关键词：无载调压变压器;更新改造;技术经济性;分析
为适应新形势的需要，国家电力公司要求全国各个供电企业开展创一流企业活动。创建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损率。其中电压质量指标是：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，如果各个110 kV变电站没有装设自动的无功电压综合调节装置，则难以达到，特别是目前大多数供电企业普遍存在大量的SF7-□/110型无载调压变压器。这些变压器有的已运行了十多年，有的只运行了4～5 a。为了追求电压质量指标，对这些变压器进行改造或更换是否经济，这是个令供电企业感到头疼的问题。目前，资金较为充裕的供电企业倾向于采用换成SFZ8-□/110型或SFZ9-□/ 110型变压器的方法，资金较为紧张的供电企业则倾向于采用将无载调压改为有载调压的方法。本文应用有关技术经济分析的理论和方法，以1台SF7-31500/110型变压器更新改造为例，分析更新改造的方案选择方法，并对更新改造7型无载调压变压器的经济性问题进行定量的分析。
1 更新改造方案
从目前改造工程实践看，更新改造方案分为三类。
1.1 方案A
换成8型或9型有载调压节能型变压器。涉及的主要费用包括新变压器设备费(到现场价)、安装调试费和旧主变压器的残值。
1.2 方案B
委托广州电力设备厂将SF7-31500/110型无载调压变压器高低压线圈重绕增容，增加调压线圈和有载调压开关，加长油箱尺寸，加装两组散热器，最终改造为SFZ8-40000/110有载调压节能型变压器。涉及的主要费用包括：工程改造费(含除有载调压开关外的一切材料费、人工费、工厂管理费、利润和税金、变压器的运输、安装及调试费)和有载调压分接开关设备费(工厂外购)。
1.3 方案C
在原无载调压变压器上加装1台SZZ-3150/40型中性点有载调压变压器(包括V型开关)，现场改造成有载调压变压器。涉及的费用包括工程改造费(含中性点变压器设备费和运输费、SF7-31500/110现场大修费、现场改装费)和V型开关设备费。
2 各方案的经济性比较
2.1 主要技术参数对比
设改造前变压器已运行了10 a，各方案的主要技术参数见表1。方案A的技术资料取自汕头电力局最近一次招标中被邀请投标的某三个制造厂，设备价、空载损耗和负载损耗的值取三个制造厂的算术平均值，并作为目标参数。方案B和C为广州电力设备厂改造方案的设计值。
2.2 主要经济指标对比
2.2.1 经济指标
各方案的经济指标主要涉及初期投资、以后的运行维护费用、使用寿命和实施以后的经济效益。初期投资含至变压器能投入运行涉及的一切费用。由于三个方案实施后在保证供电电压质量方面的作用相同，当折算为相同容量以后可以看作获得相同的经济效益。对于运行维护费用假设三个方案每年的检修费用相同，只是变压器损耗不同。新变压器的使用寿命定为30 a;由于该变压器改造前已使用了10 a，所以对于方案C，改造后的变压器的使用寿命定为20 a;方案B中虽然铁芯为原旧铁芯，但考虑到变压器铁芯为长寿命部件，所以改造后的变压器的使用寿命认为与全新变压器一致，为30 a。
2.2.2 变压器损耗费的计算
从以上看，准确地估算每种方案中变压器的损耗费，是进行各种方案的经济比较的关键。变压器的损耗分为铁损和铜损两大类，铁损包括基本铁损和附加铁损，对这部分损耗的估算可以以变压器的年运行时间直接算出;铜损即负载损耗，与负载电流的平方成正比，由于负载电流是不断变化的，要准确地算出一年中变压器的铜损必须先预测该主变压器的年负荷曲线，这是困难的，如以历史数据即该变压器改造前的年负荷曲线作依据，又没有意义，因为随着电网建设和改造的进行，单台主变压器的负荷曲线每年都处在不断的变化中。因此，近似的算法可以依据以下几个假设：
a)一个地区电网的年负荷曲线的形状基本不变;
b)110 k V变电站主变压器的年负荷曲线的形状与所处地区电网的负荷曲线形状相似;
c)容量按(N-1)原则配置，即电网负荷最大时刻，变电站主变压器负载达到额定容量的(N-1)/N，其中N为变电站主变压器的台数，本案例中N=3;
d)电网中每年不同季度的负荷曲线形状相似;
e)变电站中主变压器年实际运行天数为350d;
f)向省电网买电的价格为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 变压器损耗费
一年总的变压器损耗费为：
(15.036+22.246)万元=37.282万元.
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：首先把各方案的初期投资P折算为变压器寿命期内每年的等额支出A1，然后再加上变压器的每年损耗费A2，得年成本费用C，最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———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。
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变压器的残值。
方案A和B的变压器在使用了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最经济，方案A的经济性很接近方案B，方案C最不经济，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，各方案变压器的空载损耗和负荷损耗的值、安装地点变压器的负载情况、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国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%。
b)安装地点的负载越重、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，在购买新变压器时，有可能买到损耗性能和价格更优越的变压器，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最少，因为是购买全新的变压器，技术最为可靠，没有风险，实施起来简便，且检修费用小于方案B。
方案B需要把变压器拉到工厂专用车间才能进行改造，需要停电的时间最长，约三个月，一般需要有备用的变压器才可行。改造后的变压器与方案A一样，但改造时存在一定的技术风险，改造后的变压器技术指标不一定能达到设计值。
按方案C改造后的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综合的技术经济性最优，方案B次之，方案C不可取;
b)在不允许长时间停电时，第一台主变压器的改造应选择方案A，以后的第二、第三台等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)变压器的运行时间多久，利用国家城乡电网改造贷款将其更换为8型或9型有载调压节能型变压器或改造为8型有载调压变压器，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。
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