1　前言

　　我国电力变压器产物可按容年夜小分为年夜型变压器(容年夜于或等于8000kVA)和中小型变压器(容小于或等于6300kVA)；也可按电压品级分为6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV和500kV等。作为电压变换装备，变压器被普遍运用于输电和配电领域，非凡是10kV和35kV电压品级的变压器，在电力、工和商配电系统中被普遍使用，且数目庞大。1999年，我国年产变压器约33.8万台，其中10kV和35kV级约31.3万台，占92.6％。据估，今朝在电网上运行的10kV和35kV级变压器约有10亿kVA以上。由于使用年夜，运行时间长，变压器在选择和使用上存在着庞大的节能潜力，非凡是年夜面广的10kV和35kV级变压器。选择高效节能产物，不单对勤俭能源具有重要意义，同时还可以年夜年夜下降变压器的运营成本，是企改善经济效益的重要途径。我国10kV和35kV级变压器尽年夜大都为尺度设计，其产物尺度履历?quot;64"尺度、"73"尺度、"86"尺度到90年月中期的"95"尺度的不竭前进，产物由原来的高消耗型(SJ，SJL…S7)成长到了现行的较低消耗型(S9型等)。截至1998年末，S7型变压器及之前的产物已由国家前后公布淘汰，遏制其生产和销售。随着计划经济向市场经济的转变，和社会对节能和环保的需求，我国变压器的效率水平将显现出多样化的趋向。今朝市场上已泛起了比S9系列更节能的产物，如S10、S11系列等。

　　在电网使用的变压器中，役龄跨越20年的老旧变压器仍约占10％以上。这些变压器是依照60和70年月那时"64"和"73"尺度设计的产物，消耗很是高。与当前的S9系列相比，平均消耗高100％以上，节能潜力庞大。对于企来说，若何从久远的经济效益动身，肯定适当的变压器效率水平和是否应当用节能变压器替换高耗能变压器，是变压器选购和治理中亟待解决的问题。

　　上有许多评价变压器能效的方式，所有的方式都要求比力变压器价格及其消耗费用。美国在70年月后期，由于能源价格的爬升，许多电力公司起头要求所设计的变压器应能具有低的服务年限费用，这样就发生了总拥有费用(TOC)法。TOC法在美国于1981年成长成为工尺度。依照TOC尺度购置变压器一直沿用至今，TOC方式是总和了变压器的初始费用和等价现值的消耗费用，表达所购变压器周全的综合费用。我们用TOC法曾评述过配电变压器S9型与S7型的经济效益，比力成效说了然S9变压器价格虽高于S7约20％，但消耗指标比S7低约21％，S9所多支村的资金可以在2～3年内从勤俭的消耗电费中收回。一样，用S9变压器更换80年前的老变压器产物进行效益比力的成效说明，在只支付S9的装备费不计老变压器收受接管价值的条件下，S9的资金也能够在2～3年内从勤俭的消耗电费中获得了偿。

　　本文介绍了用等价初始费用(EquivalentFirstCost-EFC)的总拥有费用法TOCEFC(以下简称TOC)评价变压器经济效益的具体方式及计较进程。

　　本文提供的方式参照了美国国家电气制造商协会的有关尺度，即：美国NEMATP1－1996尺度，并连系了中国的现实情况。

　　2　总拥有费用法TOC(TotalOwningCost)

　　所谓总拥有费用(TOC)，就是变压器的初始投资和其在使用期内的消耗费用之和。总拥有费用法经由过程比力具有分歧效率水安然平静分歧价格的变压器的总拥有费用，依照总拥有费用低来选择变压器效率水平。

　　2.1　TOC的计较公式

　　TOC=C＋A×NL＋B×LL

　　式中　NL--变压器额定空载消耗或铁损，kW；　LL--变压器额定负载消耗或铜损，kW；A--变压器寿命时代空载消耗每千瓦的资本费用，元/kW；　B--变压器寿命时代负载消耗每千瓦的资本费用，元/kW；　C--变压器初始费用，方案对比时可用其设

备价格，元。

　　2.2　计较式参数简直定

　　2.2.1　变压器空载消耗NL和负载消耗LL

　　变压器空载消耗NL和负载消耗LL都包括额定有功消耗并计及其无功功率在电网上的有功消耗，按下式计较：

　　空载消耗　NL=P0＋kQ0=P0＋k(I0％Se/100)

　　负载消耗　LL=Pf＋kQf=Pf＋k(Ud％Se/100)

　　式中　P0--变压器额定空载有功消耗，即铁损kW；

　　Q0--变压器额定励磁功率，kvar；

　　Pf--变压器额定负载有功消耗，即铜损kW；

　　Qf--变压器额定负载漏磁功率，kvar；

　　k--无功经济当，按变压器在电网中的位置取值，一般可取k=0.1kW/kvar；

　　I0％--变压器空载电流，％；

　　Ud％--变压器阻抗电压，％；

　　Se--变压器额定容，kVA。

　　2.2.2　A、B系数

　　A系数是变压器寿命时代单元空载消耗的资本费用(元/kW)，B系数是变压器寿命时代单元负载消耗的资本费用(元/kW)。A和B两个系数对于变压器采办者掌控变压器空载消耗和负载消耗价值甚为重要。一旦肯定A和B的数值，评价变压器的总费用就变得简单易行了。

　　对电力企和非电力企，A和B系数简直定有分歧的方式。A和B系数与变压器空载消耗和负载消耗有联系的能费用和容费用呈函数关系。对于电力企而言，由于单元消耗的能费用和容费用与发电、输电和配电的整个进程投资和运行方式有关，比力复杂，需由电力企人员研究制定，本文在此就不予赘述了。

　　对于非电力企，单元消耗的能费用和容费用则主要与该企所负担的电价及变压器运行方式有关，本文给出了A、B系数的计较方式，对其在更普遍的行所用数据见附录。

　　(1)系数A--变压器空载消耗每千瓦的资本费用

　　变压器空载消耗每千瓦的资本费用或系数A，凡是可以看做变压器在寿命期不变的数，24小时，一年365天，20年不变(以下均设变压器寿命期为20年)。A的数值主要由电价来决议，等效于期初的现值表达式以下：

　　A=kPW×(EJL×12＋EL×hPY)，元/kW

　　式中　kPW--现值系数={1－［(1＋a)/(1＋i)］n}/(i－a)，(式中变压器使用期n年，年利率i，年通货膨胀率a，其中的关系见以下说明)；EJL--两部电价中的基本电费(元/kW，月)；

　　EL--两部电价中的电电费(元/kW·h)；

　　hPY--年运行小时数，一般取8760h。

　　(2)系数B--变压器负载消耗每千瓦的资本费用

　　变压器负载消耗每千瓦的资本费用或系数B，除电价身分外，主要与变压器所带负载特征有关，负载特征可用年年夜负载消耗小时数(由年夜负载哄骗小时Tmax和功率因数肯定，见附录中表1)和负载率暗示。重负载、运行时间长和负载率高的生产企，其系数B就年夜，反之则小。系数B的数值等效于初始费用的现值，表达式以下：

　　B=kPW×(EJL×12＋EL×τ)×P2，元/kW

　　式中　kPW--现值系数，同系数A；

　　EJL--两部电价中的基本电费(元/kW·月)；

　　EL--两部电价中的电电费(元/kWh)；

　　τ--年年夜负载消耗小时数(由年夜负载哄骗小时数Tmax和功率因数cosφ肯定，

见附录表1)；

　　p--变压器负载率=变压器计较负载÷变压器额定容。

　　(3)现值系数kPW对系数A和B的影响

　　在早期张罗变压器使用年限消耗费用的资金时，要斟酌资金的时间价值，此时需将变压器运行中每一年的消耗电费折算到投资初始的时刻，A和B系数均含现值系数kPW份使其等值于装备购置统一时刻的初始费用。

　　现值系数kPW基于计较年限(变压器寿命)n、年利率i和年通货膨胀率a的三个身分，其计较式为：

　　kPW={1－［(1＋a)/(1＋i)］n}/(i－a)

　　从计较式可看出，已知计较年限为n，昔时利率i愈高，计较所得kPW现值系数愈小，消耗费用的A与B系数也愈小。由于这时候资金的时间价值高(利息高)，故资金的投进也就削减。而年通货膨胀率a则反之，当a愈高，计较所得kPW现值系数愈年夜，消耗费用的A与B系数也愈年夜。由于这时候物价上涨，货泉贬值，货泉资金的时间价值下降，资金投进也就要增加。

　　(4)经常使用的A、B系数为便于运用，在附录里我们提供事前计较好的按分歧用电负荷种别和分歧负载率的A和B单元消耗功率费用的数值。这与依照工程具体情况计较的A、B数据可能有收支，如需要数值切确可另作计较。

　　2.2.3　价格

　　举例中的变压器价格取自机械工出书社的《1999年机电产物报价手册》参考价格。

　　2.3　TOC法的计较举例

　　计较S9－800/10与S7－800/10变压器的总拥有费用比力，使用年限20年，变压器运行在有色冶炼工场，三班制生产，变压器负载率为75％。

　　解：(1)计较S9－800/10型，800kVA变压器的无功功率在内的消耗数值；

　　空载消耗PNL=P0＋kQ0=P0＋k×(I0％Se/100)

　　　　=1.40＋(0.1×0.008×800)=2.04kW

　　负载消耗PLL=Pf＋kQf=Pf＋k×(Ud％Se/100)

　　　　=7.5＋(0.1×0.045×800)=11.09kW

　　(2)同理，S7－800/10的消耗数值：

　　空载消耗：S7为2.5kW，负载消耗：S7为13.49kW。

　　(3)变压器空载与负载的消耗费用(使用年限20年)：

　　查附录表1，对应有色冶炼行，负载率为75％，A=48672元/kW，B=17668元/kW。

　　空载消耗费用：

　　S9变压器为A×NLS9=2.04×48672=99291元

　　S7变压器为A×NLS7=2.5×48672=121680元

　　负载消耗费用：

　　S9变压器为B×LLS9=11.09×17668=195938元

　　S7变压器为B×LLS7=13.49×17668=238341元

　　(4)变压器单价：S9为63640元，S7为55340元。

　　(5)使用期20年的TOC总拥有费用：

　　TOCS9=63640＋(2.04×48672)＋(11.09×17668)=358869元。

　　TOCS7=55340＋(2.5×48672)＋(13.49×17668)=415361元。

　　3　投资收受接管年限的计较

　　投资价差收受接管年限计较分两种算法。

　　3.1　简单计较

　　不斟酌资金的时间身分，只计较支出费用，计较式：投资价差收受接管年限=两种变压器投资价差÷两种变压器年耗电费用价差

　　3.2　计及资金时间价值的收受接管年限的计较式

　　计较两变压器(两方案)总拥有费用相等时的使用年数n值，便得计及资金时间价值的收受接管年。计较式：变压器1的TOC=变压器2的TOC：

　　两种变压器投资价差=kPW(两种变压器年耗电费用价差)

　　kPW=两种变压器投资价差÷两种变压器年耗电费用价差

　　此处的kPW系两种变压器投资价差和年耗电费用价差相等时的现值系数。

　　假设，通货膨胀率a=0，年利率i=0.07，依据现值系数kPW公式算出n值

　　n=log(1－0.07kPW)÷log［1/(1＋0.07)］

　　3.3　收受接管年计较举例

　　用S9型的35kV、3150kVA变压器更换SJ型的35kV、3200kVA老变压器，计较S9更换时投资的收受接管年限。投资只计较购置S9变压器，其费用为179800元；不扣除更换下来SJ老变压器的收受接管价值和更换进程中的拆装费用。变压器使用条件同举例1。

解：(1)简单计较收受接管年1划分计较出两变压器的消耗值SJ变压器空载消耗

　　PN=P0＋kQ0=11＋(0.1×0.04×3200)=23.8kW

　　SJ变压器负载消耗

　　PL=Pf＋kQf=37＋(0.1×0.055×3200)=54.6kW

　　S9变压器空载消耗

　　PN=P0＋kQ0=4.5＋(0.1×0.010×3150)=7.65kW

　　S9变压器负载消耗

　　PL=Pf＋kQf=22.0＋(0.1×0.07×3150)=44.05kW

　　2从附录表1查得A=48672，B=17668，乘以资金收受接管系数(=1/kPW)，此处kPW=10.59。

　S9的收受接管年=S9变压器购置费/SJ与S9变压器消耗费价差

　　　　　=179800/{［48672×(23.8－7.65)＋17668×(54.6－44.05)］/10.59}

　　　　　　=1.96年

　　(2)计较资金时间价值的收受接管年

　　kPW=两种变压器投资价差÷两种变压器年电费用价差

　　=(179800－0)/(200478.4－108651.2)=1.96

　　将kPW=1.96代进现值系数的计较式，即可获得计进计较资金时间价值的收受接管年n：

　　n=log(1－0.07×1.96)÷log［1/(1＋0.07)］=2.18年

　　4　附录:消耗系数A和B简直定

　　4.1　典型的分歧用电行的A、B值

　　参考有关文献资料，可以查到一些典型行的负载特点，与年年夜负载哄骗小时数Tmax，cosφ=0.9和年夜负载消耗小时数τ相关数据，依照TOC公式计较的A、B系数，如表1所示。

　　表1数据的计较条件：基本电价EJL=18/月·kW，电度电价EL=0.5元/kWh，变压器使用年n=20年，年利率i=7％，通货膨胀率a=0，功率因数cosφ=0.9。为便于计较，表2列出分歧功率因数cosφ下年夜负载消耗小时数τ与年夜负载哄骗小时数Tmax的关系供计较参考。

　　说明：(1)表1中A和B系数是在特定的两部电价和寿命期时间价值下做的，假设电价及寿命期有变，表中的系数要按A与B的公式重算。一定的电价系数A是固定的，而系数负载率p按各行年夜负载消耗小时改变(即按年夜负载哄骗小时数及功率因数改变)。

　　(2)掌控对应于变压器空载消耗单元费用的系数A和负载消耗单元费用的系数B，将有益于对选择变压器铁损和铜损年夜小的斟酌。要注重的是在所有介入方案比力中，A、B系数是不异，

　　即空载消耗费用=A×空载消耗；负载消耗费用=B×负载消耗。

　　4.2　年夜负载消耗小时数τ与年夜负载哄骗小时数Tmax的关系

　　据相关资料，以下表2数据系对一些典型负载曲线分析后得出的。