии необходимо было платить свыше 8 тысяч гривен ежемесячно. Ситуация тре- бовала решительных действий, ведь городской бюджет такой нагрузки выдержать не мог.

Для решения проблемы была разработана и ут- верждена Программа реконструкции уличного ос- вещения г. Бережаны. Для получения консульта- ций в процессе подготовки документа городской председатель пригласил представителей предпри- ятий «Ватра» и «Термоэнерго» из Тернополя.

Вопрос финансирования Программы был рас- смотрено на сессии городского  совета, которая приняла решение выделить средства на проекти- рование и реконструкцию уличного освещения. Работы по  реализации Программы  и,  соответ- ственно, финансирование были распределены на три этапа. На первый этап, который реализовы- вался в 2005 году, было выделено 58 тысяч гри- вен. За этот период на одиннадцати трансформа- торных подстанциях установлены электронные многотарифные счетчики, которые дали возмож- ность платить за электроэнергию по тарифу 5 коп. за 1 кВт/ч в пределах суточной зоны. Для сравне- ния: раньше платили 32-33 копейки. В централь- ной части города заменены 25 старых светильни- ков с ртутными лампами на новые с натриевыми приборами мощностью 150 Вт. Это также обусло- вило экономию электрической энергии. Старые светильники после ремонта использовались для освещения окраинных районов города. Все рабо- ты выполнены городским коммунальным пред- приятием «Коммунхоз».

Благодаря реализованным мероприятиям за- траты средств на оплату электроэнергии на осве- щение города уменьшились на 60\%, значительно увеличено количество светильников. В темное

время суток улучшился эстетичный вид улиц. В на- стоящее время проводятся работы по обеспече- нию подсветки фасадов исторических домов и па- мяток архитектуры.11

4.3.6.  Рекомендации муниципалитетам

✓ Провести энергетические исследования улич- ного освещения для определения потенциала возможной экономии энергии и улучшение ка- чества освещения.

✓ Разработать долгосрочные планы улучшения

состояния уличного освещения.

✓ Проводить профилактическое обслуживание системы уличного освещения.

✓ Осуществлять  мониторинг определенных пунк- тов системы уличного освещения с целью опре- деления эффективности энергопотребления в процессе эксплуатации.

А также:

✓ Способствовать переходу на более эффектив- ные источники света.

✓ Поддерживаться графиков работы освещения.

✓ Рациональное управление освещением.

✓ Своевременная чистка ламп и светильников.

✓ Регулярная  чистка окон в заведениях и учреж- дениях.

✓ Поддержка номинальных уровней напряжения в осветительной сети.

✓ Снижение напряжения при возможности сни- жения освещения.

✓ Установить контроль за исправным состоянием осветительной арматуры.

✓ Использовать эффективную аппаратуру и схе- мы питания.

✓ Стремиться к  равномерному  распределению осветительной нагрузки.

1    Зменшення втрат електроенергії в лініях електропередач https://esco-ecosys.narod.ru/journal/journal49.htm

2  https://www.lival-svet.ru/support/articles/a_arch.shtml

3  https://www.epu.kiev.ua/All/2005/03/18.htm

4   https://www.ac.ukrbiz.net/prtext.ukrbiz?prnum=35269

5   https://www.nestor.minsk.by/SN/2004/39/sn43903.html

6   https://www.epu.kiev.ua/All/2005/03/18.htm

7  Доклад директора ГУП «Моссвет» А.Ю.Федорищева  на семинаре «Наружное освещение — качество и эффективность» 15.10.04

8   https://energieforum.ru/prjru_kommunen/morenews.php?iditem=7&lang=ru

9   https://www.iscmoscow.ru/htdocs/roll_2000/save_energy/E-42.htm

10 https://www.auc.org.ua/activities/practices/cities/?id=24203

11   https://www.auc.org.ua/activities/practices/cities/?id=23057