变压器全寿命及其周期成本优化设计
计及全寿命周期成本的主变压器检修方案研究
计及全寿命周期成本的主变压器检修方案研究发布时间：2023-01-05T02:48:57.406Z 来源：《福光技术》2022年24期作者：郭会永[导读] 为制定科学、合理的主变压器检修方案，进一步节约检修成本，提出一种风险评估模型与全寿命周期成本（LCC）相结合的检修决策方法。
国网保定供电公司河北省保定市 071000摘要：为制定科学、合理的主变压器检修方案，进一步节约检修成本，提出一种风险评估模型与全寿命周期成本（LCC）相结合的检修决策方法。
该方法选择多台待检修主变压器，利用缺陷指数计算检修前故障概率从而完成风险评估，计算检修优先级；对优先检修的故障主变压器，通过引入役龄回退因子分别计算不同检修方式后的故障概率，进一步计算出不同检修方式后的风险值和LCC费用；最后，建立检修决策层次分析法（AHP）模型，得到最为经济合理的检修决策方案。
算例表明，该方法能够综合考虑主变压器的检修风险及LCC，在有效降低检修风险的前提下提高主变压器检修效率，减小检修维护成本。
关键词：检修决策；缺陷指数；风险评估；役龄回退因子；全寿命周期成本；层次分析法主变压器作为电网运行的主设备之一，它的可靠运行很大程度上影响到电网的稳定程度。
为了降低因主变压器故障概率攀升而导致的电网停电风险，需要定期展开检修工作。
检修工作时制定合理检修策略，不仅能有效消除主变压器部件缺陷，降低主变压器故障概率，还能有效降低（30～60）%高昂的检修维护成本。
1 全寿命周期成本管理设备管理对于电力企业来说非常重要。
在设备管理过程中，企业需要充分利用设备注重细节管理提高生产力。
全寿命周期成本管理是充分考虑设备或项目整个周期内总成本的一种管理方式，起源于瑞典铁路系统，1970年，日本引进全寿命周期成本管理，并通过研发形成了全生产的管理模式，在设备或系统等设备的整个周期中进行设备管理。
传统的电力设备管理更注重单个阶段的优化管理，而忽略了整个过程的优化，为了让企业更有效地降低成本和提高效率，需要实施更好的管理理念。
探究全寿命周期成本分析在变电工程规划设计中的应用
探究全寿命周期成本分析在变电工程规划设计中的应用变电工程规划设计中，全寿命周期分析成本的关键就是通过全寿命周期理论与方式，把所有的设计要素集中起来，通过实行专项设计与优化，达到整体变电系统的优化组合。
本文通过对全寿命周期成本管理的概念進行综述，并结合达州电业局实际工作中具体案例分析对比，对全寿命周期成本管理在变电工程规划设计中的应用进行了分析整理，最终找出合适的途径与措施。
标签：全寿命周期成本；变电工程；规划设计分析1.全寿命周期成本理论概述1.1全寿命周期成本的基本概念全寿命周期简称LCC，具体是指立足项目的长期经济效益，对规划的构思、决策、设计、制造、安装、运用，最终到报废的所有环节中产生的成本，进行最佳设计，使其达到最优化。
它一般受到物理、生产、经济、技术、社会、法律等因素的制约；一般对从全寿命周期经济成本，全寿命周期环境成本以及全寿命周期社会成本三方面内容，对项目进行集中管理，以寻求LCC最佳方案。
1.2全寿命周期成本的基本特点全寿命周期成本管理有着自身的特点：①全寿命周期具有系统性的特点。
整个管理过程是一个综合的系统工程，它要求有着科学的系统，才能保证最终目标的实现，达到投资的经济效益、社会效益、环境效益达到最优化。
②全寿命周期管理具有阶段性的特点。
全寿命周期的管理运用于项目设计的全过程，各环节之间的管理运行环环相扣，无缝隙覆盖，并且在各个阶段各有各个阶段的特点与目的。
③全寿命周期管理具有持续性的特点。
鉴于成本管理整个过程的阶段性和整体性特征，这就要求整个管理需要良好的持续性。
④整个全寿命管理具有制约性的特点。
参与管理的整个过程中，主体众多，并且相互联系与制约。
⑤全寿命管理具有复杂性的特点。
这一特点主要是由于全寿命管理过程的系统性，阶段性和多主体性决定的。
2.变电站规划设计的全寿命周期成本分析模型变电站全寿命周期具体是运用于整个变电站经济寿命周期内，从规划设计到报废全过各中，产生的总体费用。
新能效标准下电力变压器全生命周期运行成本分析
新能效标准下电力变压器全生命周期运行成本分析摘要：随着国家绿色低碳节能要求越来越高，国内变压器制造厂商围绕节能、可靠性、全生命周期等绿色节能需要，制造出更低损耗要求的变压器，同时一些厂家也开发了一些新的变压器。
电力变压器大都是单台订货、单台设计、单台制造，以销定产。
其产品结构复杂，技术实现难度高，要求工艺制造过程精细。
每一个产品的设计、制造过程就是一个产品的开发过程，设计周期和生产周期相对偏长，投入的成本相对较大, 存在设计复杂性、生产随机性、产品维护长期性三大难点。
由于激烈的市场竞争导致企业不断让利于用户和目前原材料价格的不断上涨，挤压着企业的利润空间，从企业内部挖潜，向管理要效益，有效控制和降低产品成本，减少浪费，进而提升竞争力，成为当前迫切需要解决的问题。
可以断言：以产品创新为特征的变压器企业，需要产品全生命周期管理。
关键词：变压器；全生命周期；管理全寿命周期成本是指设备在预期的寿命周期内，为其论证、研制、生产与保障以及退役所支付的所有费用之和。
全寿命周期管理是从固定资产的长期经济效益出发，全面考虑固定资产的规划、购置安装、运行、维护、改造、更新直至报废的全过程，使生命周期相对成本最小的一种管理理念和方法。
电气设备的设计寿命一般为30年，电力系统运行过程中的复杂工作环境给电气设备的各个部件带来的不可逆的影响，使得设备发生故障的概率大大提高，给变电站以及电网的安全运行带来隐患。
对电力变压器信息化管理的现状，介绍了产品全生命周期管理的内涵，研究并实现了一种基于大型电力变压器产品的全生周期管理系统，该系统集成了技术资源管理系统、客户关系管理系统、企业资源计划系统，企业运行监控系统。
该系统已经成功应用于天威保变（合肥）变压器有限公司，取得了良好的效果。
一、能效标准2020版《能效标准》对变压器能效提出了更高要求。
国家高度重视配电变压器节能降耗，基本上每7年标准一修编，大幅度提高能效等级，国家及地方各级“绿建标准”都要求应选择满足GB 20052能效标准的变压器，应至少选用符合3级能效标准及以上的变压器。
基于检修效能分析的变压器全寿命周期固定检修优化策略
基于检修效能分析的变压器全寿命周期固定检修优化策略针对电力变压器全寿命周期内的运行状态变化规律制定相应检修策略对于电网安全运行具有重要意义。
文章从全寿命周期管理角度分析电力变压器在不同检修策略下的役龄影响及维修费用，进而构建了基于电力变压器费用-效能最优的寿命周期内固定检修决策优化模型，并对模型进行求解。
通过实例分析，证明该检修决策优化模型操作性强、科学有效。
标签：全寿命周期成本；检修决策优化；电力变压器引言变压器作为输配电系统中的核心装备之一，其运行可靠性对电网能否提供持续、安全可靠的电力供应具有重要意义。
但盲目地增加检修以提高变压器可靠性会使其运维成本大大增加，因此从电力变压器全寿命周期管理角度进行分析[1]，基于设备检修成本--效能分析制定全寿命周期检修策略，能够在确保变压器运行可靠性前提下优化设备运维成本。
近年来，国内外电力部门及研究机构对状态检修理论进行了不同方面的研究与应用[2-9]。
但尚缺乏针对变压器全寿命周期内的运行规律分析制定相应变压器检修决策，文章分析不同检修策略下的费用-效能，并从全寿命周期管理角度构建了基于电力变压器费用-效能最优的检修决策优化模型，对全寿命周期管理理念下变压器检修优化决策进行了新的探索和研究。
1 变压器检修效能分析1.1 变压器检修效能分析假设变压器运行到tn阶段，需要对变压器进行状态检修，主要有继续运行、大修、小修及更新四种检修方式，不同检修方式对变压器故障率的影响不同。
设备的名义役龄是指设备运行的总年数tn，定义设备经过维修后的等效役龄ta。
变压器在tn时刻运行，若继续运行则变压器故障率沿着曲线1的发展趋势继续升高；若进行小修，则变压器故障率首先回退到等效役龄t2处，然后沿着曲线2的发展趋势继续升高；若进行大修，则变压器的故障率首先回退到等效役龄t1处，然后沿着曲线3的发展趋势继续升高；若进行更换，则变压器故障率首先回退到等效役龄tn-1处，然后沿着曲线4的发展趋势继续升高。
变压器全生命周期成本分析及优化
变压器全生命周期成本分析及优化
桂芳旭;陈衡;赵欣悦;潘佩媛;辛诚;姜雪
【期刊名称】《广东电力》
【年(卷),期】2024(37)3
【摘要】变压器是电网的核心设备,分析并优化变压器全生命周期成本(life cycle cost, LCC)对于电网经济效益改善具有重要意义。
依据LCC理论结合变压器的相关费用支出状况,首先构建出变压器LCC模型;然后对变压器LCC进行分析,包括不同电压等级下的成本规律分析及成本比例分析;最后使用MATLAB软件并采用鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)对目标函数进行优化。
算例验证了WOA的科学合理性及优越性,该算法对于工程实际中变压器LCC管控有一定的指导作用,是提高电网资产管理效率的重要手段。
【总页数】10页(P44-53)
【作者】桂芳旭;陈衡;赵欣悦;潘佩媛;辛诚;姜雪
【作者单位】华北电力大学;国网经济技术研究院有限公司;国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TM401.1
【相关文献】
1.基于设备全生命周期成本的老旧变压器评估
2.绿色建筑全生命周期成本节能设计优化研究——《建设项目全生命周期成本管理》评介
3.变电站二次系统全生命周
期成本管理分析及优化4.以变压器为例的电网主设备全生命周期成本分析方法研究
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用全寿命周期成本理论确定变配电所设计方案
用全寿命周期成本理论确定变配电所设计方案引言在电力系统中，变配电所作为系统中的关键组成部分，起着非常重要的作用。
但是，变配电所设计的成本十分昂贵，因此，在变配电所设计方案的过程中，需要注重成本效益。
本文将通过全寿命周期成本理论，来确定变配电所设计方案，从而确保最大限度地降低成本，并且实现可持续发展。
全寿命周期成本理论全寿命周期成本理论是一种评估产品或项目在整个寿命周期中的成本的方法。
这种方法从整体上考虑了项目的各个阶段，包括设计、制造、运营和维修等各个环节。
在变配电所设计方案中，全寿命周期成本理论可以帮助我们更好地考虑成本效益，即在设计阶段就考虑如何最大限度地降低成本，而不是在后期发现问题后再进行修复，从而降低额外的成本。
确定变配电所设计方案的步骤1. 设计阶段在变配电所的设计过程中，我们需要考虑到变配电所所需的各种材料，设备和技术。
我们需要选择最优质的产品和技术，这些产品和技术需要在整个寿命周期内都具有高效性和可靠性，并且需要考虑到后续维护和运营的成本。
2. 制造阶段在制造过程中，我们需要确保生产过程以及生产出来的产品都是符合设计要求的。
同时，我们也需要确保采购的原材料和标准的设备都是质量上乘的，并且需要考虑到后期的使用和维护成本。
3. 运营阶段在变配电所运营阶段，我们需要定期维护和检查设备，以确保整个系统的运转效率。
同时，我们需要考虑到节能和环保问题，以减少不必要的电能损失，降低额外的成本。
4. 维护阶段维护是整个寿命周期中一个非常重要的环节，我们需要定期检查和维护各种设备，以确保系统的稳定运行。
同时，我们也需要考虑到维护所需材料和人力成本的影响，以最大限度地降低额外成本。
结论在整个寿命周期内，我们需要考虑各个环节的成本效益。
通过全寿命周期成本理论，我们可以评估每个环节对最终成本的影响，并且最大限度地降低成本。
因此，在变配电所设计方案中，我们需要通过全寿命周期成本理论，来确定最佳的设计方案，使之在整个寿命周期中都能保持高效率和可靠性，并且为可持续发展做出贡献。
电气设备的生命周期成本分析与优化
电气设备的生命周期成本分析与优化电气设备在现代社会中扮演着重要的角色，它们广泛应用于各个行业和领域，为生产和生活提供了稳定的电力供应。
然而，电气设备的购买和维护成本不容忽视，合理的生命周期成本分析与优化对于保证设备的可靠性和经济性至关重要。
本文将介绍电气设备生命周期成本分析的方法和意义，并探讨如何优化电气设备的生命周期成本。
一、电气设备生命周期成本分析的方法1.成本分类（1）购买成本：指购买电气设备所付出的费用，包括设备本身的价格以及可能的运输、安装等费用。
（2）维护成本：指设备日常的检修、维护和保养费用，包括人工、备件以及维修工具等费用。
（3）能耗成本：指设备在运行过程中所消耗的电能，计算能耗成本需要考虑电能的价格以及设备的运行时间。
（4）损失成本：指电气设备故障或停机所造成的生产损失，包括生产线停工、产品质量下降等带来的经济损失。
2.数据收集（1）购买成本数据可以通过市场调研、询价等手段获得。
（2）维护成本数据可以通过维修记录、备件管理等手段获得。
（3）能耗成本数据可以通过电能计量系统、能源管理系统等手段获得。
（4）损失成本数据可以通过生产管理系统、质量管理系统等手段获得。
3.成本计算与分析根据数据的收集和分类，可以通过计算和分析得到设备的总生命周期成本和各个阶段的成本分布情况。
通过对成本数据的定期更新和比较，可以及时发现成本变动的原因和影响，并进行相应的优化措施。
二、电气设备生命周期成本优化的方法1.选择合适的设备在购买电气设备时，应该综合考虑设备的质量、性能、可靠性以及售后服务等因素，选择具有较高性价比的设备。
较高质量的设备在使用寿命和维护成本方面通常更具优势。
2.优化维护管理加强设备的日常维护管理可以降低维护成本，延长设备的使用寿命。
采取定期检修、预防性维护和故障诊断等措施，可以及时发现问题并及时处理，避免故障扩大化。
3.有效控制能耗通过合理的运行管理和优化设备的能效设计，可以降低能耗成本。
变压器的全寿命周期成本模型研究
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４ ． 促 进管 理 和 技术 的 完 美结 合 罔档 信 息化 发 展 的过 程 ． 是
一
个 管 理 上 不 断 完 善 和 创 新 的 过 程 ． 管 理创 新 是 基 础 ． 技 术
心 川 是 手段 ， 管理 为 技 术 应 用 提 供平 台 ． 技 术 为 管理 实 现 现 代 －
利川 ｔ
四 结 束语
虽 然 知 识 管 在设 计 钡 域 的 应 用 尚处 于探 索 阶 段 ．但 其
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变压器全寿命及其周期成本优化设计
摘要：目前，全寿命周期设计管理理念已在国家电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。
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%左右。
而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，优化变压器内部电气结构，降低变压器运行损耗，使变压器全寿
命周期成本达到一个最优的结构。
关键词：变压器；全寿命周期成本（LCC: Life Cycle Cost）；优化设计
1.成本控制的对象
对一次性投资（直接投资）的影响主要表现在设计方案中的结构方案和建筑
材料的选择等。
例如平面布置、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层
数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析的问题。
据统计，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程造价5%～10%，甚至可达20%。
2.变压器的全寿命周期成本优化设计
全寿命周期成本（LCC）是指产品在有效使用期内所发生的与该产品有关的所
有成本，它包括产品设计成本、制造成本、采购成本、使用成本、维修保养成本、废弃处置成本等。
2.1 变压器的全寿命周期成本分析
在变压器设备选型中，由变压器服务的电力系统和运行条件所决定的一些性
能方面的技术参数，如负载损耗、短路阻抗、空载损耗、空载电流等，不仅与变
压器的安全运行和经济运行有关，而且直接影响到制造成本。
为了降低变压器的
损耗，或从安全角度提出高于标准规定的参数或特殊要求（如声级水平、油箱强度、绝缘水平或高海拔）时，应考虑制造成本的增加。
例如：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家的大量数据调研后，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家应标的数据选取；
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，同时降低了变压器的运行损耗。
2.2 电力变压器全寿命周期成本建模
变压器全寿命周期成本管理基于可靠性及寿命管理，将设备的整个生命周期
的全部成本，即设备从采购、安装、操作、维修报废的整个过程归结为成本的管
理方法。
该方法的目标是：在确保可靠性的基础上，使得设备的LCC降到最低。
其核心内容是对全寿命周期中各环节的费用分别建模，将变压器在整个经济寿命
周期内所消耗的总成本进行量化计算，以便给工程决策提供指导。
2.2.1 初始投资成本CCI
变压器的初始投资成本是设备投产前的成本支出，将LCC更加全面化、精细化，将初始投资成本分为规划设计、采购建设、安装调试和其它费用。
规划设计
费用是分摊到变压器上的规划可研阶段成本；采购建设费用包括采购成本、建筑
成本、备品备件、供应商和运输费用等。
公式表示为CCI=Cgh+Ccg+Caz+Cqt，式中：
Cgh为规划设计费用；Ccg为采购建设费用；Caz为安装调试费用；Cqt为其它费用。
2.2.2 运行成本CO
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。
当三
绕组变压器二次侧与三次侧绕组的负载按综合功率损耗率小于1.2%的经济分配时，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和B的运
行损耗成本折现值分别为3476.6万元和3067万元。
巡视检查费用：220kV变电
站为无人值守变电站，每年的巡视费用约5000元，两个方案30年的巡视检查费
均为15万元。
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 处理成本CD
据调查分析，按照运行年限的不同，设备厂家将按不同的残值将设备回收。
变压器运行年限为30年时，变压器的净残值率约为20%。
方案A和B的可回收
费用净现值分别为76.7万元和84.7万元。
2.2.4 环境成本CCE
随着人类社会物质文化和经济的高速发展，环境问题日益严峻，已不容忽视。
温室效应导致的全球气候变暖严重威胁着人类社会的可持续发展。
据统计，一台220kV的变压器每消耗1kW•h电能将产生0.875千克CO2，而电力变压器的电磁
辐射、噪声污染也会给周边环境和居民的正常生活带来一定危害。
通过对方案A和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多出83.5万元，但是从运行的第7年开始，方案B的全寿命周期成本就开始低于方案A。
同时，对于变压
器的一些关键零部件，虽然使用更好的材料会增加部分全寿命周期内的投资，但
是其增加值较之后的运行损耗费用来说非常小，且为变压器的安全稳定运行奠定
了基础。
3.如何进行优化设计
在变压器全寿命周期内，优化设计方法集中运用在变压器设计计算和运行维
护过程中。
在变压器设计计算中，必须符合国家的经济、技术政策和资源情况以
及制造和使用部门的要求，必须合理地制定性能参数和相应的主要几何尺寸。
总
地来说，变压器制造厂家和运行使用部门的目标应该是一致的，但由于考虑各自
的利益，对某些要求也往往有所矛盾。
例如：用户考虑的是变压器运行的经济性，强调变压器要损耗低、效率高，但大幅度降低损耗必然导致多消耗材料，从而提
高制造成本。
所以在进行变压器计算时，需要综合考虑各方面因素，如用户的负
荷特性等，来确定其计算原则。
同时计算全过程，应进行多方案比较，以便从中
选取最佳方案。
在变压器运行维护过程中，主要的优化设计方法有：变压器间负载经济调整，调整负荷率和削峰填谷，调整变压器相间不平衡负载等。
变压器损耗包括空载有
功损耗、短路有功损耗、空载无功损耗、短路无功损耗等4个参数。
将变压器损
耗与线路损耗相结合，推导变压器的最佳负载率，从而达到优化变压器运行成本
的目的。
3.1 变压器间负载经济调整
变压器分列运行时，应合理分配变压器间负载，使变压器总的综合功率损耗
最小。
双绕组和三绕组变压器综合功率的负载经济分配系数分别按下式计算，式
中r代表第r台变压器：
这样的优化设计，一方面降低了变压器的负载损耗率，提高了变压器的有效功率，充分
发挥了其性能；另一方面降低了维护和施工难度，节约了大量的维护成本，提高了经济效益，具有很高的战略意义。
4.结束语：
本文基于变压器的风险评估结果，从变压器的全寿命周期出发，提出了年均费用最小的
变压器经济性分析模型及最佳优化设计方案。
将经济合理、技术先进作为变压器最佳优化设
计方案的经济学原则，通过对变压器经济寿命的分析与年费用最小值的比较，确定了变压器
的最佳优化设计方案。
参考文献：
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[3]解添天.基于全寿命周期理论的配电工程投资决策分析及其应用[D].华北电力大学,2014.
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[5]刘传彝等.电力变压器设计计算方法与实践[M].辽宁科学技术出版社,2002.
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