經濟性評價方法在配電網變壓器改造中的應用

張元倫

（浙江湖州電力技術培訓中心，浙江 湖州 313000）

降低電網損耗的一個重要途徑是加速變壓器更新換代，這也是節能減排的重要手段。所以，除了以在短期內是否可收回更新所花費的投資作為重要考量依據外，如何參照有關標準，提出最佳的變壓器經濟效益評價方法，給出計算模型，在配電網改造中合理選擇變壓器也十分關鍵。本文以湖州電力局吳興供電分局城西供電所配電網變壓器改造為例展開分析。

1 變壓器經濟效益評價方法

變壓器經濟效益評價方法是比較變壓器價格及其損耗費用，即綜合變壓器的初始費用和等價現值的損耗費用，表達所購變壓器全面的綜合費用的一種方法。以下是用等價初始費用EFC（E quivalent First Cost）的總擁有費用法 TOC（Total Owning Cost）評價變壓器經濟效益的具體方法及計算過程。

式中：A為變壓器壽命期間空載損耗每千瓦的資本費用系數；B為變壓器壽命期間負載損耗每千瓦的資本費用系數；C為變壓器初始費用，方案對比時可用其設備價格；P0為變壓器空載損耗或鐵損；Pk為變壓器負載損耗或銅損。

1.1 變壓器壽命期間單位空載損耗的資本費用系數A的確定

A通?？梢钥醋髯儔浩髟趬勖趦炔蛔兊臄担渲抵饕呻妰r決定，表達式如下：

式中：KPW為現值系數；Eb為兩部制電價中的基本電費；EL為兩部制電價中的電量電費；hPY為年運行小時數，一般取8 760 h（設變壓器壽命期為20年）。

1.2 變壓器壽命期間單位負載損耗的資本費用系數B的確定

除了電價因素外，B主要與變壓器所帶負載特征有關，負載特征可用年最大負載損耗小時數以及負載率表示。重負載、運行時間長以及負載率高，其系數B就大，反之則小。表達式如下：

式中：T為年最大負載損耗小時數（由最大負載利用小時Tmax和功率因數cosφ確定）；Kf為變壓器負載率。

1.3 現值系數KPW的確定

在考慮變壓器使用年限損耗費用時，要考慮資金的時間價值，此時需將變壓器運行中每年的損耗電費折算到投資初始的時刻，因此A和B均含現值系數KPW，使其等值于設備購置同一時刻的初始費用。

現值系數KPW基于計算年限n（變壓器壽命）、年利率i和年通貨膨脹率a這3個因素，其計算式為：

1.4 投資回收年限計算方法

投資價差回收年限n′按“計及資金時間價值的回收年限的計算”方法進行計算。計算兩種變壓器總擁有費用相等時的使用年數值，便可得到計及資金時間價值的回收年。計算式為：

式中：TOC1為變壓器1的TOC；TOC2為變壓器2的 TOC。

2 經濟效益評價具體應用

設變壓器使用年限n為20年，年利率i取6%，通貨膨脹率a取5%，負載率Kf為75%。

湖州市電力局城西供電所在役的配電變壓器主要以某廠生產的315 kVA和100 kVA容量配電變壓器為主，相關技術參數見表1。

2.1 變壓器空載與負載的損耗費用計算

2.1.1 系數A，B的計算

現值系數KPW為：

當兩部電價的基本電費Eb為28元/（kW·月）（以變壓器容量計算）、兩部電價的電量電費EL為0.621元/kWh（以平均電價計算），變壓器壽命期為20年時，hPY一般取8 760 h，年最大負荷小時數T取2 500 h，則：

2.1.2 損耗費用和使用期20年的TOC總擁有費用

各型變壓器的損耗費用和總擁有費用見表2。

從表2可見，在新的配電工程中使用新型配電變壓器，雖然設備的一次性投資比較大，但以20年的使用壽命來看，總擁有費用大大低于舊型變壓器。

表1 城西供電所主要配電變壓器的技術參數

表2 各型變壓器的損耗費用和總擁有費用元

2.2 回收年計算應用分析

用S11系列配電變壓器更換相同容量的S7和S9系列老變壓器，以及用S9系列變壓器更換相同容量的S7系列老變壓器，計算其回收年，結果見表3。其中只計算購置S9和S11型變壓器的費用，不扣除更換下來的老變壓器的回收價值和更換過程中的拆裝費用。

表3 各系列變壓器更換后回收年計算

從表3可見，計及資金時間價值，可以明顯看出用S11系列更換相同容量的S7系列變壓器比使用S9系列的回收年限更短更合理，也更有利于節能減排。由于通貨膨脹率a取值大，資金時間價值體現小。

3 利用評價方法改造在役變壓器案例

根據以上用S11系列變壓器更換S7系列變壓器回收年計算的統計數據，得出以下結論：

（1）對于達到報廢年限的S7系列變壓器和新的配電變壓器，直接采用S11型進行更換，能得到最高的經濟效益。

（2）對于在役的S7系列變壓器，不管其剩余報廢年限為多少年，即使直接報廢且不計回收價值，采用S11型進行更換也可在較短的時間內回收成本。

（3）更換不同服役年限的S7系列變壓器時，服務年限越短，其一次投資剩余價值浪費越大，服務年限越長經濟效益越好。

湖州供電局城西供電所在實際選擇變壓器時，為降低運行損耗、達到最好的初期投資和運行損耗的最佳優化，利用經濟型評價的方法，在最近幾年的配電網改造和建設中，用S11，S9系列變壓器代替舊型設備，在降低電能損耗方面取得了良好的效果。具體做法為：

（1）在綜合了解用戶負荷前提下，盡量根據變壓器工作在50%～70%利用率情況下選擇變壓器容量。

（2）變壓器長期固定運行情況下可以考慮損耗較小的新型變壓器。

（3）根據現場供電情況，變壓器安裝應選擇在供電負荷重心區域。同時盡量保證變壓器三相負荷平衡，減少負序電壓損耗。

（4）變壓器的選擇應根據變壓器損耗和外接線路的投資來充分比較考慮，盡量達到線路初期投資小和變壓器損耗低的優化方案。

通過以上具體措施，有效降低了配電變壓器的單位容量運行電能損耗。表4為2005-2007年農村公用變以下的供電量、變壓器損耗電量（簡稱變損電量）的統計數據。

表4 城西供電所2005-2007年農村公用變以下的供電量、變損電量統計

4 結語

S11型變壓器的性能指標優于S9型變壓器。在配電網改造中，使用S11系列變壓器比使用S9系列來更換相同容量的S7系列變壓器在節能減排上具有更大的優越性，資金投資回收年限更短，經濟效益和社會效益更好，符合我國建設“資源節約型、環境友好型社會”，走節能減排新興工業化道路的政策。

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