管金超 周正琪 于愛梅 劉磊

摘要：本文中作者介紹了變壓器全壽命周期費(fèi)用的計(jì)算模型，對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，通過對(duì)不同能效等級(jí)的400kVA油浸式配電變壓器的進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同能效等級(jí)變壓器全壽命周期費(fèi)用現(xiàn)值的相互比較。

關(guān)鍵字：全壽命周期費(fèi)用;參數(shù)設(shè)置;能效等級(jí)

Abstract： In this paper， the author introduces the calculation model of transformer life cycle cost， and sets the parameters of the model. Through the calculation of 400KVA oil immersed distribution transformer with different energy efficiency grades， the present value of life cycle cost of transformer with different energy efficiency grades can be compared with each other.

Key words： Life cycle cost; Parameter setting; Energy efficiency grade

1 ?引言

變壓器是電力系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一，我國變壓器設(shè)備損耗占全國發(fā)電量的3%以上，降低變壓器損耗是主要的節(jié)能措施，因此開發(fā)了各種能效等級(jí)的節(jié)能變壓器。變壓器全壽命周期管理（Transformer life cycle management）是源于全壽命周期成本管理，的目標(biāo)是統(tǒng)籌變壓器的安全、能效、全壽命周期費(fèi)用（Transformer Life Cycle Cost）三者之間的關(guān)系，在確定變壓器安全可靠的同時(shí)，提高變壓器的能效，并通過優(yōu)化計(jì)算變壓器的全壽命周期費(fèi)用，以達(dá)到全壽命周期費(fèi)用最低值，即變壓器全壽命周期費(fèi)用最低就是該變壓器價(jià)值的最大值。

2 ?變壓器全壽命周期費(fèi)用計(jì)算模型

2.1 建立計(jì)算模型

變壓器的全壽命周期費(fèi)用包括變壓器的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、運(yùn)輸、安裝等費(fèi)用構(gòu)成的制造成本，還包括能耗、維護(hù)、故障、檢修、報(bào)廢處置等費(fèi)用構(gòu)成的運(yùn)行成本，自需方購買變壓器的第一天開始，就需要考慮未來的通貨膨脹和銀行利息等因素。變壓器全壽命周期費(fèi)用模型如圖1。

2.2 變壓器初始投資費(fèi)用

=購置費(fèi)+安裝費(fèi)用+調(diào)試費(fèi)用+其他費(fèi)用 ??（2）

購置費(fèi)用包括變壓器設(shè)備費(fèi)、工具及備品備件費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、服務(wù)費(fèi)等;

安裝費(fèi)用包括變壓器安裝所需的材料、設(shè)備、人工費(fèi)等;

調(diào)試費(fèi)用包括變壓器調(diào)試所需的材料、設(shè)備、人工費(fèi)等;

其他費(fèi)用包括培訓(xùn)費(fèi)、驗(yàn)收費(fèi)、特殊試驗(yàn)費(fèi)、檢測儀器儀表費(fèi)等;

如果是進(jìn)口設(shè)備，其初始投資費(fèi)用還應(yīng)包括關(guān)稅、國際運(yùn)輸費(fèi)、國際保險(xiǎn)費(fèi)等;

2.3 變壓器能耗費(fèi)用

=空載能耗費(fèi)用+負(fù)載能耗費(fèi)用+無功能耗費(fèi)用 ???????????????????????????????????（3）

空載能耗費(fèi)用包含變壓器空載損耗、運(yùn)行小時(shí)數(shù)、電價(jià)及增長率等因素產(chǎn)生的空載運(yùn)行能耗費(fèi)用;

負(fù)載能耗費(fèi)用包含變壓器負(fù)載損耗、運(yùn)行小時(shí)數(shù)、負(fù)荷率、電價(jià)及增長率等因素產(chǎn)生的負(fù)載運(yùn)行能耗費(fèi)用;

無功能耗費(fèi)用包含變壓器容量、空載電流、短路阻抗、運(yùn)行小時(shí)數(shù)、負(fù)荷率、電價(jià)及增長率等因素產(chǎn)生的無功運(yùn)行能耗費(fèi)用;

2.4 變壓器檢修維護(hù)費(fèi)用

=日常巡視檢查費(fèi)用+周期性維護(hù)費(fèi)用+環(huán)保費(fèi)用+消缺費(fèi)用+其他費(fèi)用 ???????????????（4）

日常巡視檢查費(fèi)用包括所需的巡視材料、設(shè)備、人工費(fèi)等;

周期性維護(hù)費(fèi)用包括變壓器生產(chǎn)廠家的售后服務(wù)費(fèi)、維護(hù)方的材料、設(shè)備、人工費(fèi)等;

環(huán)保費(fèi)用包括變壓器運(yùn)行時(shí)消耗環(huán)境資源而引起的費(fèi)用;

消缺費(fèi)用包括消除缺陷而引起的材料、設(shè)備、人工費(fèi)等;

2.5 變壓器故障費(fèi)用

=故障檢修費(fèi)用+停電損失費(fèi)用+故障損失費(fèi)用+其他費(fèi)用 ??????????????????????????（5）

故障檢修費(fèi)用包括變壓器現(xiàn)場檢修費(fèi)、返廠修理費(fèi)等;

停電損失費(fèi)用包括臨時(shí)通電費(fèi)、賠償用戶損失費(fèi)等;

故障損失費(fèi)用包括變壓器性能及壽命損失費(fèi)、間接損失費(fèi)等;

2.6 變壓器退役處置費(fèi)用

=設(shè)備退役時(shí)殘值-設(shè)備退役處理費(fèi)用-其他費(fèi)用 ?????????????????????????????????（6）

設(shè)備退役時(shí)殘值包括鐵芯、銅、油、鋼材等廢舊材料處置費(fèi);

設(shè)備退役處理費(fèi)用包括變壓器的拆解費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)等;

2.7 現(xiàn)值折算

變壓器的全壽命周期費(fèi)用是在較長時(shí)期內(nèi)連續(xù)發(fā)生的，計(jì)算時(shí)并不是簡單的逐項(xiàng)累計(jì)相加，還要考慮資金的時(shí)間價(jià)值，在計(jì)算變壓器全壽命周期內(nèi)某項(xiàng)總費(fèi)用時(shí)，還要考慮通貨膨脹率和折現(xiàn)率的影響。

3 ?計(jì)算模型的參數(shù)設(shè)置

模型中部分參數(shù)可以直接根據(jù)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)提取，還有一部分需要根據(jù)各個(gè)地區(qū)的社會(huì)統(tǒng)計(jì)及市場行情分析后再輸入。變壓器的全壽命周期費(fèi)用參數(shù)設(shè)置界面如圖2

圖2中參數(shù)“鐵芯回收價(jià)”，非金合金變壓器取2500、三級(jí)能效變壓器硅鋼片取4500、一二級(jí)能效變壓器硅鋼片取5500;

4 ?計(jì)算實(shí)例

4.1 技術(shù)性能指標(biāo)

配電變壓器的能效等級(jí)分為1～3級(jí)，不同能效的配電變壓器，國家標(biāo)準(zhǔn)GB 20052及協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)T/CEEIA 258等有詳細(xì)的技術(shù)要求，油浸式配電變壓器能效等級(jí)技術(shù)參數(shù)如表1。

從上表可以看出，電工鋼帶一級(jí)能效變壓器較三級(jí)能效，空載損耗減低約20%，負(fù)載損耗減低約20%。電工鋼帶二級(jí)能效變壓器較三級(jí)能效變壓器，空載損耗減低約20%，負(fù)載損耗一樣。非晶合金一級(jí)能效變壓器較二級(jí)能效變，空載損耗一樣，負(fù)載損耗減低約10%。

4.2 主要組成材料及采購費(fèi)用

能效1～2級(jí)鐵心材質(zhì)分別有電工鋼帶和非晶合金兩種，能效等級(jí)3級(jí)鐵心材質(zhì)只有電工鋼帶一種，電工鋼帶鐵心結(jié)構(gòu)又分為疊鐵心、卷鐵心結(jié)構(gòu)兩種?，F(xiàn)以滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的400kVA油浸式配電變壓器為例，分別列出1～3級(jí)能效的電工鋼帶材質(zhì)的疊鐵心、立體卷鐵心、非晶合金變壓器的主要組成材料及采購費(fèi)用如表2。

表2中S11-M-400-NX3和S11-M·RL-400-NX3鐵芯為120牌號(hào)硅鋼片，SH15-M-400-NX2和SH16-M-400-NX1鐵芯為非金合金2605SA1材質(zhì)，其余鐵心為085牌號(hào)硅鋼片。

4.2 全壽命周期費(fèi)用現(xiàn)值計(jì)算

將上述案例中400kVA油浸式配電變壓器的技術(shù)參數(shù)、主要組成材料、采購費(fèi)用等輸入后，全壽命周期費(fèi)用現(xiàn)值計(jì)算結(jié)果如表3：

由表3可以看出，非金合金變壓器1、2級(jí)能效的全壽命周期費(fèi)用現(xiàn)值均大幅低于電工鋼帶材質(zhì)，1～3級(jí)能效電工鋼帶材質(zhì)疊鐵心與立體卷鐵心變壓器全壽命周期費(fèi)用現(xiàn)值均差不多。但2級(jí)能效變壓器均低于1級(jí)和3級(jí)能效變壓器。主要原因有以下幾點(diǎn)：

（1）1級(jí)能效變壓器耗材較多導(dǎo)致售價(jià)較高，但負(fù)載能耗費(fèi)用降低幅度不明顯。

（2）3級(jí)能效變壓器耗材較少導(dǎo)致售價(jià)較低，但空載能耗費(fèi)用較高。

（3）非金合金變壓器由于空載損耗、空載電流較低，導(dǎo)致空載能耗費(fèi)用、無功能耗費(fèi)用均低于電工鋼帶變壓器。

5 ?結(jié)論

本文通過介紹一套關(guān)于變壓器全壽命費(fèi)用的計(jì)算模型，對(duì)不同能能效等級(jí)的400kVA油浸式配電變壓器進(jìn)行計(jì)算，在20年的壽命周期內(nèi)，相同結(jié)構(gòu)的電工鋼帶鐵芯變壓器，2級(jí)能效的全壽命費(fèi)用最低，非金合金鐵芯變壓器全壽命周期費(fèi)用明顯低于電工鋼帶鐵芯變壓器。其他不同容量不同能效等級(jí)的變壓器也可以按上述模型做相互比較，以便用戶選擇全壽命周期費(fèi)用最低的變壓器提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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[4] ?GB20052-2013，三相配電變壓器能效限定值及能效等級(jí)[S].

[5] ?T/CEEIA258-2016，6kV～35kV變壓器能效限定值及能效等級(jí)[S].

作者簡介：

管金超（1985-），男，江蘇南京人，高級(jí)工程師。