110千伏空载调压干式变压器改造方案的技术经济

介绍了评估和选择SF7-31500/110型干式变压器空载调压改造方案的分析计算方法，探讨了110千伏干式变压器空载调压改造或改造的经济效果，表明该型干式变压器的改造或改造不仅有利于稳定供电电压，而且可以提高供电企业的经济效益。

关键词：空载调压干式变压器；更新改造；技术经济；分析

为了适应新形势的需要，家电力公司要求全所有供电企业开展创建一流企业活动。建设一流供电企业的指标体系中有两个重要的技术指标，即供电电压合格率和供电线路损耗率。电压质量指标为：综合电压合格率98%，A类(各变电站10 kV母线电压)电压合格率99%。这样的指标是非常严格的，如果每个110 kV变电站没有配备自动无功电压综合调节装置，很难达到，特别是目前大部分供电企业普遍有大量的SF7-/110空载调压干式变压器。这些干式变压器有的已经运行了十几年，有的只运行了4 ~ 5年。为了追求电压质量指标，对这些干式变压器进行改造或更换是否经济是供电企业头疼的问题。目前资金雄厚的供电企业倾向于采用改为SFZ8-/110或SFZ9-/110干式变压器的方式，资金紧张的供电企业倾向于采用空载调压改为有载调压的方式。本文应用技术经济分析的理论和方法，以SF7-31500/110干式变压器改造为例，分析了改造的方案选择方法，并对7台空载调压干式变压器改造的经济性问题进行了定量分析。

1份翻新计划

从目前的改造工程实践来看，改造方案分为三类。1.1方案a

更换为8型或9型有载调压节能型干式变压器。涉及的主要费用包括新型干式变压器的设备费用(到现场价格)、安装调试费用和旧干线变压器的残值。1.2方案b委托广州电力设备厂对SF7-31500/110空载调压干式变压器的高低压线圈进行复卷增容，增加调压线圈和有载调压开关，加长油箱尺寸，安装两套散热器，较后改造成SFZ8-40000/110有载调压节能型干式变压器。涉及的主要费用包括：工程改造费用(包括除有载分接开关以外的所有材料、人工费、工厂管理费、利税、干式变压器运输、安装调试费用)和有载分接开关设备费用(从工厂购买)。

1.3方案c

在原有有载调压干式变压器的基础上，增加了一台SZZ-3150/40中性点有载调压干式变压器(包括V型开关)，现场改造为有载调压干式变压器。涉及的费用包括工程改造费用(包括中性干式变压器的设备和运输费用、SF7-31500/110的现场检修费用和现场改造费用)和V型开关设备费用。2各种方案的经济比较

2.1主要技术参数比较

假设干式变压器改造前已运行10年，各方案主要技术参数见表1。方案A的技术数据取自汕头电力局较近一次招标中邀请投标的三家厂商，设备价格、空载损耗、负载损耗取三家厂商的算术平均值，作为目标参数。方案b和c为广州电力设备厂改造方案的设计值。 #p#分页标题#e#

2.2比较

每个方案的经济指标主要涉及初期投资、未来运维成本、使用寿命和实施后的经济效益。初始投资包括干式变压器投入运行前的所有费用。由于三种方案在实施后对保证供电电压质量的作用是相同的，所以换算成相同容量后，可以认为获得了相同的经济效益。对于运行维护费用，假设三种方案的年维护费用相同，但干式变压器的损耗不同。新型干式变压器的使用寿命设定为30a；由于干式变压器在改造前已使用10年，方案C确定改造后的干式变压器使用寿命为20年；在方案b中，虽然铁芯是旧铁芯，但考虑到干式变压器的铁芯是长寿命部件，改造后的干式变压器的使用寿命被认为与全新的干式变压器一致，为30年。

2.2.2干式变压器损耗成本的计算

从以上观点来看，准确估算各方案中干式变压器的损耗成本是各种方案经济比较的关键。干式变压器的损耗可分为铁损和铜损两类。铁损包括基本铁损和附加铁损。这个损耗的估算可以直接通过干式变压器的年运行时间来计算，铜损耗即负载损耗与负载电流的平方成正比。由于负载电流不断变化，在准确计算干式变压器一年的铜损之前，很难预测干线变压器的年负载曲线。使用历史数据，即改造前干式变压器的年负荷曲线是没有意义的，因为随着电网的建设和改造，单台干线变压器的负荷曲线每年都在不断变化。因此，近似算法可以基于以下假设：

a)区域电网年负荷曲线形状基本不变；

110kv变电站主变压器年负荷曲线形状与当地电网相似；

c)容量按照(N-1)原则配置，即在电网负荷较大的时刻，变电站主变压器的负荷达到额定容量的(N-1)/N，其中N为变电站主变压器的数量，此情况下N=3；

d)电网中不同季节的负荷曲线，每年形状相似；

e)变电站主变压器实际运行天数为350天；

f)从省级电网购买电力的价格

为0.5元/k Wh。

估算过程以电网中某一天的负荷曲线为代表，并做简化，把一天的负荷曲线用两段水平线近似表示峰谷期的负荷，每天的22时至第二天的8时为谷期，每天的8时至22时为峰期，设简化后的谷负荷为峰负荷的0.6倍。 现以方案A为例，计算干式变压器的损耗费。

2.2.2.1 铁损费

一年中的铁损费为：

(350×24×35.8×0.5)元=15.036万元. 2.2.2.2 铜损费 每天谷期的铜损费：

{[(N-1)/N×0.6]2×162.5×10×0.5｝元=130元.

每天峰期的铜损费：

[(2/3)2×162.5×14×0.5]元=505.6元.

一年铜损总费用：

[(130+505.6)×350]元=22.246万元.

2.2.2.3 干式变压器损耗费

一年总的干式变压器损耗费为：

(15.036+22.246)万元=37.282万元. #p#分页标题#e#

同理可得出方案B和方案C的年损耗费。 2.2.3 主要经济参数对比

根据以上的分析计算，可列出各方案的主要经济参数如表2。

 在表2中，由于方案C的干式变压器额定容量与方案A和B不同，所以其各项费用作了修正。年干式变压器损耗费用必须乘以一个系数，即40 MVA/31.5 MVA=1.27，初期投资必须加上{[(40-31.5)/40]×145｝万元，(145万元为方案A的干式变压器目标价)。

3 三种方案的评价选择

3.1 经济效果计算

3.1.1 年成本

三种方案在电网实现的价值相同，只是年运行成本有差异，对三个方案的评价采用年成本法的评价方法：先先把各方案的初期投资P折算为干式变压器寿命期内每年的等额支出A1，然后再加上干式变压器的每年损耗费A2，得年成本费用C，较后对各方案的年成本费用C进行比较。即

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

式中 n———干式变压器的寿命期;

i———基准收益率，它代表了企业(投资者)的目标利润。 三个方案设备的使用寿命不同，取研究期为20 a，不考虑方案A和B的后10年未使用价值，取一组基准收益率值代入(1)式和(2)式，对各方案的经济效果进行计算，结果见表3。

  3.1.2 残值

研究期为20 a，考虑了方案A和B的后10年的未使用价值，后10年的未使用价值可看作为干式变压器的残值。

方案A和B的干式变压器在使用了20 a以后未使用的价值计算：

初期投资(含一切费用)P折算为每年的等额费用A3为： A3=P·[i(1+i)30]/[(1+i)30-1].(3)

后10年每年的等额支出A3折算为在第20年末时刻的价值P20为：

P20=A3·[(1+i)10-1]/[i(1+i)10].(4)

用同一组基准收益率代入(3)式、(4)式，结果见表3。

在表3中，因方案A的初期投资大于方案B的初期投资，按(3)式和(4)式计算，方案A的后10年未使用价值将大于方案B，前面已假定方案A和方案B的使用价值相同，所以以计算出来的方案A和方案B后10年未使用价值的较小值作为两个方案的后10年使用价值，即残值。 3.2 技术经济性综合评价 3.2.1 经济性评价

从表3所示的经济效果上看，方案B较经济，方案A的经济性很接近方案B，方案C较不经济，如果考虑了方案A和B的后10年的未使用价值，则方案C不经济性更为明显。所以，单从经济性上看，该案例应选择方案B;但从计算过程看，各方案干式变压器的空载损耗和负荷损耗的值、安装地点干式变压器的负载情况、初期投入和基准收益率共同决定各方案的年成本。

a)基准收益率定得越高、初期投资大的方案则越不经济。本例假设的投资资金来自家城乡电网改造贷款，则基准收益率可取城网改造资金贷款利率，取i=6%。#p#分页标题#e#

b)安装地点的负载越重、干式变压器损耗越小的方案经济性越好。

c)方案A使用的数据是多个制造厂的数值的平均值，在购买新干式变压器时，有可能买到损耗性能和价格更优越的干式变压器，使方案A的年成本低于方案B。

因此，方案A和B从经济性上看难分出优劣。

3.2.2 技术性评价

方案A在三种方案中需要停电的时间较少，因为是购买全新的干式变压器，技术较为可靠，没有风险，实施起来简便，且检修费用小于方案B。 方案B需要把干式变压器拉到工厂专用车间才能进行改造，需要停电的时间较长，约三个月，一般需要有备用的干式变压器才可行。改造后的干式变压器与方案A一样，但改造时存在一定的技术风险，改造后的干式变压器技术指标不一定能达到设计值。

按方案C改造后的干式变压器容量基本不变，损耗水平依旧是7型的水平，停电时间虽比方案B少，但也需较长时间，同样存在着技术风险。

3.2.3 综合评价选择

a)方案A综合的技术经济性较优，方案B次之，方案C不可取;

b)在不允许长时间停电时，较好台主干式变压器的改造应选择方案A，以后的第二、第三台等干式变压器的改造方案可以根据资金的来源情况和企业领导对投资收益率的期望大小，选择方案A或者方案B，方案C在任何情况下都是不可取的。

4 结论

从上面的技术经济性分析比较可看出：

a)不管110 kV无载调压7型(或其它非节能型)干式变压器的运行时间多久，利用家城乡电网改造贷款将其更换为8型或9型有载调压节能型干式变压器或改造为8型有载调压干式变压器，不仅能够改善供电电压质量，而且能提高供电企业自身的经济效益。

b)方案A略优于方案B，当供电企业对投资收益率的期望较高或资金来源有困难时，方案B也是可取的方案，而方案C则是始终不可取的改造方案。