加速淘汰高损配电变压器对节能意义的探讨
摘要：加速高损耗变压器更新换代是降低电网损耗的重要途径。

由于节电潜力大，更新所花费的投资，短期内可收回。

本文用等价初始费用的总拥有费用法TOC评价变压器经济效益，表明加速旧变压器更换，并对新型变压器优中选优，大量节约电量，不仅为企业创造显著的经济效益，同时也为社会大量节约资源和改善环境保护，是利在当代，功在千秋的大业。

引言：
节能减排是国家发展经济的一项长远方针，南方电网“十一五”期间节能减排的目标要求是：“优化、完善电网结构，提高电网输电能力和利用效率，降低输配电损耗。

”而造成输配电损耗的其中一个重要因素是从电力输送环节到终端用电环节的电能利用效率低下。

尽管过去20年里我国电能利用效率水平逐步提高，但与国际先进水平相比仍然存在较大差距：我国2000年输变电线路的线损率为7.81％，2005年为7.38％，2007年为6.85％，呈平稳下降趋势；2000年同期美国线损率为6.00％，日本为3.89％。

以2000年数据比较，我国高耗能配电变压器负载损耗比国际先进水平高50％－60％，空载损耗水平高90％以上。

这种状况使我国电力利用率降低，造成巨大的电力浪费。

作为输变电行业中的耗能大户，降低变压器损耗已是我国节能工作的当务之急。

随着我国经济的发展，基础建设的扩张，近年来，配电变压器的需求量和产量有较大的增长。

我国年均生产配电变压器约 2.4亿kV A。

十一五期间，随我国城市及农村电网改造投资力度的加大，配电变压器的需求量仍有望保持10％-15％的增长。

配电变压器作为电力传输系统的重要设备，由于使用量大、运行时间长，具有很大的节能潜力。

我国能源“十一五”规划指出，采用先进输、变、配电技术和设备，逐步淘汰能耗高的老旧设备。

在配电系统中变压器的损耗通常大于配电系统总损耗的30%，最大可占总损耗的70%。

目前就我国配电变压器而言，每年的损耗高达400亿KWh，采用高效节能变压器后，节电潜力高达90—300亿KWh。

因而，提高输变配电设备效率，降低变压器损耗是一项重要的节电措施。

1 淘汰落后
1998年以前投运的配电变压器基本为S7系列及以下的高损耗变压器，由于旧变压器拥有量大，造成我国电网线损率过高。

以500KV油浸式变压器为例，用非晶合金制造的SBH15高节能配电变压器空载损耗较硅钢S9系列下降75％，较S7系列下降78％，空载电流比S9下降50％，负载损耗比S7系列下降25％。

以500kV A 的油浸式变压器为例，各类型号的变压器参数见表1：
变压器的使用寿命一般为20年。

使用单位按这一规定年限提取设备折旧费，并进行变压器更新。

变压器不是损坏后才更新，而是老化到一定程度，还要有一定剩值时就可以更新。

更新变压器必然会带来有功电量和无功电量的节约。

但要增加投资，这里也存在一个回收年限的问题。

当前许多企业中有多台老旧变压器，虽然加速老旧变压器的更新换代能为企业带来可观的经济效益。

但由于老旧变压器数量大，不可能在一年内把所有的老旧变压器全部更新掉，必然逐年更新，所以，在多台老旧变压器淘汰中要劣中汰劣，通过定量计算更换掉损耗最大的旧变压器，即淘汰技术特性最劣者。

用相同的投入资金取得最大节电效果。

所以在电网改造和运行管理中旧变压器更新淘汰中，除考虑出厂年限外，还应通过定量计算，做到劣中汰劣。

当前我国推广的高效变压器主要是非晶态SBH15型和S13型、S11型，因此，老旧变压器更新的计算是以节能型的SBH15和S13型、S11型代替老旧变压器；而新型变压器选型的计算是以S11型代替S7型变压器。

由于配电变压器应用面大量广，所以我们选取10/0.4kV用户较经常使用的500kV A做典型实例运算。

下面案例中我们以总拥有费用(TOC)法比较变压器价格及其损耗费用。

（注：TOC方法是总和了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。

）
案例1
假设一城市居民用户15 年前安装一台额定容量为S7-500/10，500kV A 的油浸式变压器，按照变压器使用寿命20 年计算，该变压器还能继续运行5 年，用S11 变压器与其比较，以确定该变压器是否应该更换。

假设变压器的平均负载率为0.4。

采用TOC 计算法进行计算：
1）：确定相关的技术参数,见表1。

2）：确定相关的经济参数，见表2。

（表中变压器的初始费用仅供参考，在实际工程中应以厂家报价为准。

）
3）：根据用电性质，确定相关的运行参数，见表3。

其中变压器负载率、功率因数、年最大负载利用小时数、年最大负载损耗小时数选取典型值。

4）：分析计算
根据以上初始数据，代入下式进行计算
TOC=CI+（A×P0+B×Pk）/1000 （1）
式中：
TOC—变压器的总拥有费用，元；
CI—变压器设备的初始费用，元。

一般为变压器的采购价格；
P0—变压器额定空载损耗，W；
Pk—变压器额定负载损耗，W；
A—变压器单位空载损耗的等效初始费用，元/kW；
B—变压器单位负载损耗的等效初始费用，元/kW。

在不考虑供电网的附加损耗费用、平均年增量费用，以及假定变压器在经济使用
期内负载率不变的情况下，变压器综合能效费用计算表达式（1）可简化为
TOC=CI+ Kpv×E×（Hpy×P0+τ×β02×PK ）/1000 （2）
其中Kpv=｛1-1/（1+i）n｝/i
式中：
E—该变压器用户的平均销售电价，元/kWh；
n—变压器经济使用年限，一般取20 年；
Kpv—贴现率为i 的连续n 年费用现值系数；
（Kpv=｛1-1/（1+i）n｝/i
i—年贴现率，不低于同年期银行贷款利率值；
n—变压器经济使用年限，一般取20 年；）
Hpy—变压器的年带电小时数，通常取8760h；
τ—年最大负载损耗小时数，h；
β0—变压器的初始负载系数，标幺值。

本案例取0.4
结果见表4
5）：分析计算比较
通过上述计算可知，S11 的TOC 值低，说明其技术经济指标更佳，提前加速淘汰S7型变压器其投资可尽快收回，投资收回后，在变压器寿命期内总的节电效果明显，总经济效益增加，所以，应采用S11 变压器更换现有的S7 型变压器，加速高损耗老旧变压器更新换代。

小结：
在对现有旧变压器进行更新决策时，应将现有变压器可继续运行年限的
TOC 值与拟更新的新型变压器在该年限内的TOC 值进行比较，如现有变压器的TOC 值小，则不应被更换；反之，则应尽快予以更换。

2鼓励节能
随着节能降耗、落实科学发展观、转变经济增长方式、促进产业结构调整已成为全社会的共识，S11型、S13型及非晶合金变压器SBH15型等高效节能型变压器逐渐走到前台。

与高损耗变压器相比，节能型变压器初期投资费用较大，且随型号越高，其有效材料消耗越大，制造耗费工时越多，因而成本越高。

但采购变压器不能只看价格，应对总费用（TOC）进行评估，看其在寿命期内的总成本是否最低。

这也是国际上通用的方法。

在案例2中，我们对三种节能变压器作了对比。

案例2
假设一城市居民用户准备安装一台额定容量为500kV A 的油浸式变压器，在S11、S13、SBH15 三类型号的变压器中选择，变压器的平均负载率为0.4。

同样采用TOC 法进行分析如下：
1）：确定相关的技术参数,见表1。

2）：确定相关的经济参数，见表5。

（表中变压器的初始费用仅供参考，在实
际工程中应以厂家报价为准。

）
表5
3）：根据用电性质，确定相关的运行参数，见表6。

其中变压器负载率、功
率因数、年最大负载利用小时数、年最大负载损耗小时数根据用电行业选取典型值。

4）：分析计算
根据以上初始数据，代入案例1公式进行计算
TOC=CI+ Kpv×E×（Hpy×P0+τ×β02×PK ）/1000
结果见表7
5）：分析计算比较
通过上述计算可知，SBH15 的TOC 值最低，技术经济性更好。

相对于最佳方案SBH15，S11、S13 的TOC 值分别高出5521、3346 元。

结果说明，虽然SBH15 变压器的价格分别比S11、S13 分别高出28%和14%，但SBH15 变压器的空载损耗较低，每年因损耗而支出的电费比S11、S13 少。

从20 年的长期运行综合经济效益评判，最佳方案为SBH15，相对于S11、S13 的回收年限分别为7.5、7.4 年。

3 结论
综上所述，加速老旧变压器更新换代，并对新型变压器优中选优，大量节约了电量，不仅为企业创造显著的经济效益，同时也为社会大量节约资源和改善环境保护，是利在当代，功在千秋的大业。

注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看。