变压器经济效益的评价方法

变压器经济效益的评价方法摘要：参照国际有关标准(TOC)，提出变压器的经济评价方法，并给出了计算实例。结果表明，采用S9型比S7型更经济；用S9型替换在役的"64"和"73"系列高损耗变压器，投资回报期为2～3年。

关键字：变压器经济评价计算实例

1前言我国电力力变压器产品品可按容量大大小分为大型型变压器(容量大于或或等于8000kkVA)和中小型变变压器(容量小于或或等于6300kkVA)；也可按电电压等级分为为6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV和500kV等。作为电电压变换设备备，变压器被被广泛应用于于输电和配电电领域，特别别是10kV和35kV电压等级的的变压器，在在电力、工业业和商业配电电系统中被普普遍使用，且且数量巨大。1999年，我国年年产变压器约约33.8万台，其中10kV和35kV级约31.3万台，占92.6％。据估计计，目前在电电网上运行的的10kV和35kV级变压器约约有10亿kVA以上。由于于使用量大，运运行时间长，变压器在选择和使用上存在着巨大的节能潜力，特别是量大面广的10kV和35kV级变压器。选择高效节能产品，不但对节约能源具有重要意义，同时还可以大大降低变压器的运营成本，是企业改善经济效益的重要途径。我国10kV和35kV级变压器绝大多数为标准设计，其产品标准经历?quot;64"标准、"73"标准、"86"标准到90年代中期的"95"标准的不断进步，产品由原来的高损耗型(SJ，SJL…S7)发展到了现行的较低损耗型(S9型等)。截至1998年底，S7型变压器及以前的产品已由国家先后公布淘汰，停止其生产和销售。随着计划经济向市场经济的转变，以及社会对节能和环保的需求，我国变压器的效率水平将呈现出多样化的趋势。目前市场上已出现了比S9系列更节能的产品，如S10、S11系列等。在电网使用用的变压器中，役役龄超过20年的老旧变变压器仍约占占10％以上。这这些变压器是是按照60和70年代当时"64"和"73"标准设计的的产品，损耗耗非常高。与与当前的S9系列相比，平平均损耗高100％以上，节节能潜力巨大大。对于企业业来说，如何何从长远的经经济效益出发发，确定适当当的变压器效效率水平以及及是否应该用用节能变压器器替换高耗能变压器，是是变压器选购购和管理中亟亟待解决的问问题之一。国际上有许许多评价变压压器能效的方方法，所有的的方法都要求求比较变压器器价格及其损损耗费用。美国在70年代后期，由由于能源价格格的攀升，许许多电力公司司开始要求所所设计的变压压器应能具有有最低的服务务年限费用，这这样就产生了了总拥有费用用(TOC)法。TOC法在美国于1981年发展成为为工业标准。按按照TOC标准购置变变压器一直沿沿用至今，TOC方法是总和和了变压器的的初始费用和和等价现值的的损耗费用，表表达所购变压器全全面的综合费费用。我们用用TOC法曾评述过过配电变压器器S9型与S7型的经济效效益，比较结结果说明了S9变压器价格格虽高于S7约20％，但损耗耗指标比S7低约21％，S9所多支村的的资金可以在在2～3年内从节约约的损耗电费费中收回。同同样，用S9变压器更换80年前的老变变压器产品进进行效益比较较的结果说明明，在只支付S9的设备费不不计老变压器器回收价值的的条件下，S9的资金也可可以在2～3年内从节约约的损耗电费费中得到偿还还。本文介绍了了用等价初始始费用(EquiivalenntFirrstCoost-EEFC)的总拥有费费用法TOCEFFC(以下简称TOC)评价变压器器经济效益的的具体方法及及计算过程。本文提供的的方法参照了了美国国家电电气制造商协协会的有关标标准，即：美美国NEMATP1－1996标准，并结结合了中国的的实际情况。2总拥有有费用法TOC(TTotalOwninngCosst)所谓总拥有有费用(TOC)，就是变压压器的初始投投资和其在使使用期内的损损耗费用之和和。总拥有费费用法通过比比较具有不同同效率水平和和不同价格的的变压器的总总拥有费用，按按照总拥有费费用最低来选选择变压器效效率水平。2.1TTOC的计算公式式TOC=CC＋A×NL＋B×LL式中NLL--变压器额定定空载损耗或或铁损，kW；LL--变压器额定定负载损耗或或铜损，kW；A--变压器寿命命期间空载损损耗每千瓦的的资本费用，元/kW；B--变压器寿命期间负载损耗每千瓦的资本费用，元/kW；C--变压器初始费用，方案对比时可用其设备价格，元。2.2计计算式参数的的确定2.2.11变压器空空载损耗NL和负载损耗LL变压器空载载损耗NL和负载损耗LL都包括额定定有功损耗并并计及其无功功功率在电网网上的有功损损耗，按下式式计算：空载损耗NL=P0＋kQ0=PP0＋k(I0％Se/1000)负载损耗LL=Pf＋kQf=PPf＋k(Ud％Se/1000)式中P00--变压器额定定空载有功损损耗，即铁损损kW；Q0--变变压器额定励励磁功率，kvar；Pf--变变压器额定负负载有功损耗耗，即铜损kW；Qf--变变压器额定负负载漏磁功率率，kvar；k--无功功经济当量，按按变压器在电电网中的位置置取值，一般般可取k=0.11kW/kvvar；I0％---变压器空载载电流，％；；Ud％---变压器阻抗抗电压，％；；Se--变变压器额定容容量，kVA。2.2.22A、B系数A系数是变变压器寿命期期间单位空载载损耗的资本本费用(元/kW)，B系数是变压压器寿命期间间单位负载损损耗的资本费费用(元/kW)。A和B两个系数对对于变压器购购买者掌握变变压器空载损损耗和负载损损耗价值甚为为重要。一旦旦确定A和B的数值，评评价变压器的的总费用就变变得简单易行行了。对电力企企业和非电力力企业，A和B系数的确定定有不同的方方法。A和B系数与变压压器空载损耗耗和负载损耗耗有联系的能能量费用和容容量费用呈函函数关系。对对于电力企业业而言，由于单单位损耗的能能量费用和容容量费用与发发电、输电和和配电的整个个过程投资和和运行方式有有关，比较复复杂，需由电电力企业专业业人员研究制制定，本文在在此就不予赘赘述了。对于非电力力企业，单位位损耗的能量量费用和容量量费用则主要要与该企业所所负担的电价价及变压器运运行方式有关关，本文给出出了A、B系数的计算算方法，对其其在更广泛的的行业所用数数据见附录。(1)系数数A--变压器空载载损耗每千瓦瓦的资本费用用变压器空载载损耗每千瓦瓦的资本费用用或系数A，通常可以以看作变压器器在寿命期不不变的数，一一天24小时，一年365天，20年不变(以下均设变变压器寿命期期为20年)。A的数值主要要由电价来决决定，等效于于期初的现值值表达式如下下：A=kPWW×(EJLL×12＋EL×hPPY)，元/kW式中kPPW--现值系数={1－［(1＋a)/(1＋i)］n}/(i－a)，(式中变压器器使用期n年，年利率i，年通货膨膨胀率a，其中的关关系见以下说说明)；EJL--两部电价中中的基本电费费(元/kW，月)；EL--两两部电价中的的电量电费(元/kW·hh)；hPY---年运行小时时数，一般取取8760h。(2)系数数B--变压器负载载损耗每千瓦瓦的资本费用用变压器负负载损耗每千千瓦的资本费费用或系数B，除了电价价因素外，主主要与变压器器所带负载特特征有关，负负载特征可用用年最大负载载损耗小时数数(由最大负载载利用小时Tmax和功率因数数确定，见附附录中表1)以及负载率率表示。重负负载、运行时时间长以及负负载率高的生生产企业，其其系数B就大，反之之则小。系数数B的数值等效效于初始费用的现值，表表达式如下：：B=kPWW×(EJLL×12＋EL×τ)×P2，元/kW式中kPPW--现值系数，同同系数A；EJL---两部电价中中的基本电费费(元/kW·月)；EL--两两部电价中的的电量电费(元/kWh)；τ--年最最大负载损耗耗小时数(由最大负载载利用小时数数Tmax和功率因数cosφ确定，见附录表1)；；p--变压压器负载率=变压器计算算负载÷变压器额定定容量。(3)现值值系数kPW对系数A和B的影响在初期筹措措变压器使用用年限损耗费费用的资金时时，要考虑资资金的时间价价值，此时需需将变压器运运行中每年的的损耗电费折折算到投资初初始的时刻，A和B系数均含现现值系数kPW分量使其等等值于设备购购置同一时刻刻的初始费用用。现值系数kkPW基于计算年年限(变压器寿命)n、年利率i和年通货膨膨胀率a的三个因素素，其计算式式为：kPW={{1－［(1＋a)/(1＋i)］n}/(i－a)从计算式式可看出，已已知计算年限限为n，当年利率i愈高，计算算所得kPW现值系数愈愈小，损耗费费用的A与B系数也愈小小。因为这时时资金的时间间价值高(利息高)，故资金的投投入也就减少少。而年通货货膨胀率a则反之，当a愈高，计算算所得kPW现值系数愈愈大，损耗费费用的A与B系数也愈大大。因为这时时物价上涨，货货币贬值，货货币资金的时间间价值下降，资资金投入也就就要增加。(4)常用用的A、B系数为便于于应用，在附附录里我们提提供事先计算算好的按不同同用电负荷类类别和不同负负载率的A和B单位损耗功功率费用的数数值。这与按按照工程具体体情况计算的的A、B数据可能有有出入，如需需要数值精确确可另作计算算。2.2.33价格举例中的变变压器价格取取自机械工业业出版社的《1999年机电产品品报价手册》参参考价格。2.3TTOC法的计算举举例计算S9－－800/110与S7－800/110变压器的总总拥有费用比比较，使用年年限20年，变压器器运行在有色色冶炼工厂，三三班制生产，变变压器负载率率为75％。解：(1))计算S9－800/110型，800kVVA变压器的无无功功率在内内的损耗数值值；空载损耗PPNL=P00＋kQ0=PP0＋k×(I0％Se/1000)=1..40＋(0.1×00.008××800)==2.04kkW负载损耗PPLL=Pff＋kQf=PPf＋k×(Ud％Se/1000)=77.5＋(0.1×00.045××800)==11.099kW(2)同理理，S7－800/110的损耗数值值：空载损耗：：S7为2.5kW，负载损耗耗：S7为13.499kW。(3)变压压器空载与负负载的损耗费费用(使用年限20年)：查附录表11，对应有色色冶炼行业，负负载率为75％，A=486672元/kW，B=176668元/kW。空载损耗费费用：S9变压器器为A×NLSS9=2.004×486672=999291元S7变压器器为A×NLSS7=2.55×486772=1211680元负载损耗费费用：S9变压器器为B×LLSS9=11..09×177668=11959388元S7变压器器为B×LLSS7=13..49×177668=22383411元(4)变压压器单价：S9为63640元，S7为55340元。(5)使用用期20年的TOC总拥有费用用：TOCS99=636440＋(2.044×486772)＋(11.009×176668)=33588699元。TOCS77=553440＋(2.5××486722)＋(13.449×176668)=44153611元。3投资回回收年限的计计算投资价差回回收年限计算算分两种算法法。3.1简简单计算不考虑资金金的时间因素素，只计算支支出费用，计计算式：投资资价差回收年年限=两种变压器器投资价差÷两种变压器器年耗电费用用价差3.2计计及资金时间间价值的回收收年限的计算算式计算两变压压器(两方案)总拥有费用用相等时的使使用年数n值，便得计计及资金时间间价值的回收收年。计算式式：变压器1的TOC=变压器2的TOC：两种变压器器投资价差=kPW(两种变压器器年耗电费用用价差)kPW=两两种变压器投投资价差÷两种变压器器年耗电费用用价差此处的kPPW系两种变压压器投资价差差和年耗电费费用价差相等等时的现值系系数。假设，通货货膨胀率a=0，年利率i=0.007，依据现值值系数kPW公式算出n值n=logg(1－0.07kkPW)÷llog［1/(1＋0.07)］3.3回回收年计算举举例用S9型的的35kV、3150kkVA变压器更换SJ型的35kV、3200kkVA老变压器，计计算S9更换时投资资的回收年限限。投资只计计算购置S9变压器，其其费用为1798000元；不扣除除更换下来SJ老变压器的的回收价值和和更换过程中中的拆装费用用。变压器使使用条件同举举例1。解：(1)简单单计算回收年年1分别计算出出两变压器的的损耗值SJ变压器空载载损耗PN=P00＋kQ0=111＋(0.1×00.04×33200)==23.8kkWSJ变压器器负载损耗PL=Pff＋kQf=337＋(0.1×00.055××3200))=54.66kWS9变压器器空载损耗PN=P00＋kQ0=44.5＋(0.1×00.010××3150))=7.655kWS9变压器器负载损耗PL=Pff＋kQf=222.0＋(0.1×00.07×33150)==44.055kW2从附录表表1查得A=486672，B=176668，乘以资金金回收系数(=1/kkPW)，此处kPW=110.59。S9的回收收年=S9变压器购置置费/SJ与S9变压器损耗耗费价差=1798800/{［486722×(23..8－7.65)＋176688×(54..6－44.055)］/10.559}=1.966年(2)计算算资金时间价价值的回收年年kPW=两两种变压器投投资价差÷两种变压器器年电费用价价差=(1799800－0)/(22004788.4－1086551.2)==1.966将kPW==1.96代入现值系系数的计算式式，便可得到到计入计算资资金时间价值值的回收年n：n=logg(1－0.07××