B. Ztráty technické proměnné

/7/ Jouelovy ztráty vedení
Uplatňuje se v rozvodech všech úrovní napětí. Jde o nejvýznamnější ztráty v oblasti provozní.

a) sítě vvn:
Způsob určení předpokládá existenci dálkových měření elektroenergetických veličin uvažované sítě v reálném čase v dostatečné kvantitě i kvalitě, a jejich archivaci po hodinových intervalech v celém uvažovaném období, které se uplatní jako vstupní hodnoty programu na výpočet ustáleného chodu sítě nebo programu obdobného, který pro výpočet ztrát používá následující postup.
Ztráta činného výkonu přenášeného uvažovaného rozvodu, způsobená přeměnou elektrické energie na teplo ve vedeních a transformátorech spolu se ztrátou činného výkonu spotřebovávaného v nasazených kompenzačních prostředcích se určí v čase t takto:
$P_{Zt7}=\sum _i{P_i}^1-{P_i}^2+\sum _j{k}_j{P_j}^3$ [MW]
P_i¹ - měřený činný výkon tekoucí počátečním vývodem i-té větve
P_i² - měřený činný výkon tekoucí koncovým vývodem i-té větve
P_j³ - příkon j-tého kompenzačního prostředku
k_j - příznak nasazení kompenzačního prostředku (k_j = 0 - nenasazen, k_j = 1 - nasazen)
kde index i resp. j probíhá množinu větví, resp. disponibilních kompenzačních prostředků uvažované sítě.
Ztráta elektrické energie v uvažovaném období T se určí následovně:
$W_{Zt7}={\int }_0^T{P}_{Zt7}tdt$ [MWh]

b) sítě vn:
• Varianta výpočtu č. 1:
Způsob určení předpokládá existenci dálkových měření proudů na vývodech rozvoden uvažovaného rozvodu v reálném čase a jejich archivaci po hodinových intervalech v celém období a dále existenci modelu uvažovaného rozvodu.
Ztráta činného výkonu přenášeného uvažovaným rozvodem v čase t, způsobená přeměnou elektrické energie na teplo ve vedeních a transformátorech se určuje na základě znalosti úplného modelu uvažované sítě vhodným výpočetním algoritmem:
P_zt7 (t) = f ( I₁(t), ..., I_n(t) ) [MW]
kde I_i je odhadnutý proudový odběr i-té distribuční stanice a n je počet distribučních stanic uvažovaného rozvodu.
Odhady proudových odběrů v distribučních stanicích se provádějí v reálném čase vhodnou metodou na základě statistického souboru sezónních měření a měřeného napájecího proudu I příslušného paprsku:

Ij =I ( IjS / IS)

$I^s=\sum _j{I_j}^s$

[A]

kde I_j^S je statistický odhad proudového odběru j-té distribuční stanice a index j charakterizuje množinu distribučních stanic na příslušném paprsku.
Statistický odhad proudového odběru lze při neexistenci statistického souboru sezónních měření nahradit jmenovitým zdánlivým výkonem příslušného odběrového transformátoru.
Nejsou-li měřeny proudy na vývodech přípojnic rozvoden lze jako počátek uvedených paprsků uvažovat přímo vývod příslušného napájecího transformátoru.
Ztráta elektrické energie v uvažovaném období T se určuje následovně:

$W_{Zt7}={\int }_0^T{P}_{Zt7}tdt$

[MWh]

Celkové ztráty energie v rozvodech vn pak budou součtem ztrát jednotlivých oblastí napájecích transformátorů.
• Varianta výpočtu č. 2 - venkovní rozvod vn
Vstupní hodnoty pro výpočet:

WVC	celkově opatřená energie [MWh]
TmC	doba využití maxima [hod/rok]
NVC	celkový počet vývodů z napájecích uzlů vvn/vn
LVC	jejich rovinutá délka [km]
sVC	průměrný průřez [mm2]
NOC	celkový počet odboček vn
LOC	jejich rozvinutá délka [km]
sOC	průměrný průřez [mm2]
NPC	celkový počet přípojek (přibližně počet trafostanic vn/nn)
LPC	jejich rozvinutá délka [km]
sPC	průměrný průřez [mm2]

Na základě těchto údajů se vypočte:
• průměrná délka vedení vn l_VC = L_VC / N_VC [km]
• průměrný počet jeho odboček n_OC = N_OC / N_VC
• průměrná délka odbočky l_OC ⁼ L_OC / N_OC [km]
• průměrný počet jejich přípojek n_PC = N_PC / N_OC
• Průměrné špičkové zatížení jednoho vedení vn:
P_sVC1 = W_VC / (T_mC * N_VC* k_sC1),
kde k_sC1 je koeficient soudobosti zatížení vedení
• Průměrné špičkové zatížení jedné odbočky vn:
P_sVC2 ⁼ N_VC * P_sVC1 / (N_OC * k_sC2),
kde k_sC2 je koeficient soudobosti zatížení odboček
• Průměrné špičkové zatížení přípojky vn:
P_sVC3 = N_OC * P_sVC2 / (N_PC * k_sC3),
kde k_sC3 je koeficient soudobosti zatížení přípojek
• Ztracený výkon jednoho hlavního vedení vn měrného odporu r_VC [Ω/km]:
P_zVCl = [l_VC * r_VC * (P_sVCl)2 / ( 3 * U_f * cos φ)²] * k_RVn [MW]
kde k_RVn = (2n_OC² + 3 n_OC + 1) / 2n_OC² [-]
U_f ... fázové napětí [kV]
• Obdobně ztráty průměrné odbočky a přípojky vn měrného odporu r_VO [Ω/km] resp. r_VP [Ω/km]:
P_zVC2 = [l_VO * r_VO * (P_sVC2)2 _/ (3 * U_f * cos φ)^2] * k_ROn [MW]
kde k_ROn = (2n_PC² + 3n_PC + 1) / 2n_PC² [-]
P_zVC3 = 3 * l_VP * r_VP * (P_sVC3)² / (3 * U_f * cos φ)² [MW]
• Ztracený výkon celé venkovní soustavy vn:
P_Zt7v ⁼ P_zVC1 * N_VC ⁺ P_zVC2 * N_OC + P_ZVC3 * N_PC [MW]
• Roční ztráty el. energie:
W_Zt7v = P_zVC1 * N_VC * T_zC1 + P_zVC2 * N_OC * T_zC2 + P_zVC3 * N_PC * T_zC3 [MWh]
kde T_zC1 resp. T_zC2 resp. T_zC3 určíme pomocí vztahu T_mC1 = T_mC * k_sC1 resp. T_mC2 = T_mC * k_sC2 resp. T_mC3 = T_mC * k_sC3 a následující tabulky.

	TmC [hod/rok]	TzC [hod/rok]	ksC [-]
vedení vn, (TR vn/vn)	4250 - 4750	2500 - 3011	0,81 - 0,83
odbočky vn	4000 - 4500	2261 - 2749	0,81 - 0,83
přípojky vn	3500 - 4000	1819 - 2261	0,88 - 0,89

• Varianta výpočtu č. 2 - kabelový rozvod vn:
Postup při výpočtu ztrát v kabelovém rozvodu vn je obdobný, zjednodušený nepřítomností odboček a přípojek. Je ovšem nutné provést korekci celkové délky kabelového rozvodu vn (její snížení) o kabelová zaústění venkovních vedení. Dále je nutné uvažovat, že počet odběrů (smyček) v oblasti bude poněkud vyšší než počet instalovaných transformátorů.
Výsledné ztráty el. energie kabelové sítě:
W_Zt7k = P_zKC1 * N_KC * T_zC1 [MWh]
Celkové roční ztráty el. energie v sítích vn: [MWh]
W_Zt7 = W_Zt7v + W_Zt7k

c) sítě nn:
• Varianta výpočtu č. 1:
Způsob určení předpokládá znalost odhadů odběrů v distribučních stanicích vn v reálném čase a existenci modelu uvažovaného rozvodu.
Odhad ztraceného činného výkonu přeměnou elektrické energie na teplo ve vinutí transformátoru v čase t se určí na základě odhadu odběru zdánlivého výkonu příslušné distribuční stanice:
P_Zt7(t) = f ( S (t)) [MW,MVA]
Na základě znalosti odhadů odběru distribuční stanice v uvažovaném období T se určí doba využití výkonového maxima P_max (MW):
$T_{max}=1/P_{max}{\int }_0^{T}Ptdt$ [hod]
Ztráta činného výkonu způsobená přeměnou elektrické energie na teplo ve vedení měrné rezistance r_v (Ω/km) o průměrné délce l_V (km) zatíženém průměrným výkonovým maximem se určí následovně:
P_ZV = r_V l_V (P_max / 3 N_VU_f cos φ)² [MW]
kde N_V je počet vývodů distribučního transformátoru napájené oblasti,
U_f je fázové napětí (kV).
Ztrátu činného výkonu způsobená přeměnou elektrické energie na teplo v přípojkách měrné rezistance r_p (Ω/km) o průměrné délce 1_p (km) zatížených průměrným výkonovým maximem se určí následovně:
P_zp = 3 r_p 1_p ( P_max / 3 N_p U_f cos φ)² [MW]
kde N_p je počet přípojek napájené oblasti.
Ztrátu elektrické energie oblasti napájené příslušným distribučním transformátorem v uvažovaném období T pak určíme následovně:
$W_{Zt7}=P_{zv}{N}_v+P_{zp}{N}_p{T}_{max}+{\int }_0^T{P}_{ZT}tdt$ [MWh]
Celkové ztráty energie v rozvodech nn jsou součtem ztrát jednotlivých oblastí distribučních transformátorů.
• Varianta výpočtu č. 2 - venkovní rozvod nn
Vstupní hodnoty pro výpočet:

WVE	celkově opatřená energie [MWh]
TmE	doba využití maxima [hod/rok]
LVE	celková délka vedení [km]
LPE	celková délka přípojek [km]
sVE	průměrný průřez vedení [mm2]
sPE	průměrný průřez přípojek [mm2]
NPE	celkový počet přípojek
NVD	celkový počet trafostanic vn/nn
nVD	průměrný počet vývodů z trafostanice
NVE	celkový počet hlavních venkovních vedení nn

Je-li počet odběrů z venkovního vedení nn roven přibližně polovině počtu jeho přípojek, lze počet odběrů průměrného vedení průměrné délky určit jako:
n_V = 0,5 * N_PE / N_VE
Na základě těchto údajů se vypočte:
• průměrná délka vedení (vývodu z trafostanice):
1_VE = (L_V - L_PE) / (N_VD * n_VD) [km]
• Průměrné špičkové zatížení jednoho vedení (vývodu z trafostanice vn/nn):
P_sVE1 = W_VE / (T_mE * N_VE* k_sE1),
kde k_sE1 je koeficient soudobosti zatížení vedení
• Průměrné špičkové zatížení jednoho odběru (cca dvou přípojek soudobě):
P_sVE2 = N_VE * P_sVE1 / (N_OE * k_sE2),
kde k_sE2 je koeficient soudobosti zatížení odběru
• Průměrné špičkové zatížení přípojky nn:
P_sVE3 = N_OE * P_sVE2 / (N_PE * k_sE3),
kde k_sE3 je koeficient soudobosti zatížení přípojek
• Ztracený výkon průměrného vývodu měrného odporu r_VE [Ω/km]:
P_zVE1 = [1_VE * r_VE * (P_sVE1)² / ( 3 * U_f * cos φ)²] * k_RVn [MW]
kde k_RVn = (2n_V² + 3n_V + 1)/ 2n_V²
U_f ... fázové napětí [kV]
• Obdobně ztráty průměrné přípojky nn měrného odporu r_PE [Ω/km]:
P_zVC3 = 3 * 1_PE * r_PE *(P_sVE3)² / (3 * U_f * cos φ)² [MW]
• Ztracený výkon celého venkovního vedení nn:
P_Zt7v = P_zVE1 * N_VE + P_zVE3 * N_PE [MW]
• Roční ztráty el. energie:
W_Zt7 = P_zVE1 * N_VE * T_zE1 + P_zVE3 * N_PE * T_zE3 [MW]
kde T_zE1 resp. T_zE3 se určí pomocí vztahu T_mE1 = T_mE * k_sE1 resp. T_mE3 = T_mE * k_sE3 a následující tabulky.

	TmE [hod/rok]	TzE [hod/rok]	ksE [-]
Vedení nn	2500 - 3000	1071 - 1422	0,71 - 0,75
Odběry nn	800 - 1500	218 - 505	0,32 - 0,5
Přípojky nn	500 - 1000	123 - 291	0,63 - 0,67

Poznámka: Vliv jednofázových přípojek vzhledem k jejich počtu a celkovému podílu přípojek na ztrátách venkovních vedení nn můžeme zanedbat.
• Varianta výpočtu č. 2 - kabelový rozvod nn
Postup při výpočtu ztrát kabelového rozvodu nn je obdobný, zjednodušený nepřítomností přípojek. Průměrný počet odběrů n_K jednoho kabelového vývodu nn lze odhadnout z počtu fakturací připadajících na kabelový rozvod děleného hodnotou 4 až 10 (počet odběratelů na jedné smyčce z vedení).
Roční ztráty el. energie:
W_Zt7k = P_zKE1 * NK_E * T_zE1 [MWh]
Celkové roční ztráty el. energie v rozvodech nn: [MWh]
W_Zt7 = W_Zt7v + W_Zt7k
Poznámka:
U rozvodu nízkého napětí je pro dodržení nízkého procenta ztrát rozhodující dodržení přípustného úbytku napětí na koncích vedení v toleranci dané zvláštním právním předpisem.
Dovolené úbytky napětí v rozvodu

Jmenovitá napětí	Dovolená odchylka za normálních podmínek	Dovolená odchylka krajní
Do 1 kV	+/- 5 %	+/- 10 %
6 kV 10 kV 22 kV	+ 10 % -5 %	-10 %
35 kV	+/- 5 %	-10 %
110 kV	+/- 10 %	-15 %
220 kV	+/- 10 %	-15 %
400 kV	+/- 5 %	-10 %

/8/ Ztráty transformátorů nakrátko
Uvažují se u transformátorů všech úrovní napětí.
Vznikají ve vinutí transformátoru průchodem proudu. Činné ztráty se vypočtou podle vztahu:
P_Zt8 = ∆P_k *(S_s/S_n)² 10^-3 [kW]
∆P_k jmenovité ztráty nakrátko [W]
S_s zdánlivý špičkový výkon transformátoru [kVA]
S_n jmenovitý zdánlivý výkon transformátoru [kVA]
Činné ztráty el. energie za určité sledované období T:
W_Zt8 = ∆P_k * (S_s/S_n)² * T = ∆P_k * β² * T_∆
T_∆ doba plných ztrát [hod]; je obvykle odvozena z dodané energie, špičkového zatížení a doby provozu zařízení
β zatěžovatel
Ztráty v transformátorech primárního napětí vvn se počítají podle údajů jejich pasportů nebo hodnot uvedených v protokolech o výstupních zkouškách.
Orientační hodnoty jmenovitých ztrát nakrátko a naprázdno ostatních transformátorů:
Transformátory vvn/vn:

Sn(MVA)	∆P0(kW)	∆Pk(kW)
2	6,7	23,5
4	10,8	39,0
5	12,5	45,5
6,3	14,5	53,0
10	20,0	76,0

Transformátory vn/nn - s normálními plechy:

Sn(kVA)	∆P0(W)	∆Pk(W)
50	420	1200
100	670	2130
160	950	3130
250	1360	4450
400	1800	7300
630	2450	10000
1000	3500	14200

Transformátory vn/nn - s orientovanými plechy:

Sn(kVA)	∆P0(W)	∆Pk(W)
50	160	1100
100	240	1750
160	320	2350
250	445	3250
400	650	4600
630	910	6500
1000	1120	10500

Parametry ostatních transformátorů je třeba odečíst z dokumentace k danému transformátoru.

/9/ Ztráty spojů - přechodových odporů
Uvažují se v rozvodech všech úrovní napětí.
Jsou závislé na stáří a stavu zařízení a nejsou stanovitelné žádným výpočtem. Pro účely výpočtu celkových ztrát se uvažují pro ztráty spojů tyto hodnoty z celkových proměnných ztrát:
1% ze ztrát v sítích vvn
3% ze ztrát v sítích vn
5% ze ztrát v sítích nn

/10/ Jouelovy ztráty jistících prvků
Uvažují se v rozvodu nn.

a) ztráty jističů a pojistek v síti
Výkonová ztráta jednoho pólu jističe nebo pojistky je rovna:
P_Zt10 = P_zlj*i²_p [W]
P_zlj výkonová ztráta 1 pólu jističe, pojistky při jmenovitém zatížení [W]
i_p index maximálního zatížení [I_max/I_n]
Činné ztráty el. energie:
W_Zt10 = P_Zt10 * T_Z * 10^-3 [kWh/rok]
T_Z ... doba plných ztrát příslušného zařízení za rok [h]
Jedná-li se o třífázový jistič, bude ztráta el. energie za rok:
W_Zt10 = 3* P_Zt10 * T_Z * 10^-3
Poznámka:
Přesněji lze ztráty spočítat podle výše uvedených vzorců, postačí však uvažovat paušální hodnotu měrných ztrát W_Zt10 = 55 MWh na 1000 km venkovního i kabelového rozvodu nn za rok.

b) ztráty jističů před elektroměrem
Vstupními hodnotami pro výpočet jsou:
• počty instalovaných elektroměrů:

NE1	jednofázové
NE3	třífázové
NE3P	třífázové převodové
NE1	jednofázové

• počty odběratelů v kategoriích:

NMOO	maloodběr pro obyvatelstvo
NMOP	maloodběr pro podnikatele
NVO	velkoodběr

Roční ztráty el. energie lze vypočítat podle následujících vztahů:
Ztráty energie 1 fázových elektroměrů pro kategorii obyvatelstvo:
W_Zo10-I = 0,153 * (0,0749 * 20 + 1,5348) * (0,6)² * N_E1
Ztráty energie 3 fázových elektroměrů pro kategorii obyvatelstvo:
W_Zo10-II = 0,372 * (0,0749 * 32 + 1,5348) * (0,7)² * (N_E3 - N_MOP + N_E3P - N_VO)
Ztráty energie 3 fázových elektroměrů pro kategorii podnikatel:
W_Zo10-III = 1,422 * (0,0749 * 40 + 1,5348) * (0,8)²* (N_MOP - N_E3P + N_VO)
Celkové roční ztráty elektrické energie:
W_Zo10 = (W_Zo10-I + W_Zo10-II + W_Zo10-III) * 10^-3 [MWh]
Jejich paušální hodnota je 300 MWh na 1000 km sítí nn ročně.