时间：2013年07月31日 分类：推荐论文 次数：
摘要：本文首先阐述了“总拥有费用法”即全寿命周期法的定义，结合地铁实际负荷特点，通过对南昌市轨道交通2号线一期工程实际情况的介绍，提出采用全寿命周期法选择地铁系统的整流、动力及主变压器，以达到降低损耗、减少成本的效果。
关键词：全寿命周期,变压器,轨道交通,一期工程,职称论文网
城市地铁供电系统白天和夜晚的负荷差别很大。但目前，通常都是按照既有的标准和规范来规定变压器参数规格的，即按照通用电力负荷特点来选择变压器，并没有完全考虑到地铁负荷的实际情况，在购置变压器时，只注重设备报价而没有采用全寿命周期成本法合理选择变压器，使得变压器全寿命周期的整体成本被夸大。虽然近几年业内开始重视并着手研究损耗造成运营成本的增加，但是对变压器初始设备成本和全寿命周期运营成本的综合研究还不够成熟。
1 选择变压器的总拥有费用法
总拥有费用法(Total Owning Cost)简称为TOC法，也就是全寿命周期法、全寿命周期成本法或全寿命价格法，是指变压器初始投资及在其运行使用期间空载损耗及负载损耗的等效初始费用的总和，该费用涉及了变压器初始投资和在运行使用期间将要支付的电气损耗费用。简单地说指变压器设备在整个使用周期内的总费用，包括设备初始购价、维修养护及运营损耗费用。TOC法是通过对不同型号变压器涉及到的总拥有费用值进行分析比较后，从中选取最少总费用对应的方案，将其作为选择最合理变压器的依据。利用TOC法来选择经济能效较为合理的变压器是现阶段国际比较先进同时使用比较多的方法。
2 全寿命周期成本法选择变压器实例分析
南昌市轨道交通2号线一期工程线路总长约23.3km，均为地下线，设站21座(其中6座换乘站)，平均站间距约1.11km，并在高速客运西站西南侧设置红角洲车辆段与综合基地。为确保项目符合国家、地方产业结构调整政策及有关节能降耗规定，南昌市轨道交通2号线一期工程有针对性对所涉及的系统进行全面分析，制定相应有效的的节能措施，其中最重要的措施之一就是采用全寿命周期成本法选择变压器降低损耗，下面就该措施进行具体分析：
2.1 变压器能效评价方法
判断各种变压器的经济性和能效性，运用总拥有费用法(TOC)，将变压器初始购置费用和其在经济使用周期内将要支付的电气损耗费用综合考虑进去。
变压器的总拥有费用(TOCEFC)包括变压器的初始费用(CI)、空载损耗的等效初始费用(P0EFC)和负载损耗的等效初始费用(PKEFC)，其计算表达式为：
TOCEFC=CI+A×P0’+B×PK’
其中，CI：变压器初始费用，包括设备价格、运输、安全等费用，单位：元;P0EFC：变压器空载损耗的等效初始费用，单位：元;PKEFC：变压器负载损耗的等效初始费用，单位：元;P0’：变压器空载损耗，单位：瓦;PK’：满载参考温度时负载损耗，单位：瓦;A：单位空载损耗的等效初始费用，单位：元/瓦;B：单位负载损耗的等效初始费用，单位：元/瓦。
2.2 A、B系数计算
(1)单位空载损耗等效初始费用(A)
系数A(元/W)和电价有最紧密的关系，其计算式为：
A=kpv×Ee×Hpy/1000
其中，kpv：贴现率为i并记及通货膨胀率a的连续n年的年费用现值系数;Ee：变压器用户支付的单位电度费用，元/千瓦时;Hpy：变压器每一年带电的时间数，一般是8760小时。
变压器寿命分别取20年和30年，单位电度费用取0.74元/千瓦的情况下，计算得出对应的A20，A30分别为：
A20=73.101(元/W)
A30=87.259(元/W)
(2)单位负载损耗等效初始费用(B)
系数B(元/W)不但受电价影响，还受变压器所带负荷的负载特征影响，其计算式为：
B=kpv×Ee×(τ1×β12+τ2×β22+…+τn×βn2)×kt/1000
其中，β1，β2，…，βn:变压器负载系数;τ1，τ2，…，τn：对应于β1，β2，…，βn的小时数;kt：变压器的温度校正系数。
整流变压器、动力变压器以及主变压器B值确定时，因为它们各自负荷情况不一样，其负荷率也就不一样，因此需分别考虑。
整流变压器的寿命取20年：B20=9.08(元/W)
整流变压器的寿命取30年：B30=13.1(元/W)
动力变压器的寿命取20年：B20=3.623(元/W)
动力变压器的寿命取30年：B30=4.325(元/W)
2.3 变压器结构型式的确定
由上述得到的A、B值和不同损耗时各种变压器的价格，来得出TOC费用值，以此判断选用何种结构型式的变压器。
(1)整流变压器
不同损耗时整流变压器TOC值分别见下两表：
表1中I组数据为损耗小而初始价格高的变压器，表2中II组数据为初始价格低而损耗大的变压器，通过计算结果的对比可以看出，对于整流变压器，损耗小而初始价格高的变压器TOC值比初始价格低而损耗大的变压器的TOC值小。
因此，整流变压器选择损耗小、初始价格高的变压器较合适。
(2)动力变压器
运用和上述整流变压器一样的分析手段，得出不同损耗的两组变压器的TOC费用值如下两表所示。
从以上两表格同样可以看出，动力变压器选择损耗小、初始价格高的变压器较合适。
2.4 节能及经济分析
在采用损耗小、初始价格高的变压器后，在设计寿命期限内，可节省损耗费用如下表所示。
从表中可以看出，采用损耗小、初始价格高的变压器后，每年可节省有功电能约106.65万千瓦时。当变压器设计寿命按20年计算时，在整个运营期限内，可节省有功电能约2133万千瓦时，节省投资421万元;当变压器设计寿命按30年计算时，可省有功电能约3200万千瓦时，节省投资542万元。
3 结束语
地铁供电系统负荷具有特殊性，如果按照现行规范和标准来选择变压器，难以达到经济节约、节能减耗的目的，为此，可以考虑选择采用全寿命周期成本法来进行变压器的选择，通过上述一系列计算，可以看出TOC法选择变压器是比较适合轨道交通的。
参考文献：
[1]蔡波.用全寿命周期成本法选择地铁变压器[J].电气化铁道.2005(5)
[2]王玉忠.基于全寿命周期理论的变压器选型研究[J].中小企业管理与科技.2012(33)