110千伏空載調壓干式變壓器改造方案的技術(shù)經(jīng)濟

介紹了評估和選擇SF7-31500/110型干式變壓器空載調壓改造方案的分析計算方法，探討了110千伏干式變壓器空載調壓改造或改造的經(jīng)濟效果，表明該型干式變壓器的改造或改造不僅有利于穩定供電電壓，而且可以提高供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：空載調壓干式變壓器；更新改造；技術(shù)經(jīng)濟；分析

為了適應新形勢的需要，家電力公司要求全所有供電企業(yè)開(kāi)展創(chuàng )建一流企業(yè)活動(dòng)。建設一流供電企業(yè)的指標體系中有兩個(gè)重要的技術(shù)指標，即供電電壓合格率和供電線(xiàn)路損耗率。電壓質(zhì)量指標為：綜合電壓合格率98%，A類(lèi)(各變電站10 kV母線(xiàn)電壓)電壓合格率99%。這樣的指標是非常嚴格的，如果每個(gè)110 kV變電站沒(méi)有配備自動(dòng)無(wú)功電壓綜合調節裝置，很難達到，特別是目前大部分供電企業(yè)普遍有大量的SF7-/110空載調壓干式變壓器。這些干式變壓器有的已經(jīng)運行了十幾年，有的只運行了4 ~ 5年。為了追求電壓質(zhì)量指標，對這些干式變壓器進(jìn)行改造或更換是否經(jīng)濟是供電企業(yè)頭疼的問(wèn)題。目前資金雄厚的供電企業(yè)傾向于采用改為SFZ8-/110或SFZ9-/110干式變壓器的方式，資金緊張的供電企業(yè)傾向于采用空載調壓改為有載調壓的方式。本文應用技術(shù)經(jīng)濟分析的理論和方法，以SF7-31500/110干式變壓器改造為例，分析了改造的方案選擇方法，并對7臺空載調壓干式變壓器改造的經(jīng)濟性問(wèn)題進(jìn)行了定量分析。

1份翻新計劃

從目前的改造工程實(shí)踐來(lái)看，改造方案分為三類(lèi)。1.1方案a

更換為8型或9型有載調壓節能型干式變壓器。涉及的主要費用包括新型干式變壓器的設備費用(到現場(chǎng)價(jià)格)、安裝調試費用和舊干線(xiàn)變壓器的殘值。1.2方案b委托廣州電力設備廠(chǎng)對SF7-31500/110空載調壓干式變壓器的高低壓線(xiàn)圈進(jìn)行復卷增容，增加調壓線(xiàn)圈和有載調壓開(kāi)關(guān)，加長(cháng)油箱尺寸，安裝兩套散熱器，較后改造成SFZ8-40000/110有載調壓節能型干式變壓器。涉及的主要費用包括：工程改造費用(包括除有載分接開(kāi)關(guān)以外的所有材料、人工費、工廠(chǎng)管理費、利稅、干式變壓器運輸、安裝調試費用)和有載分接開(kāi)關(guān)設備費用(從工廠(chǎng)購買(mǎi))。

1.3方案c

在原有有載調壓干式變壓器的基礎上，增加了一臺SZZ-3150/40中性點(diǎn)有載調壓干式變壓器(包括V型開(kāi)關(guān))，現場(chǎng)改造為有載調壓干式變壓器。涉及的費用包括工程改造費用(包括中性干式變壓器的設備和運輸費用、SF7-31500/110的現場(chǎng)檢修費用和現場(chǎng)改造費用)和V型開(kāi)關(guān)設備費用。2各種方案的經(jīng)濟比較

2.1主要技術(shù)參數比較

假設干式變壓器改造前已運行10年，各方案主要技術(shù)參數見(jiàn)表1。方案A的技術(shù)數據取自汕頭電力局較近一次招標中邀請投標的三家廠(chǎng)商，設備價(jià)格、空載損耗、負載損耗取三家廠(chǎng)商的算術(shù)平均值，作為目標參數。方案b和c為廣州電力設備廠(chǎng)改造方案的設計值。 #p#分頁(yè)標題#e#

2.2比較

每個(gè)方案的經(jīng)濟指標主要涉及初期投資、未來(lái)運維成本、使用壽命和實(shí)施后的經(jīng)濟效益。初始投資包括干式變壓器投入運行前的所有費用。由于三種方案在實(shí)施后對保證供電電壓質(zhì)量的作用是相同的，所以換算成相同容量后，可以認為獲得了相同的經(jīng)濟效益。對于運行維護費用，假設三種方案的年維護費用相同，但干式變壓器的損耗不同。新型干式變壓器的使用壽命設定為30a；由于干式變壓器在改造前已使用10年，方案C確定改造后的干式變壓器使用壽命為20年；在方案b中，雖然鐵芯是舊鐵芯，但考慮到干式變壓器的鐵芯是長(cháng)壽命部件，改造后的干式變壓器的使用壽命被認為與全新的干式變壓器一致，為30年。

2.2.2干式變壓器損耗成本的計算

從以上觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，準確估算各方案中干式變壓器的損耗成本是各種方案經(jīng)濟比較的關(guān)鍵。干式變壓器的損耗可分為鐵損和銅損兩類(lèi)。鐵損包括基本鐵損和附加鐵損。這個(gè)損耗的估算可以直接通過(guò)干式變壓器的年運行時(shí)間來(lái)計算，銅損耗即負載損耗與負載電流的平方成正比。由于負載電流不斷變化，在準確計算干式變壓器一年的銅損之前，很難預測干線(xiàn)變壓器的年負載曲線(xiàn)。使用歷史數據，即改造前干式變壓器的年負荷曲線(xiàn)是沒(méi)有意義的，因為隨著(zhù)電網(wǎng)的建設和改造，單臺干線(xiàn)變壓器的負荷曲線(xiàn)每年都在不斷變化。因此，近似算法可以基于以下假設：

a)區域電網(wǎng)年負荷曲線(xiàn)形狀基本不變；

110kv變電站主變壓器年負荷曲線(xiàn)形狀與當地電網(wǎng)相似；

c)容量按照(N-1)原則配置，即在電網(wǎng)負荷較大的時(shí)刻，變電站主變壓器的負荷達到額定容量的(N-1)/N，其中N為變電站主變壓器的數量，此情況下N=3；

d)電網(wǎng)中不同季節的負荷曲線(xiàn)，每年形狀相似；

e)變電站主變壓器實(shí)際運行天數為350天；

f)從省級電網(wǎng)購買(mǎi)電力的價(jià)格

為0.5元/k Wh。

估算過(guò)程以電網(wǎng)中某一天的負荷曲線(xiàn)為代表，并做簡(jiǎn)化，把一天的負荷曲線(xiàn)用兩段水平線(xiàn)近似表示峰谷期的負荷，每天的22時(shí)至第二天的8時(shí)為谷期，每天的8時(shí)至22時(shí)為峰期，設簡(jiǎn)化后的谷負荷為峰負荷的0.6倍。 現以方案A為例，計算干式變壓器的損耗費。

2.2.2.1 鐵損費

一年中的鐵損費為：

(350×24×35.8×0.5)元=15.036萬(wàn)元. 2.2.2.2 銅損費 每天谷期的銅損費：

{[(N-1)/N×0.6]2×162.5×10×0.5｝元=130元.

每天峰期的銅損費：

[(2/3)2×162.5×14×0.5]元=505.6元.

一年銅損總費用：

[(130+505.6)×350]元=22.246萬(wàn)元.

2.2.2.3 干式變壓器損耗費

一年總的干式變壓器損耗費為：

(15.036+22.246)萬(wàn)元=37.282萬(wàn)元. #p#分頁(yè)標題#e#

同理可得出方案B和方案C的年損耗費。 2.2.3 主要經(jīng)濟參數對比

根據以上的分析計算，可列出各方案的主要經(jīng)濟參數如表2。

 在表2中，由于方案C的干式變壓器額定容量與方案A和B不同，所以其各項費用作了修正。年干式變壓器損耗費用必須乘以一個(gè)系數，即40 MVA/31.5 MVA=1.27，初期投資必須加上{[(40-31.5)/40]×145｝萬(wàn)元，(145萬(wàn)元為方案A的干式變壓器目標價(jià))。

3 三種方案的評價(jià)選擇

3.1 經(jīng)濟效果計算

3.1.1 年成本

三種方案在電網(wǎng)實(shí)現的價(jià)值相同，只是年運行成本有差異，對三個(gè)方案的評價(jià)采用年成本法的評價(jià)方法：先先把各方案的初期投資P折算為干式變壓器壽命期內每年的等額支出A1，然后再加上干式變壓器的每年損耗費A2，得年成本費用C，較后對各方案的年成本費用C進(jìn)行比較。即

A1=P·[i(1+i)n]/[(1+i)n-1]，(1) C=A1+A2.(2)

式中 n———干式變壓器的壽命期;

i———基準收益率，它代表了企業(yè)(投資者)的目標利潤。 三個(gè)方案設備的使用壽命不同，取研究期為20 a，不考慮方案A和B的后10年未使用價(jià)值，取一組基準收益率值代入(1)式和(2)式，對各方案的經(jīng)濟效果進(jìn)行計算，結果見(jiàn)表3。

  3.1.2 殘值

研究期為20 a，考慮了方案A和B的后10年的未使用價(jià)值，后10年的未使用價(jià)值可看作為干式變壓器的殘值。

方案A和B的干式變壓器在使用了20 a以后未使用的價(jià)值計算：

初期投資(含一切費用)P折算為每年的等額費用A3為： A3=P·[i(1+i)30]/[(1+i)30-1].(3)

后10年每年的等額支出A3折算為在第20年末時(shí)刻的價(jià)值P20為：

P20=A3·[(1+i)10-1]/[i(1+i)10].(4)

用同一組基準收益率代入(3)式、(4)式，結果見(jiàn)表3。

在表3中，因方案A的初期投資大于方案B的初期投資，按(3)式和(4)式計算，方案A的后10年未使用價(jià)值將大于方案B，前面已假定方案A和方案B的使用價(jià)值相同，所以以計算出來(lái)的方案A和方案B后10年未使用價(jià)值的較小值作為兩個(gè)方案的后10年使用價(jià)值，即殘值。 3.2 技術(shù)經(jīng)濟性綜合評價(jià) 3.2.1 經(jīng)濟性評價(jià)

從表3所示的經(jīng)濟效果上看，方案B較經(jīng)濟，方案A的經(jīng)濟性很接近方案B，方案C較不經(jīng)濟，如果考慮了方案A和B的后10年的未使用價(jià)值，則方案C不經(jīng)濟性更為明顯。所以，單從經(jīng)濟性上看，該案例應選擇方案B;但從計算過(guò)程看，各方案干式變壓器的空載損耗和負荷損耗的值、安裝地點(diǎn)干式變壓器的負載情況、初期投入和基準收益率共同決定各方案的年成本。

a)基準收益率定得越高、初期投資大的方案則越不經(jīng)濟。本例假設的投資資金來(lái)自家城鄉電網(wǎng)改造貸款，則基準收益率可取城網(wǎng)改造資金貸款利率，取i=6%。#p#分頁(yè)標題#e#

b)安裝地點(diǎn)的負載越重、干式變壓器損耗越小的方案經(jīng)濟性越好。

c)方案A使用的數據是多個(gè)制造廠(chǎng)的數值的平均值，在購買(mǎi)新干式變壓器時(shí)，有可能買(mǎi)到損耗性能和價(jià)格更優(yōu)越的干式變壓器，使方案A的年成本低于方案B。

因此，方案A和B從經(jīng)濟性上看難分出優(yōu)劣。

3.2.2 技術(shù)性評價(jià)

方案A在三種方案中需要停電的時(shí)間較少，因為是購買(mǎi)全新的干式變壓器，技術(shù)較為可靠，沒(méi)有風(fēng)險，實(shí)施起來(lái)簡(jiǎn)便，且檢修費用小于方案B。 方案B需要把干式變壓器拉到工廠(chǎng)專(zhuān)用車(chē)間才能進(jìn)行改造，需要停電的時(shí)間較長(cháng)，約三個(gè)月，一般需要有備用的干式變壓器才可行。改造后的干式變壓器與方案A一樣，但改造時(shí)存在一定的技術(shù)風(fēng)險，改造后的干式變壓器技術(shù)指標不一定能達到設計值。

按方案C改造后的干式變壓器容量基本不變，損耗水平依舊是7型的水平，停電時(shí)間雖比方案B少，但也需較長(cháng)時(shí)間，同樣存在著(zhù)技術(shù)風(fēng)險。

3.2.3 綜合評價(jià)選擇

a)方案A綜合的技術(shù)經(jīng)濟性較優(yōu)，方案B次之，方案C不可取;

b)在不允許長(cháng)時(shí)間停電時(shí)，較好臺主干式變壓器的改造應選擇方案A，以后的第二、第三臺等干式變壓器的改造方案可以根據資金的來(lái)源情況和企業(yè)領(lǐng)導對投資收益率的期望大小，選擇方案A或者方案B，方案C在任何情況下都是不可取的。

4 結論

從上面的技術(shù)經(jīng)濟性分析比較可看出：

a)不管110 kV無(wú)載調壓7型(或其它非節能型)干式變壓器的運行時(shí)間多久，利用家城鄉電網(wǎng)改造貸款將其更換為8型或9型有載調壓節能型干式變壓器或改造為8型有載調壓干式變壓器，不僅能夠改善供電電壓質(zhì)量，而且能提高供電企業(yè)自身的經(jīng)濟效益。

b)方案A略?xún)?yōu)于方案B，當供電企業(yè)對投資收益率的期望較高或資金來(lái)源有困難時(shí)，方案B也是可取的方案，而方案C則是始終不可取的改造方案。