變壓器運(yùn)行效益

1、變壓器經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)價(jià)方法【摘要】參照國(guó)際有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(TOC)，提出變壓器的評(píng)價(jià)，并給出了實(shí)例。結(jié)果表明，采用S9型比S7型更經(jīng)濟(jì)；用S9型替換在役的"64"和"73"系列高損耗變壓器，投資回報(bào)期為23年。1前言我國(guó)電力變壓器產(chǎn)品可按容量大小分為大型變壓器(容量大于或等于8000kVA)和中小型變壓器(容量小于或等于6300kVA)；也可按電壓等級(jí)分為6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV和500kV等。作為電壓變換設(shè)備，變壓器被廣泛于輸電和配電領(lǐng)域，特別是10kV和35kV電壓等級(jí)的變壓器，在電力、和商業(yè)配電系統(tǒng)中被普遍使

2、用，且數(shù)量巨大。1999年，我國(guó)年產(chǎn)變壓器約33.8萬(wàn)臺(tái)，其中10kV和35kV級(jí)約31.3萬(wàn)臺(tái)，占92.6。據(jù)估計(jì)，在電網(wǎng)上運(yùn)行的10kV和35kV級(jí)變壓器約有10億kVA以上。由于使用量大，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，變壓器在選擇和使用上存在著巨大的節(jié)能潛力，特別是量大面廣的10kV和35kV級(jí)變壓器。選擇高效節(jié)能產(chǎn)品，不但對(duì)節(jié)約能源具有重要意義，同時(shí)還可以大大降低變壓器的運(yùn)營(yíng)成本，是改善經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。我國(guó)10kV和35kV級(jí)變壓器絕大多數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷?quot;64"標(biāo)準(zhǔn)、"73"標(biāo)準(zhǔn)、"86"標(biāo)準(zhǔn)到90年代中期的"95&q

3、uot;標(biāo)準(zhǔn)的不斷進(jìn)步，產(chǎn)品由原來(lái)的高損耗型(SJ，SJLS7)到了現(xiàn)行的較低損耗型(S9型等)。截至1998年底，S7型變壓器及以前的產(chǎn)品已由國(guó)家先后公布淘汰，停止其生產(chǎn)和銷售。隨著計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變，以及對(duì)節(jié)能和環(huán)保的需求，我國(guó)變壓器的效率水平將呈現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)。目前市場(chǎng)上已出現(xiàn)了比S9系列更節(jié)能的產(chǎn)品，如S10、S11系列等。 在電網(wǎng)使用的變壓器中，役齡超過(guò)20年的老舊變壓器仍約占10以上。這些變壓器是按照60和70年代當(dāng)時(shí)"64"和"73"標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，損耗非常高。與當(dāng)前的S9系列相比，平均損耗高100以上，節(jié)能潛力巨大。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，

4、如何從長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，確定適當(dāng)?shù)淖儔浩餍仕揭约笆欠駪?yīng)該用節(jié)能變壓器替換高耗能變壓器，是變壓器選購(gòu)和管理中亟待解決的之一。國(guó)際上有許多評(píng)價(jià)變壓器能效的方法，所有的方法都要求比較變壓器價(jià)格及其損耗費(fèi)用。美國(guó)在70年代后期，由于能源價(jià)格的攀升，許多電力公司開(kāi)始要求所設(shè)計(jì)的變壓器應(yīng)能具有最低的服務(wù)年限費(fèi)用，這樣就產(chǎn)生了總擁有費(fèi)用(TOC)法。TOC法在美國(guó)于1981年發(fā)展成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。按照TOC標(biāo)準(zhǔn)購(gòu)置變壓器一直沿用至今，TOC方法是總和了變壓器的初始費(fèi)用和等價(jià)現(xiàn)值的損耗費(fèi)用，表達(dá)所購(gòu)變壓器全面的綜合費(fèi)用。我們用TOC法曾評(píng)述過(guò)配電變壓器S9型與S7型的經(jīng)濟(jì)效益，比較結(jié)果說(shuō)明了S9變壓器價(jià)格雖

5、高于S7約20，但損耗指標(biāo)比S7低約21，S9所多支村的資金可以在23年內(nèi)從節(jié)約的損耗電費(fèi)中收回。同樣，用S9變壓器更換80年前的老變壓器產(chǎn)品進(jìn)行效益比較的結(jié)果說(shuō)明，在只支付S9的設(shè)備費(fèi)不計(jì)老變壓器回收價(jià)值的條件下，S9的資金也可以在23年內(nèi)從節(jié)約的損耗電費(fèi)中得到償還。本文介紹了用等價(jià)初始費(fèi)用(Equivalent First Cost- EFC)的總擁有費(fèi)用法TOCEFC(以下簡(jiǎn)稱TOC)評(píng)價(jià)變壓器經(jīng)濟(jì)效益的具體方法及計(jì)算過(guò)程。本文提供的方法參照了美國(guó)國(guó)家電氣制造商協(xié)會(huì)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即：美國(guó)NEMA TP11996標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合了的實(shí)際情況。2總擁有費(fèi)用法TOC(Total Owning Cos

6、t)所謂總擁有費(fèi)用(TOC)，就是變壓器的初始投資和其在使用期內(nèi)的損耗費(fèi)用之和?？倱碛匈M(fèi)用法通過(guò)比較具有不同效率水平和不同價(jià)格的變壓器的總擁有費(fèi)用，按照總擁有費(fèi)用最低來(lái)選擇變壓器效率水平。2.1TOC的計(jì)算公式 TOC=CA×NLB×LL式中NL-變壓器額定空載損耗或鐵損，kW；LL-變壓器額定負(fù)載損耗或銅損，kW；A-變壓器壽命期間空載損耗每千瓦的資本費(fèi)用，元/kW；B-變壓器壽命期間負(fù)載損耗每千瓦的資本費(fèi)用，元/kW；C-變壓器初始費(fèi)用，方案對(duì)比時(shí)可用其設(shè)變壓器經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)價(jià)方法(2)時(shí)間:2005-08-13 11:06來(lái)源:免費(fèi)論文網(wǎng) 作者:周勝趙凱 點(diǎn)擊: 次備價(jià)

7、格，元。 2.2 式參數(shù)的確定 2.2.1 變壓器空載損耗NL和負(fù)載損耗LL 變壓器空載損耗NL和負(fù)載損耗LL都包括額定有功損耗并計(jì)及其無(wú)功功率在電網(wǎng)上的有功損耗，按下式計(jì)算： 空載損耗 NL=P0kQ0=P0k(I0Se/100)備價(jià)格，元。2.2式參數(shù)的確定2.2.1變壓器空載損耗NL和負(fù)載損耗LL變壓器空載損耗NL和負(fù)載損耗LL都包括額定有功損耗并計(jì)及其無(wú)功功率在電網(wǎng)上的有功損耗，按下式計(jì)算：空載損耗NL=P0kQ0=P0k(I0Se/100)負(fù)載損耗LL=PfkQf=Pfk(UdSe/100)式中P0-變壓器額定空載有功損耗，即鐵損kW；Q0-變壓器額定勵(lì)磁功率，kvar；Pf-變壓器

8、額定負(fù)載有功損耗，即銅損kW；Qf-變壓器額定負(fù)載漏磁功率，kvar；k-無(wú)功當(dāng)量，按變壓器在電網(wǎng)中的位置取值，一般可取k=0.1kW/kvar；I0-變壓器空載電流，；Ud-變壓器阻抗電壓，；Se-變壓器額定容量，kVA。2.2.2A、B系數(shù)A系數(shù)是變壓器壽命期間單位空載損耗的資本費(fèi)用(元/kW)，B系數(shù)是變壓器壽命期間單位負(fù)載損耗的資本費(fèi)用(元/kW)。A和B兩個(gè)系數(shù)對(duì)于變壓器購(gòu)買者掌握變壓器空載損耗和負(fù)載損耗價(jià)值甚為重要。一旦確定A和B的數(shù)值，評(píng)價(jià)變壓器的總費(fèi)用就變得簡(jiǎn)單易行了。對(duì)電力和非電力企業(yè)，A和B系數(shù)的確定有不同的。A和B系數(shù)與變壓器空載損耗和負(fù)載損耗有聯(lián)系的能量費(fèi)用和容量費(fèi)用呈

9、函數(shù)關(guān)系。對(duì)于電力企業(yè)而言，由于單位損耗的能量費(fèi)用和容量費(fèi)用與發(fā)電、輸電和配電的整個(gè)過(guò)程投資和運(yùn)行方式有關(guān)，比較復(fù)雜，需由電力企業(yè)專業(yè)人員制定，本文在此就不予贅述了。對(duì)于非電力企業(yè)，單位損耗的能量費(fèi)用和容量費(fèi)用則主要與該企業(yè)所負(fù)擔(dān)的電價(jià)及變壓器運(yùn)行方式有關(guān)，本文給出了A、B系數(shù)的計(jì)算方法，對(duì)其在更廣泛的行業(yè)所用數(shù)據(jù)見(jiàn)附錄。(1)系數(shù)A-變壓器空載損耗每千瓦的資本費(fèi)用變壓器空載損耗每千瓦的資本費(fèi)用或系數(shù)A，通?？梢钥醋髯儔浩髟趬勖诓蛔兊臄?shù)，一天24小時(shí)，一年365天，20年不變(以下均設(shè)變壓器壽命期為20年)。A的數(shù)值主要由電價(jià)來(lái)決定，等效于期初的現(xiàn)值表達(dá)式如下：A=kPW×(EJL

10、×12EL×hPY)，元/kW式中kPW-現(xiàn)值系數(shù)=1(1a)/(1i)n/(ia)，(式中變壓器使用期n年，年利率i，年通貨膨脹率a，其中的關(guān)系見(jiàn)以下說(shuō)明)；EJL-兩部電價(jià)中的基本電費(fèi)(元/kW，月)；EL-兩部電價(jià)中的電量電費(fèi)(元/kW·h)；hPY-年運(yùn)行小時(shí)數(shù)，一般取8760h。(2)系數(shù)B-變壓器負(fù)載損耗每千瓦的資本費(fèi)用變壓器負(fù)載損耗每千瓦的資本費(fèi)用或系數(shù)B，除了電價(jià)因素外，主要與變壓器所帶負(fù)載特征有關(guān)，負(fù)載特征可用年最大負(fù)載損耗小時(shí)數(shù)(由最大負(fù)載利用小時(shí)Tmax和功率因數(shù)確定，見(jiàn)附錄中表1)以及負(fù)載率表示。重負(fù)載、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)以及負(fù)載率高的生產(chǎn)企業(yè)，其

11、系數(shù)B就大，反之則小。系數(shù)B的數(shù)值等效于初始費(fèi)用的現(xiàn)值，表達(dá)式如下：B=kPW×(EJL×12EL×)×P2，元/kW式中kPW-現(xiàn)值系數(shù)，同系數(shù)A；EJL-兩部電價(jià)中的基本電費(fèi)(元/kW·月)；EL-兩部電價(jià)中的電量電費(fèi)(元/kWh)；-年最大負(fù)載損耗小時(shí)數(shù)(由最大負(fù)載利用小時(shí)數(shù)Tmax和功率因數(shù)cos確定，見(jiàn)附錄表1)；p-變壓器負(fù)載率=變壓器計(jì)算負(fù)載÷變壓器額定容量。(3)現(xiàn)值系數(shù)kPW對(duì)系數(shù)A和B的在初期籌措變壓器使用年限損耗費(fèi)用的資金時(shí)，要考慮資金的時(shí)間價(jià)值，此時(shí)需將變壓器運(yùn)行中每年的損耗電費(fèi)折算到投資初始的時(shí)刻，A和B系數(shù)

12、均含現(xiàn)值系數(shù)kPW分量使其等值于設(shè)備購(gòu)置同一時(shí)刻的初始費(fèi)用。現(xiàn)值系數(shù)kPW基于計(jì)算年限(變壓器壽命)n、年利率i和年通貨膨脹率a的三個(gè)因素，其計(jì)算式為：kPW=1(1a)/(1i)n/(ia)從計(jì)算式可看出，已知計(jì)算年限為n，當(dāng)年利率i愈高，計(jì)算所得kPW現(xiàn)值系數(shù)愈小，損耗費(fèi)用的A與B系數(shù)也愈小。因?yàn)檫@時(shí)資金的時(shí)間價(jià)值高(利息高)，故資金的投入也就減少。而年通貨膨脹率a則反之，當(dāng)a愈高，計(jì)算所得kPW現(xiàn)值系數(shù)愈大，損耗費(fèi)用的A與B系數(shù)也愈大。因?yàn)檫@時(shí)物價(jià)上漲，貨幣貶值，貨幣資金的時(shí)間價(jià)值下降，資金投入也就要增加。(責(zé)任編輯：admin)變壓器經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)價(jià)方法(3)時(shí)間:2005-08-13

13、11:06來(lái)源:免費(fèi)論文網(wǎng) 作者:周勝趙凱 點(diǎn)擊: 次(4)常用的A、B系數(shù)為便于，在附錄里我們提供事先好的按不同用電負(fù)荷類別和不同負(fù)載率的A和B單位損耗功率費(fèi)用的數(shù)值。這與按照工程具體情況計(jì)算的A、B數(shù)據(jù)可能有出入，如需要數(shù)值精確可另作計(jì)算。 2.2.3 價(jià)格 舉例中(4)常用的A、B系數(shù)為便于，在附錄里我們提供事先好的按不同用電負(fù)荷類別和不同負(fù)載率的A和B單位損耗功率費(fèi)用的數(shù)值。這與按照工程具體情況計(jì)算的A、B數(shù)據(jù)可能有出入，如需要數(shù)值精確可另作計(jì)算。2.2.3價(jià)格舉例中的變壓器價(jià)格取自機(jī)械出版社的1999年機(jī)電產(chǎn)品報(bào)價(jià)手冊(cè)價(jià)格。2.3TOC法的計(jì)算舉例計(jì)算S9800/10與S7800/1

14、0變壓器的總擁有費(fèi)用比較，使用年限20年，變壓器運(yùn)行在有色冶煉工廠，三班制生產(chǎn)，變壓器負(fù)載率為75。解：(1)計(jì)算S9800/10型，800kVA變壓器的無(wú)功功率在內(nèi)的損耗數(shù)值；空載損耗PNL=P0kQ0=P0k×(I0Se/100)=1.40(0.1×0.008×800)=2.04kW負(fù)載損耗PLL=PfkQf=Pfk×(UdSe/100) =7.5(0.1×0.045×800)=11.09kW(2)同理，S7800/10的損耗數(shù)值：空載損耗：S7為2.5kW，負(fù)載損耗：S7為13.49kW。(3)變壓器空載與負(fù)載的損耗費(fèi)用(使用年

15、限20年)：查附錄表1，對(duì)應(yīng)有色冶煉行業(yè)，負(fù)載率為75，A=48672元/kW，B=17668元/kW。空載損耗費(fèi)用：S9變壓器為A×NLS9=2.04×48672=99291元S7變壓器為A×NLS7=2.5×48672=121680元負(fù)載損耗費(fèi)用：S9變壓器為B×LLS9=11.09×17668=195938元S7變壓器為B×LLS7=13.49×17668=238341元(4)變壓器單價(jià)：S9為63640元，S7為55340元。(5)使用期20年的TOC總擁有費(fèi)用：TOCS9=63640(2.04×

16、48672)(11.09×17668)=358869元。TOCS7=55340(2.5×48672)(13.49×17668)=415361元。3投資回收年限的計(jì)算投資價(jià)差回收年限計(jì)算分兩種算法。3.1簡(jiǎn)單計(jì)算不考慮資金的時(shí)間因素，只計(jì)算支出費(fèi)用，計(jì)算式：投資價(jià)差回收年限=兩種變壓器投資價(jià)差÷兩種變壓器年耗電費(fèi)用價(jià)差3.2計(jì)及資金時(shí)間價(jià)值的回收年限的計(jì)算式計(jì)算兩變壓器(兩方案)總擁有費(fèi)用相等時(shí)的使用年數(shù)n值，便得計(jì)及資金時(shí)間價(jià)值的回收年。計(jì)算式：變壓器1的TOC=變壓器2的TOC：兩種變壓器投資價(jià)差=kPW(兩種變壓器年耗電費(fèi)用價(jià)差)kPW=兩種變壓器投

17、資價(jià)差÷兩種變壓器年耗電費(fèi)用價(jià)差此處的kPW系兩種變壓器投資價(jià)差和年耗電費(fèi)用價(jià)差相等時(shí)的現(xiàn)值系數(shù)。假設(shè)，通貨膨脹率a=0，年利率i=0.07，依據(jù)現(xiàn)值系數(shù)kPW公式算出n值n=log(10.07kPW)÷log1/(10.07)3.3回收年計(jì)算舉例用S9型的35kV、3150kVA變壓器更換SJ型的35kV、3200kVA老變壓器，計(jì)算S9更換時(shí)投資的回收年限。投資只計(jì)算購(gòu)置S9變壓器，其費(fèi)用為179800元；不扣除更換下來(lái)SJ老變壓器的回收價(jià)值和更換過(guò)程中的拆裝費(fèi)用。變壓器使用條件同舉例1。解：(1)簡(jiǎn)單計(jì)算回收年1分別計(jì)算出兩變壓器的損耗值SJ變壓器空載損耗PN=P0k

18、Q0=11(0.1×0.04×3200)=23.8kWSJ變壓器負(fù)載損耗PL=PfkQf=37(0.1×0.055×3200)=54.6kWS9變壓器空載損耗PN=P0kQ0=4.5(0.1×0.010×3150)=7.65kWS9變壓器負(fù)載損耗PL=PfkQf=22.0(0.1×0.07×3150)=44.05kW2從附錄表1查得A=48672，B=17668，乘以資金回收系數(shù)(=1/kPW)，此處kPW=10.59。 S9的回收年=S9變壓器購(gòu)置費(fèi)/SJ與S9變壓器損耗費(fèi)價(jià)差 =179800/48672

19、5;(23.87.65)17668×(54.644.05)/10.59 =1.96年(2)計(jì)算資金時(shí)間價(jià)值的回收年kPW=兩種變壓器投資價(jià)差÷兩種變壓器年電費(fèi)用價(jià)差=(1798000)/(200478.4108651.2)= 1.96將kPW=1.96代入現(xiàn)值系數(shù)的計(jì)算式，便可得到計(jì)入計(jì)算資金時(shí)間價(jià)值的回收年n：n=log(10.07×1.96)÷log1/(10.07)=2.18年4附錄:損耗系數(shù)A和B的確定4.1典型的不同用電行業(yè)的A、B值參考有關(guān)資料，可以查到一些典型行業(yè)的負(fù)載特點(diǎn)，與年最大負(fù)載利用小時(shí)數(shù)Tmax，cos=0.9和最大負(fù)載損耗小時(shí)數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)，按照TOC公式計(jì)算的A、B系數(shù)，如表1所示。(責(zé)任編輯：admin)變壓器經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)價(jià)方法(4)時(shí)間:2005-08-13 11:06來(lái)源:免費(fèi)論文網(wǎng) 作者:周勝趙凱 點(diǎn)擊: 次表1數(shù)據(jù)的條件：基本電價(jià)EJL=18/月·kW，