變壓器的全壽命周期成本優(yōu)化設(shè)計(jì)

李君

湖南省電力公司益陽(yáng)供電分公司

【摘要】本文采用全壽命周期設(shè)計(jì)理念，對(duì)變電站設(shè)計(jì)中主變壓器的參數(shù)選擇進(jìn)行了全壽命周期成本的分析，建議：適當(dāng)增加變壓器的初始投資，提高變壓器部分零部件的使用壽命，降低變壓器的運(yùn)行損耗，達(dá)到安全可靠運(yùn)行、全壽命周期成本最優(yōu)的目的。

【關(guān)鍵詞】變壓器；全壽命周期成本

1 前言

全壽命周期成本管理是從工程項(xiàng)目全壽命周期出發(fā)，科學(xué)、合理考慮成本， 最終實(shí)現(xiàn)建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)成本的最優(yōu)、最小化，達(dá)到節(jié)約社會(huì)資源的目的。

2 變壓器的全壽命周期成本優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 變壓器的全壽命成本分析

某220kV 變電站本期新上1 臺(tái)容量180MVA、三相三繞組、變比為230±8×1.25%/121/11kV、容量比為100/100/50 的高阻抗變壓器，阻抗電壓分別為UK1-2=14%，UK1-3=52%，UK2-3=38%。經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)幾家大型變壓器廠(chǎng)（特變電工衡陽(yáng)變壓器廠(chǎng)、江蘇華鵬變壓器廠(chǎng)等）大量數(shù)據(jù)調(diào)研后，本文提出對(duì)兩種方案的變壓器進(jìn)行設(shè)備選型比較：

方案A：現(xiàn)在普遍應(yīng)用的變壓器常規(guī)模式，參數(shù)參照《國(guó)家電網(wǎng)公司物資采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)》的技術(shù)規(guī)范書(shū)及國(guó)內(nèi)幾家大型變壓器廠(chǎng)應(yīng)標(biāo)的數(shù)據(jù)選取。

方案B：在現(xiàn)在普遍應(yīng)用的變壓器常規(guī)模式的基礎(chǔ)上，增加了變壓器的初始投資， 提高了變壓器部分零部件的使用壽命，同時(shí)降低變壓器的運(yùn)行損耗。

2.2 變壓器的全壽命周期成本估算模型分析

2.2.1 初始投入成本CI 分析

方案A 的一臺(tái)變壓器本體初始投入成本為800 萬(wàn)元，方案B 的初始投入成本為883.5 萬(wàn)元， 兩種方案的主要參數(shù)差異見(jiàn)表1。

注：表格中的方案A 的數(shù)據(jù)根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司物資采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范書(shū)中的參數(shù)，并參考近幾批廠(chǎng)家投標(biāo)文件參數(shù)確定。方案B 的數(shù)據(jù)由國(guó)內(nèi)幾家大型變壓器廠(chǎng)提供的數(shù)據(jù)加權(quán)平均而來(lái)。

2.2.2 運(yùn)行成本CO 分析

（1）運(yùn)行損耗費(fèi)用：

變壓器的年運(yùn)行損耗成本主要為空載損耗及負(fù)載損耗。變壓器按60%負(fù)荷運(yùn)行， 損耗成本中的電價(jià)按0.5 元/kwh 計(jì)算， 方案A、B 的運(yùn)行損耗成本折現(xiàn)值分別為3476.6 萬(wàn)元、3067.0 萬(wàn)元。

（2）巡視檢查費(fèi)用：

220kV 變電站為無(wú)人值班變電站， 每年的巡視費(fèi)用約5000 元，折現(xiàn)后兩個(gè)方案40 年的巡視檢查費(fèi)均為14.2 萬(wàn)元。結(jié)合以上兩項(xiàng)費(fèi)用， 方案A 每年的運(yùn)行成本為123.14 萬(wàn)元，方案B 每年的運(yùn)行成本為108.69 萬(wàn)元。

2.2.3 維護(hù)成本CM 分析

方案A、B 的檢修成本折現(xiàn)值分別為17.1 萬(wàn)元、18.1 萬(wàn)元。

2.2.4 處理成本CD 分析

據(jù)調(diào)查，按照運(yùn)行的年限不同，設(shè)備廠(chǎng)家將按不同的殘值將設(shè)備回收。變壓器運(yùn)行年限為40 年時(shí)，變壓器的凈殘值率約為20%。方案A、B 的可回收費(fèi)用凈現(xiàn)值分別為76.7 萬(wàn)元、84.7 萬(wàn)元。

 2.2.5 方案A、B 的LCC 結(jié)果分析及比較

注：以上表格中的數(shù)據(jù)均為凈現(xiàn)值。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)的對(duì)比可以得出：

（1）主變壓器初期投入費(fèi)用，方案B 比方案A 高出83.5萬(wàn)元，但正是這部分投入，有針對(duì)性的降低了變壓器的空載損耗及負(fù)載損耗，使得后期費(fèi)用大為減少，全壽命周期內(nèi)總運(yùn)行損耗節(jié)約資金409.6 萬(wàn)元。

（2）方案B 在變壓器部分關(guān)鍵零部件上增加了投資，但是這部分增加的投資在變壓器的全壽命周期內(nèi)總成本中所占比例非常小（約為0.25‰），而這部分投資卻為變壓器日后的安全穩(wěn)定運(yùn)行杜絕了后患， 為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（3）通過(guò)對(duì)方案A、B 的對(duì)比分析可知，在初次投入時(shí)適當(dāng)?shù)脑黾油顿Y，改善影響變壓器全壽命周期成本的關(guān)鍵因素，特別是降低變壓器運(yùn)行損耗， 可明顯降低變壓器全壽命周期成本，本文中初始投資方案B 比方案A 多83.5 萬(wàn)元，但是從運(yùn)行的第7 年開(kāi)始， 方案B 的壽命周期成本就比方案A 低。同時(shí)，對(duì)于變壓器關(guān)鍵的一些零部件，雖然使用更好的材料會(huì)增加部分全壽命周期內(nèi)的投資，但是增加值非常小，且為變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

2.3 總結(jié)分析

目前， 全壽命周期設(shè)計(jì)管理理念已在國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)全面推行，但是，變電站設(shè)備招標(biāo)仍主要取決于設(shè)備報(bào)價(jià)。本專(zhuān)題通過(guò)對(duì)變壓器全壽命周期成本的分析得出， 變壓器的購(gòu)置成本僅占全壽命周期成本的20%左右， 而變壓器的運(yùn)行維護(hù)成本則占到80%。因此建議在以后變電站設(shè)備的招標(biāo)中，可以適當(dāng)提高變壓器的購(gòu)置成本，降低變壓器運(yùn)行損耗，使變壓器全壽命周期成本達(dá)到最優(yōu)。

來(lái)源：變壓器技術(shù)雜志