经济性评价方法在配电网变压器改造中的应用

张元伦

（浙江湖州电力技术培训中心，浙江 湖州 313000）

降低电网损耗的一个重要途径是加速变压器更新换代，这也是节能减排的重要手段。所以，除了以在短期内是否可收回更新所花费的投资作为重要考量依据外，如何参照有关标准，提出最佳的变压器经济效益评价方法，给出计算模型，在配电网改造中合理选择变压器也十分关键。本文以湖州电力局吴兴供电分局城西供电所配电网变压器改造为例展开分析。

1 变压器经济效益评价方法

变压器经济效益评价方法是比较变压器价格及其损耗费用，即综合变压器的初始费用和等价现值的损耗费用，表达所购变压器全面的综合费用的一种方法。以下是用等价初始费用EFC（E quivalent First Cost）的总拥有费用法 TOC（Total Owning Cost）评价变压器经济效益的具体方法及计算过程。

式中：A为变压器寿命期间空载损耗每千瓦的资本费用系数；B为变压器寿命期间负载损耗每千瓦的资本费用系数；C为变压器初始费用，方案对比时可用其设备价格；P0为变压器空载损耗或铁损；Pk为变压器负载损耗或铜损。

1.1 变压器寿命期间单位空载损耗的资本费用系数A的确定

A通常可以看作变压器在寿命期内不变的数，其值主要由电价决定，表达式如下：

式中：KPW为现值系数；Eb为两部制电价中的基本电费；EL为两部制电价中的电量电费；hPY为年运行小时数，一般取8 760 h（设变压器寿命期为20年）。

1.2 变压器寿命期间单位负载损耗的资本费用系数B的确定

除了电价因素外，B主要与变压器所带负载特征有关，负载特征可用年最大负载损耗小时数以及负载率表示。重负载、运行时间长以及负载率高，其系数B就大，反之则小。表达式如下：

式中：T为年最大负载损耗小时数（由最大负载利用小时Tmax和功率因数cosφ确定）；Kf为变压器负载率。

1.3 现值系数KPW的确定

在考虑变压器使用年限损耗费用时，要考虑资金的时间价值，此时需将变压器运行中每年的损耗电费折算到投资初始的时刻，因此A和B均含现值系数KPW，使其等值于设备购置同一时刻的初始费用。

现值系数KPW基于计算年限n（变压器寿命）、年利率i和年通货膨胀率a这3个因素，其计算式为：

1.4 投资回收年限计算方法

投资价差回收年限n′按“计及资金时间价值的回收年限的计算”方法进行计算。计算两种变压器总拥有费用相等时的使用年数值，便可得到计及资金时间价值的回收年。计算式为：

式中：TOC1为变压器1的TOC；TOC2为变压器2的 TOC。

2 经济效益评价具体应用

设变压器使用年限n为20年，年利率i取6%，通货膨胀率a取5%，负载率Kf为75%。

湖州市电力局城西供电所在役的配电变压器主要以某厂生产的315 kVA和100 kVA容量配电变压器为主，相关技术参数见表1。

2.1 变压器空载与负载的损耗费用计算

2.1.1 系数A，B的计算

现值系数KPW为：

当两部电价的基本电费Eb为28元/（kW·月）（以变压器容量计算）、两部电价的电量电费EL为0.621元/kWh（以平均电价计算），变压器寿命期为20年时，hPY一般取8 760 h，年最大负荷小时数T取2 500 h，则：

2.1.2 损耗费用和使用期20年的TOC总拥有费用

各型变压器的损耗费用和总拥有费用见表2。

从表2可见，在新的配电工程中使用新型配电变压器，虽然设备的一次性投资比较大，但以20年的使用寿命来看，总拥有费用大大低于旧型变压器。

表1 城西供电所主要配电变压器的技术参数

表2 各型变压器的损耗费用和总拥有费用元

2.2 回收年计算应用分析

用S11系列配电变压器更换相同容量的S7和S9系列老变压器，以及用S9系列变压器更换相同容量的S7系列老变压器，计算其回收年，结果见表3。其中只计算购置S9和S11型变压器的费用，不扣除更换下来的老变压器的回收价值和更换过程中的拆装费用。

表3 各系列变压器更换后回收年计算

从表3可见，计及资金时间价值，可以明显看出用S11系列更换相同容量的S7系列变压器比使用S9系列的回收年限更短更合理，也更有利于节能减排。由于通货膨胀率a取值大，资金时间价值体现小。

3 利用评价方法改造在役变压器案例

根据以上用S11系列变压器更换S7系列变压器回收年计算的统计数据，得出以下结论：

（1）对于达到报废年限的S7系列变压器和新的配电变压器，直接采用S11型进行更换，能得到最高的经济效益。

（2）对于在役的S7系列变压器，不管其剩余报废年限为多少年，即使直接报废且不计回收价值，采用S11型进行更换也可在较短的时间内回收成本。

（3）更换不同服役年限的S7系列变压器时，服务年限越短，其一次投资剩余价值浪费越大，服务年限越长经济效益越好。

湖州供电局城西供电所在实际选择变压器时，为降低运行损耗、达到最好的初期投资和运行损耗的最佳优化，利用经济型评价的方法，在最近几年的配电网改造和建设中，用S11，S9系列变压器代替旧型设备，在降低电能损耗方面取得了良好的效果。具体做法为：

（1）在综合了解用户负荷前提下，尽量根据变压器工作在50%～70%利用率情况下选择变压器容量。

（2）变压器长期固定运行情况下可以考虑损耗较小的新型变压器。

（3）根据现场供电情况，变压器安装应选择在供电负荷重心区域。同时尽量保证变压器三相负荷平衡，减少负序电压损耗。

（4）变压器的选择应根据变压器损耗和外接线路的投资来充分比较考虑，尽量达到线路初期投资小和变压器损耗低的优化方案。

通过以上具体措施，有效降低了配电变压器的单位容量运行电能损耗。表4为2005-2007年农村公用变以下的供电量、变压器损耗电量（简称变损电量）的统计数据。

表4 城西供电所2005-2007年农村公用变以下的供电量、变损电量统计

4 结语

S11型变压器的性能指标优于S9型变压器。在配电网改造中，使用S11系列变压器比使用S9系列来更换相同容量的S7系列变压器在节能减排上具有更大的优越性，资金投资回收年限更短，经济效益和社会效益更好，符合我国建设“资源节约型、环境友好型社会”，走节能减排新兴工业化道路的政策。

[1]周胜，赵凯.配电变压器的节能潜力及评价方法[J].大众用电，2004（9）∶25-27.

[2]胡景生.电网经济运行与能源标准化[M].北京：中国标准出版社，2007.

[3]姚志松.新型配电变压器结构、原理和应用[M].北京：机械工业出版社，1998.

[4]刘介才.供电工程师技术手册[M].北京：机械工业出版社，1998.

[5]胡景生.变压器经济运行[M].北京：中国电力出版社，1999.

[6]许业清.供用电技术[M].北京：中国科技大学出版社，1992.