变压器全寿命周期成本优化设计

变压器的全寿命周期成本优化设计

李君

湖南省电力公司益阳供电分公司

【摘要】本文采用全寿命周期设计理念，对变电站设计中主变压器的参数选择进行了全寿命周期成本的分析，建议：适当增加变压器的初始投资，提高变压器部分零部件的使用寿命，降低变压器的运行损耗，达到安全可靠运行、全寿命周期成本最优的目的。

【关键词】变压器；全寿命周期成本

1 前言

全寿命周期成本管理是从工程项目全寿命周期出发，科学、合理考虑成本， 最终实现建设成本和运行维护成本的最优、最小化，达到节约社会资源的目的。

2 变压器的全寿命周期成本优化设计

2.1 变压器的全寿命成本分析

某220kV 变电站本期新上1 台容量180MVA、三相三绕组、变比为230±8×1.25%/121/11kV、容量比为100/100/50 的高阻抗变压器，阻抗电压分别为UK1-2=14%，UK1-3=52%，UK2-3=38%。经过对国内几家大型变压器厂（特变电工衡阳变压器厂、江苏华鹏变压器厂等）大量数据调研后，本文提出对两种方案的变压器进行设备选型比较：

方案A：现在普遍应用的变压器常规模式，参数参照《国家电网公司物资采购标准》的技术规范书及国内几家大型变压器厂应标的数据选取。

方案B：在现在普遍应用的变压器常规模式的基础上，增加了变压器的初始投资， 提高了变压器部分零部件的使用寿命，同时降低变压器的运行损耗。

2.2 变压器的全寿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 的一台变压器本体初始投入成本为800 万元，方案B 的初始投入成本为883.5 万元， 两种方案的主要参数差异见表1。

注：表格中的方案A 的数据根据国家电网公司物资采购标准的技术规范书中的参数，并参考近几批厂家投标文件参数确定。方案B 的数据由国内几家大型变压器厂提供的数据加权平均而来。

2.2.2 运行成本CO 分析

（1）运行损耗费用：

变压器的年运行损耗成本主要为空载损耗及负载损耗。变压器按60%负荷运行， 损耗成本中的电价按0.5 元/kwh 计算， 方案A、B 的运行损耗成本折现值分别为3476.6 万元、3067.0 万元。

（2）巡视检查费用：

220kV 变电站为无人值班变电站， 每年的巡视费用约5000 元，折现后两个方案40 年的巡视检查费均为14.2 万元。结合以上两项费用， 方案A 每年的运行成本为123.14 万元，方案B 每年的运行成本为108.69 万元。

2.2.3 维护成本CM 分析

方案A、B 的检修成本折现值分别为17.1 万元、18.1 万元。

2.2.4 处理成本CD 分析

据调查，按照运行的年限不同，设备厂家将按不同的残值将设备回收。变压器运行年限为40 年时，变压器的净残值率约为20%。方案A、B 的可回收费用净现值分别为76.7 万元、84.7 万元。

 2.2.5 方案A、B 的LCC 结果分析及比较

注：以上表格中的数据均为净现值。

通过以上数据的对比可以得出：

（1）主变压器初期投入费用，方案B 比方案A 高出83.5万元，但正是这部分投入，有针对性的降低了变压器的空载损耗及负载损耗，使得后期费用大为减少，全寿命周期内总运行损耗节约资金409.6 万元。

（2）方案B 在变压器部分关键零部件上增加了投资，但是这部分增加的投资在变压器的全寿命周期内总成本中所占比例非常小（约为0.25‰），而这部分投资却为变压器日后的安全稳定运行杜绝了后患， 为电网的安全稳定运行奠定了坚实的基础。

（3）通过对方案A、B 的对比分析可知，在初次投入时适当的增加投资，改善影响变压器全寿命周期成本的关键因素，特别是降低变压器运行损耗， 可明显降低变压器全寿命周期成本，本文中初始投资方案B 比方案A 多83.5 万元，但是从运行的第7 年开始， 方案B 的寿命周期成本就比方案A 低。同时，对于变压器关键的一些零部件，虽然使用更好的材料会增加部分全寿命周期内的投资，但是增加值非常小，且为变压器的安全稳定运行奠定了基础。

2.3 总结分析

目前， 全寿命周期设计管理理念已在国网公司系统内全面推行，但是，变电站设备招标仍主要取决于设备报价。本专题通过对变压器全寿命周期成本的分析得出， 变压器的购置成本仅占全寿命周期成本的20%左右， 而变压器的运行维护成本则占到80%。因此建议在以后变电站设备的招标中，可以适当提高变压器的购置成本，降低变压器运行损耗，使变压器全寿命周期成本达到最优。

来源：变压器技术杂志