不同能效等級配電變壓器的全壽命周期費用計算

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用的計算模型，對模型進行參數(shù)設(shè)置，通過對不同能效等級的400kVA油浸式配電變壓器的進行計算，實現(xiàn)對不同能效等級變壓器全壽命周期費用現(xiàn)值的相互比較。

關(guān)鍵字：全壽命周期費用;參數(shù)設(shè)置;能效等級

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，的目標是統(tǒng)籌變壓器的安全、能效、全壽命周期費用（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，提高變壓器的能效，并通過優(yōu)化計算變壓器的全壽命周期費用，以達到全壽命周期費用最低值，即變壓器全壽命周期費用最低就是該變壓器價值的最大值。

2 ?變壓器全壽命周期費用計算模型

2.1 建立計算模型

變壓器的全壽命周期費用包括變壓器的設(shè)計、制造、試驗、運輸、安裝等費用構(gòu)成的制造成本，還包括能耗、維護、故障、檢修、報廢處置等費用構(gòu)成的運行成本，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用模型如圖1。

2.2 變壓器初始投資費用

=購置費+安裝費用+調(diào)試費用+其他費用 ??（2）

購置費用包括變壓器設(shè)備費、工具及備品備件費、運輸費、服務(wù)費等;

安裝費用包括變壓器安裝所需的材料、設(shè)備、人工費等;

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

其他費用包括培訓(xùn)費、驗收費、特殊試驗費、檢測儀器儀表費等;

如果是進口設(shè)備，其初始投資費用還應(yīng)包括關(guān)稅、國際運輸費、國際保險費等;

2.3 變壓器能耗費用

=空載能耗費用+負載能耗費用+無功能耗費用 ???????????????????????????????????（3）

空載能耗費用包含變壓器空載損耗、運行小時數(shù)、電價及增長率等因素產(chǎn)生的空載運行能耗費用;

負載能耗費用包含變壓器負載損耗、運行小時數(shù)、負荷率、電價及增長率等因素產(chǎn)生的負載運行能耗費用;

無功能耗費用包含變壓器容量、空載電流、短路阻抗、運行小時數(shù)、負荷率、電價及增長率等因素產(chǎn)生的無功運行能耗費用;

2.4 變壓器檢修維護費用

=日常巡視檢查費用+周期性維護費用+環(huán)保費用+消缺費用+其他費用 ???????????????（4）

日常巡視檢查費用包括所需的巡視材料、設(shè)備、人工費等;

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

環(huán)保費用包括變壓器運行時消耗環(huán)境資源而引起的費用;

消缺費用包括消除缺陷而引起的材料、設(shè)備、人工費等;

2.5 變壓器故障費用

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

故障檢修費用包括變壓器現(xiàn)場檢修費、返廠修理費等;

停電損失費用包括臨時通電費、賠償用戶損失費等;

故障損失費用包括變壓器性能及壽命損失費、間接損失費等;

2.6 變壓器退役處置費用

=設(shè)備退役時殘值-設(shè)備退役處理費用-其他費用 ?????????????????????????????????（6）

設(shè)備退役時殘值包括鐵芯、銅、油、鋼材等廢舊材料處置費;

設(shè)備退役處理費用包括變壓器的拆解費、運輸費等;

2.7 現(xiàn)值折算

變壓器的全壽命周期費用是在較長時期內(nèi)連續(xù)發(fā)生的，計算時并不是簡單的逐項累計相加，還要考慮資金的時間價值，在計算變壓器全壽命周期內(nèi)某項總費用時，還要考慮通貨膨脹率和折現(xiàn)率的影響。

3 ?計算模型的參數(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、標準提取，還有一部分需要根據(jù)各個地區(qū)的社會統(tǒng)計及市場行情分析后再輸入。變壓器的全壽命周期費用參數(shù)設(shè)置界面如圖2

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

4 ?計算實例

4.1 技術(shù)性能指標

配電變壓器的能效等級分為1～3級，不同能效的配電變壓器，國家標準GB 20052及協(xié)會標準T/CEEIA 258等有詳細的技術(shù)要求，油浸式配電變壓器能效等級技術(shù)參數(shù)如表1。

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

4.2 主要組成材料及采購費用

能效1～2級鐵心材質(zhì)分別有電工鋼帶和非晶合金兩種，能效等級3級鐵心材質(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。現(xiàn)以滿足相關(guān)標準要求的400kVA油浸式配電變壓器為例，分別列出1～3級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用如表2。

表2中S11-M-400-NX3和S11-M·RL-400-NX3鐵芯為120牌號硅鋼片，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牌號硅鋼片。

4.2 全壽命周期費用現(xiàn)值計算

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、采購費用等輸入后，全壽命周期費用現(xiàn)值計算結(jié)果如表3：

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

（1）1級能效變壓器耗材較多導(dǎo)致售價較高，但負載能耗費用降低幅度不明顯。

（2）3級能效變壓器耗材較少導(dǎo)致售價較低，但空載能耗費用較高。

（3）非金合金變壓器由于空載損耗、空載電流較低，導(dǎo)致空載能耗費用、無功能耗費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)于變壓器全壽命費用的計算模型，對不同能能效等級的400kVA油浸式配電變壓器進行計算，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級能效的全壽命費用最低，非金合金鐵芯變壓器全壽命周期費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用最低的變壓器提供參考。

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

作者簡介：

管金超（1985-），男，江蘇南京人，高級工程師。