计及全寿命周期成本的主变压器检修方案研究

计及全寿命周期成本的主变压器检修方案研究

白丽芝

国网山西省电力公司太原供电公司变电检修室 ，山西省太原市 030000

摘要：主变压器作为电网运行的主设备之一，它的可靠运行很大程度上影响到电网的稳定程度。为了降低因主变压器故障概率攀升而导致的电网停电风险，需要定期展开检修工作。检修工作时制定合理检修策略，不仅能有效消除主变压器部件缺陷，降低主变压器故障概率，还能有效降低（30～60）%高昂的检修维护成本。

关键词：全寿命周期成本；主变压器；检修方案

引言

变压器在电力系统中担任着电力传输以及能量转换的极其重要的角色。近年来电网与经济得到了飞速发展，同时工业生产与人民生活对供电的可靠性及安全性要求逐渐提高，对变压器的投入费用、正常运行以及故障维护费用也相应增加，致使其在寿命周期内的成本花费大幅上升，这就需要对电力变压器进行基于全寿命周期成本的检修决策研究，在确保变压器安全可靠运行的前提下，确定最优检修决策，耗费最低成本，获得最大经济效益。

1全寿命周期成本概述

全寿命周期成本指大型设施或系统在规定时间里工作，所获得的直接和间接的，单一和反复等成本资金，是这些系统或设施在开发、制造、应用、保养和检修的时候所具有的不同的总的费用。通过对全寿命周期成本的整理，能够帮助检修人员在明确检修计划的时候，确定检修成本控制的基础程序和工作核心，加强检修策略构件的合理性。对于全寿命周期成本来说，大致包含了以下几个:第一，初始投入成本表示的是变压器在运行之前所产生的一系列费用;第二，运行维护成本表示的是变压器在整个寿命周期中为了确保变压器健康工作所出现的全部维护成本;第三，故障成本又分为故障维修成本和故障损耗成本;第四，退役成本表示的是在变压器全寿命周期完后拆卸、回收等处理成本，以及电力变压器推出时候中残值的负值，依照相应的规定得知，变压器的寿命周期结束后残值大概是变压器置办费的0．05，清理费费率是设施安装费的0．32。通过整理这些全寿命周期成本可以使得电力企业管理人员和设备检修人员能够对全寿命周期成本有一个清晰的认识，能够有效地为其指明之后的全寿命周期成本的电力变压器检修策略构建方向。

2计及全寿命周期成本的主变压器检修方案

安排主变压器的检修时，首先依据南方电网公司《设备状态评价与风险评估技术导则》给出风险评估模型计算后，排定检修次序。但该导则只能计算主变压器在正常状态、注意状态、异常状态和严重状态下的4种平均故障概率，不能将每一状态评分值与故障概率关联。根据国家电网公司于2008年发布的《输变电设备风险评估导则》可以计算主变压器每一状态分值下的故障概率，但是此方法按指数拟合可能会出现设备故障概率超过100%的荒谬结果。为解决此类问题，国家电网公司在2013年颁布了企业标准Q/GDW1903-2013输变电设备风险评估导则，对计算方法有了很大改进，但由于涉及全部输变电设备，考虑因素很多，计算模型极其复杂，对于变压器检修只有指导意义，直接应用是有难度的。为与工程实际接轨，风险评估沿用南方电网公司导则，但故障概率计算采用Q/GDW1903-2013中更为合理的方法，避免了拟合误差。排定次序后，需要结合主变压器的LCC选择合理的检修方式，根据目前变电站主变压器运维检修的实际情况，提出三种待选检修方式（带电检修、小修和大修）。LCC是指设备在规划、设计、制造、购置、安装、运行、维护、改造、更新直到报废的整个寿命过程中所有的费用。在一个现代化管理的企业中，对于设备LCC的概念已经建立，并广泛用于招标采购、更新维护、退役处置等方面。故采用LCC作为检修决策中的经济性指标。由于AHP在处理复杂决策问题上的实用性和有效性，最后建立AHP模型将检修后风险值和LCC有效结合，以提高检修时的经济效益为目标，将LCC技术充分运用到检修当中，提出兼顾检修风险和成本的最优决策方案。

3故障主变压器检修方式判断

3.1 LCC在主变压检修中的应用

对主变压器检修而言，LCC理论从经济性的角度出发，能够降低检修成本。LCC可以表达为：

LCC=CI+CO+CM+CF+CD（1）

式中：LCC—全寿命周期成本；CI—投资成本；CO—运行成本；CM—检修维护成本；CF—故障成本；CD—退役处置成本。

在上述表达式中，主变压器的初始投资成本CI（包括购置费、安装调试费等）、运行成本CO（包括日常巡检费用、设备能耗费用等）、退役成本CD基本是固定不变的（或不随检修方式而变动），随检修方式变化的成本主要是检修维护成本CM和故障成本CF两项。因此，在主变压器检修中主要考虑这两项成本，LCC费用计算只考虑CM和CF之和[10]。检修维护成本CM包括带电检修费用、单次小修或单次大修费用，按各电力公司统计数据取值。故障成本CF按可公式（7）计算。

CF=CF₁+CF₂（2）

CF₁=P_after×C₁（3）

CF₂=P_after×C₂（4）

式中：CF—故障成本；CF₁—故障检修费用；CF₂—故障损失费用；C₁—现场故障修复费用；C₂—停电损失费用，均根据各电力公司统计数据确定；Pafter—主变压器检修后的故障概率。

3.2 AHP在主变压器检修决策方案中的应用

AHP是将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法，已经广泛应用于各个领域的决策问题当中。依据该方法对主变压器检修问题进行决策研究，具体步骤如下：

（1）建立递阶层次结构。针对检修决策问题选取适当目标层、准则层和方案层。通过建立的递阶层次结构，可以使检修决策问题更加系统化、条理化、层次化。其中，风险评估、故障概率计算及LCC分析可以分别计算三种待选检修方式后的风险值及LCC费用。

（2）构造两两比较判断矩阵，以A表示目标，ui、uj（i，j=1，2，…，n）表示因素，uij表示ui对uj的相对重要性数值，用1-9比例标度法确定并由uij组成A-U判断矩阵P。

（5）

用比例标度将决策者的判断量化，这一步直接影响决策结果。由于本模型中准则层指标均为变化量，因此需要引入数量性指标的比例标度计算方法，按式（6）确定比例标度，从而构造判断矩阵进行比较。

（6）

式中：bij—标度函数；k—全部元素中，P指标的最大值与最小值之比；b—与k相对应的元素相对重要程度标度；p—调整系数。当选取准则为指标值越大越好时，取值1；反之取为-1。

（3）依据判断矩阵计算单一准则下元素的相对权重及一致性检验。

（4）层次总排序。分别得到带电检修、小修和大修三种方案对目标层的合成权重，并进行排序，选取权重最大的检修方案，为主变压器的检修决策提供依据。

结语

由于变压器全寿命周期成本分析中参数不确定性大、影响因素众多，未考虑实际情况下其他相关设备或者不确定因素的影响。使用的变压器的故障率函数依然是基于历史数据拟合出的函数表达式，探索出更加精确合理的故障率计算方法以及如何平衡经济性和可靠性是以后研究的重点。

参考文献

［1］周博．基于风险评估和成本分析的变压器维修策略研究［J］．电工电气，2019(5):12-16．

［2］袁诚．基于电力设备全寿命周期成本最优的检修策略研究［J］．电子测试，2017(15)．

［3］焦燕萍．基于数据分析大型油浸电力变压器精益化检修策略［J］．科学与信息化，2017(17)．

［4］Q/GDW1903-2013，输变电设备风险评估导则［S］.