不同能效等级配电变压器的全寿命周期费用计算

不同能效等级配电变压器的全寿命周期费用计算
本文中作者介绍了变压器全寿命周期费用的计算模型，对模型进行参数设置，通过对不同能效等级的400kV A油浸式配电变压器的进行计算，实现对不同能效等级变压器全寿命周期费用现值的相互比较。

关键字：全寿命周期费用;参数设置;能效等级
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 400KV A 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
变压器是电力系统中的主要设备之一，我国变压器设备损耗占全国发电量的3%以上，降低變压器损耗是主要的节能措施，因此开发了各种能效等级的节能变压器。

变压器全寿命周期管理（Transformer life cycle management）是源于全寿命周期成本管理，的目标是统筹变压器的安全、能效、全寿命周期费用（Transformer Life Cycle Cost）三者之间的关系，在确定变压器安全可靠的同时，提高变压器的能效，并通过优化计算变压器的全寿命周期费用，以达到全寿命周期费用最低值，即变压器全寿命周期费用最低就是该变压器价值的最大值。

2 变压器全寿命周期费用计算模型
2.1 建立计算模型
变压器的全寿命周期费用包括变压器的设计、制造、试验、运输、安装等费用构成的制造成本，还包括能耗、维护、故障、检修、报废处置等费用构成的运行成本，自需方购买变压器的第一天开始，就需要考虑未来的通货膨胀和银行利息等因素。

变压器全寿命周期费用模型如图1。

2.2 变压器初始投资费用
=购置费+安装费用+调试费用+其他费用（2）
购置费用包括变压器设备费、工具及备品备件费、运输费、服务费等;
安装费用包括变压器安装所需的材料、设备、人工费等;
调试费用包括变压器调试所需的材料、设备、人工费等;
其他费用包括培训费、验收费、特殊试验费、检测仪器仪表费等;
如果是进口设备，其初始投资费用还应包括关税、国际运输费、国际保险费等;
2.3 变压器能耗费用
=空载能耗费用+负载能耗费用+无功能耗费用（3）
空载能耗费用包含变压器空载损耗、运行小时数、电价及增长率等因素产生的空载运行能耗费用;
负载能耗费用包含变压器负载损耗、运行小时数、负荷率、电价及增长率等因素产生的负载运行能耗费用;
无功能耗费用包含变压器容量、空载电流、短路阻抗、运行小时数、负荷率、电价及增长率等因素产生的无功运行能耗费用;
2.4 变压器检修维护费用
=日常巡视检查费用+周期性维护费用+环保费用+消缺费用+其他费用（4）
日常巡视检查费用包括所需的巡视材料、设备、人工费等;
周期性维护费用包括变压器生产厂家的售后服务费、维护方的材料、设备、人工费等;
环保费用包括变压器运行时消耗环境资源而引起的费用;
消缺费用包括消除缺陷而引起的材料、设备、人工费等;
2.5 变压器故障费用
=故障检修费用+停电损失费用+故障损失费用+其他费用（5）
故障检修费用包括变压器现场检修费、返厂修理费等;
停电损失费用包括临时通电费、赔偿用户损失费等;
故障损失费用包括变压器性能及寿命损失费、间接损失费等;
2.6 变压器退役处置费用
=设备退役时残值-设备退役处理费用-其他费用（6）设备退役时残值包括铁芯、铜、油、钢材等废旧材料处置费;
设备退役处理费用包括变压器的拆解费、运输费等;
2.7 现值折算
变压器的全寿命周期费用是在较长时期内连续发生的，计算时并不是简单的逐项累计相加，还要考虑资金的时间价值，在计算变压器全寿命周期内某项总费用时，还要考虑通货膨胀率和折现率的影响。

3 计算模型的参数设置
模型中部分参数可以直接根据技术规范、标准提取，还有一部分需要根据各个地区的社会统计及市场行情分析后再输入。

变压器的全寿命周期费用参数设置界面如图2
图2中参数“铁芯回收价”，非金合金变压器取2500、三级能效变压器硅钢片取4500、一二级能效变压器硅钢片取5500;
4 计算实例
4.1 技术性能指标
配电变压器的能效等级分为1～3级，不同能效的配电变压器，国家标准GB 20052及协会标准T/CEEIA 258等有详细的技术要求，油浸式配電变压器能效等级技术参数如表1。

从上表可以看出，电工钢带一级能效变压器较三级能效，空载损耗减低约20%，负载损耗减低约20%。

电工钢带二级能效变压器较三级能效变压器，空载损耗减低约20%，负载损耗一样。

非晶合金一级能效变压器较二级能效变，空载损耗一样，负载损耗减低约10%。

4.2 主要组成材料及采购费用
能效1～2级铁心材质分别有电工钢带和非晶合金两种，能效等级3级铁心材质只有电工钢带一种，电工钢带铁心结构又分为叠铁心、卷铁心结构两种。

现以满足相关标准要求的400kV A油浸式配电变压器为例，分别列出1～3级能效的电工钢带材质的叠铁心、立体卷铁心、非晶合金变压器的主要组成材料及采购费用如表2。

表2中S11-M-400-NX3和S11-M·RL-400-NX3铁芯为120牌号硅钢片，SH15-M-400-NX2和SH16-M-400-NX1铁芯为非金合金2605SA1材质，其余铁
心为085牌号硅钢片。

4.2 全寿命周期费用现值计算
将上述案例中400kV A油浸式配电变压器的技术参数、主要组成材料、采购费用等输入后，全寿命周期费用现值计算结果如表3：
由表3可以看出，非金合金变压器1、2级能效的全寿命周期费用现值均大幅低于电工钢带材质，1～3级能效电工钢带材质叠铁心与立体卷铁心变压器全寿命周期费用现值均差不多。

但2级能效变压器均低于1级和3级能效变压器。

主要原因有以下几点：
（1）1级能效变压器耗材较多导致售价较高，但负载能耗费用降低幅度不明显。

（2）3级能效变压器耗材较少导致售价较低，但空载能耗费用较高。

（3）非金合金变压器由于空载损耗、空载电流较低，导致空载能耗费用、无功能耗费用均低于电工钢带变压器。

5 结论
本文通过介绍一套关于变压器全寿命费用的计算模型，对不同能能效等级的400kV A油浸式配电变压器进行计算，在20年的寿命周期内，相同结构的电工钢带铁芯变压器，2级能效的全寿命费用最低，非金合金铁芯变压器全寿命周期费用明显低于电工钢带铁芯变压器。

其他不同容量不同能效等级的变压器也可以按上述模型做相互比较，以便用户选择全寿命周期费用最低的变压器提供参考。

参考文献：
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[4] GB20052-2013，三相配电变压器能效限定值及能效等级[S].
[5] T/CEEIA258-2016，6kV～35kV变压器能效限定值及能效等级[S].
管金超（1985-），男，江苏南京人，高级工程师。