新能效标准下电力变压器全生命周期运行成本分析

新能效标准下电力变压器全生命周期运行成本分析

童飞龙

特变电工新疆新能源股份有限公司 新疆乌鲁木齐830011

摘要：随着国家绿色低碳节能要求越来越高，国内变压器制造厂商围绕节能、可靠性、全生命周期等绿色节能需要，制造出更低损耗要求的变压器，同时一些厂家也开发了一些新的变压器。电力变压器大都是单台订货、单台设计、单台制造，以销定产。其产品结构复杂，技术实现难度高，要求工艺制造过程精细。每一个产品的设计、制造过程就是一个产品的开发过程，设计周期和生产周期相对偏长，投入的成本相对较大, 存在设计复杂性、生产随机性、产品维护长期性三大难点。由于激烈的市场竞争导致企业不断让利于用户和目前原材料价格的不断上涨，挤压着企业的利润空间，从企业内部挖潜，向管理要效益，有效控制和降低产品成本，减少浪费，进而提升竞争力，成为当前迫切需要解决的问题。可以断言：以产品创新为特征的变压器企业，需要产品全生命周期管理。

关键词：变压器；全生命周期；管理  

全寿命周期成本是指设备在预期的寿命周期内，为其论证、研制、生产与保障以及退役所支付的所有费用之和。全寿命周期管理是从固定资产的长期经济效益出发，全面考虑固定资产的规划、购置安装、运行、维护、改造、更新直至报废的全过程，使生命周期相对成本最小的一种管理理念和方法。电气设备的设计寿命一般为30年，电力系统运行过程中的复杂工作环境给电气设备的各个部件带来的不可逆的影响，使得设备发生故障的概率大大提高，给变电站以及电网的安全运行带来隐患。对电力变压器信息化管理的现状，介绍了产品全生命周期管理的内涵，研究并实现了一种基于大型电力变压器产品的全生周期管理系统，该系统集成了技术资源管理系统、客户关系管理系统、企业资源计划系统，企业运行监控系统。该系统已经成功应用于天威保变（合肥）变压器有限公司，取得了良好的效果。

一、能效标准

2020版《能效标准》对变压器能效提出了更高要求。国家高度重视配电变压器节能降耗，基本上每7年标准一修编，大幅度提高能效等级，国家及地方各级“绿建标准”都要求应选择满足GB 20052能效标准的变压器，应至少选用符合3级能效标准及以上的变压器。按《变压器能效提升计划(2021—2023年)》设计时75％以上应选择l、2级能效的高能效变压器。1．1 2020版《能效标准》和2013版。2020版《能效标准》变压器空载损耗降幅更大。以1 250 kVA干变为例，1级能效变压器空载损耗降低了约20％(硅钢带)和30％(非晶合金)；负载损耗方面，1级能效的非晶合金变压器已要求负载损耗与硅钢相同(降低约5％)；对于1级能效硅钢变压器，新旧能效标准负载损耗要求相同；对于2级能效硅钢变压器，2020版《能效标准》负载损耗降低了约10％，2级能效非晶合金变压器同样降了10％。以往设计选用最多、满足2013版《能效标准》1级能效的sC(B)13干变仅达到2020版标准的3级能效(空载损耗比2级能效多了5％，85 w)。2020版《能效标准》和2013版都增加了非晶合金材料的变压器；同能效等级的变压器，非晶合金空载损耗只有硅钢的30％一40％；2013版《能效标准》非晶合金变压器1级能效的负载损耗要求略高于硅钢变压器，而2020版《能效标准》两者的负载损耗要求相同，说明非晶合金变压器又有新的技术进步。同容量、不同绝缘系统温度等级的变压器，负载损耗要求也不同，如无特殊要求通常情况下可选择绝缘等级为F级(120℃)的变压器。全国变压器标准化技术委员会2020年11月召开标委会会议，鉴于2020版《能效标准》已经发布。

二、基于大型电力变压器产品的全生命周期管理系统

PLM是一种企业信息化的商业战略。它实施一整套的业务解决方案，把人、资源、过程和信息有效地集成在一起，作用于整个企业，产品从诞生到报废的全生命周期。PLM是一种先进的企业信息化思想，它让人们思考在激烈的市场竞争中，如何用最有效的方式和手段来为企业增加收入和降低成本。PLM是企业面对客户和市场，快速重组产品每个生命周期中的组织结构、业务过程和资源配置，从而使企业实现整体利益最大化的先进管理理念。产品全生命周期管理系统（PLMS）是支持企业实施PLM技术的计算机软件系统。

1、产品全生命周期信息系统集成

（1）技术资源管理系统。建立统一的产品数据管理平台，整合与产品设计、制造相关的产前准备信息、产中信息、产后信息，将这些信息以产品项目管理为主线统一进行管理，构筑产品技术资源管理平台。在此平台的安全机制控制下，围绕产品设计全过程，技术人员共享企业技术资源，充分满足用户需求的情况下，快速完成产品的设计开发工作。同时产品的设计信息将直接进入到企业的生产制造环节，与供应链上的采购、生产、销售、商务各个环节联系起来，从而简化了流程、缩短产品交货周期。该系统嵌入了CAD（计算机辅助设计）和其他文档管理软件，建立了CAE（计算机辅助工程）数据接口，CAPP（计算机辅助工艺过程设计）作为技术资源管理系统的组成部分达到了变压器行业应用标准。1)工作流程管理：电气设计、结构设计、工艺会签及等工作均采用在系统中下达任务，整个设计过程中各环节完工转交后系统自动进行完工汇报。设计过程结束取决于最后设计环节责任人在审批流程中的确认，系统自动归档。2)建立材料定额的计算模型，自动生成材料定额数据。3)为配合特殊结构的变压器产品制造，需要设计和制造专用设备或工具，其过程同结构设计过程。4)图文档管理实现图文档的归档和日常维护、对早期图纸的扫描和归档、图纸的分发和查询图纸赋权等一系列的工作。其中，图纸分发是根据工艺路线划分，自动将整套图纸分发到采购部门和生产车间；查图赋权则是根据对非生产图纸的查图申请，进行赋权，实现远程查图的目的。5)对改版后的图纸进行改版标记，其物料号与改版前的物料号有所区别，便于生产过程中的识别。

（2）客户关系管理系统。以客户为中心构成的CRM系统包括：客户及竞争对手信息管理、项目跟踪、招投标管理、合同管理、应收账款管理、文档管理、生产进度监控、货物运输、售后服务管理、综合分析等模块。由于CRM系统与TRS系统集成，使得招标信息直接进入设计、采购、财务等部门，针对招标文件提交设计方案，计算原材料价格，核算三项费用后生成投标方案。同时针对指定期限可进行中标率的计算，对竞争对手及竞标价格进行分析，找出未中标原因，以便工作改进。

2、ERP系统。与TRS紧密集成，TRS中的产品数据和图纸作为ERP系统的数据源贯穿其中，根据产品订货情况，在进行粗能力计算后可制定远期生产计划，根据工艺路线和生产能力（人力、设备等）自动生成生产计划以及物料需求计划；计算物料需求计划时参考库存物料占用情况，以及安全库存、最小库存情况等。物流管理系统则根据物料需求计划和采购期量生成采购计划，通过审批流程生成采购订单实现采购、到货检验、入库、根据生产作业计划生成物料配送清单实现物料配送；我公司在生产岗位上进行计算机统一联网，可在各工序岗位上进行完工汇报，以物料检验合格作为完工标志。根据生产完工情况，可进行单台、多台产品、在制品的实时成本核算；人力资源管理系统包括人事管理和薪酬管理两部分。员工考勤来自一卡通，每日以出勤情况计算人力成本，并自动分摊到单台产品。

3、企业运行监控系统。统计企业实际经营情况，如：市场营销状况、财务报表的数据分析、人力资源情况、生产情况对照企业经营计划，给出企业领导一个非常直观的数据曲线，对这些数据可进行深入挖掘，找出企业的经营瓶颈，以便更加有的放矢。

PLMS的实现为大型电力变压器制造业建立统一的全生命周期管理平台，较好的解决了有效控制和降低产品成本，减少浪费，从而提升自身竞争力。大大提高了工作效率，缩短了变压器生产周期，对该公司产生了巨大的经济效益。因此，PLMS的实现对变压器制造业具有深远的意义。

参考文献：

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[3] 王建民,杨建峰,张力.产品全生命周期管理技术[J].机械设计与制造,2019（9）.

[4] 唐金权，赵春艳.制造企业产品全生命周期管理[J].现代制造工程,2018（12）.