摘要：本文首先闡述了“總擁有費用法”即全壽命周期法的定義，結(jié)合地鐵實際負荷特點，通過對南昌市軌道交通2號線一期工程實際情況的介紹，提出采用全壽命周期法選擇地鐵系統(tǒng)的整流、動力及主變壓器，以達到降低損耗、減少成本的效果。

　　關(guān)鍵詞：全壽命周期,變壓器,軌道交通,一期工程,職稱論文網(wǎng)

　　城市地鐵供電系統(tǒng)白天和夜晚的負荷差別很大。但目前，通常都是按照既有的標準和規(guī)范來規(guī)定變壓器參數(shù)規(guī)格的，即按照通用電力負荷特點來選擇變壓器，并沒有完全考慮到地鐵負荷的實際情況，在購置變壓器時，只注重設(shè)備報價而沒有采用全壽命周期成本法合理選擇變壓器，使得變壓器全壽命周期的整體成本被夸大。雖然近幾年業(yè)內(nèi)開始重視并著手研究損耗造成運營成本的增加，但是對變壓器初始設(shè)備成本和全壽命周期運營成本的綜合研究還不夠成熟。

　　1 選擇變壓器的總擁有費用法

　　總擁有費用法(Total Owning Cost)簡稱為TOC法，也就是全壽命周期法、全壽命周期成本法或全壽命價格法，是指變壓器初始投資及在其運行使用期間空載損耗及負載損耗的等效初始費用的總和，該費用涉及了變壓器初始投資和在運行使用期間將要支付的電氣損耗費用。簡單地說指變壓器設(shè)備在整個使用周期內(nèi)的總費用，包括設(shè)備初始購價、維修養(yǎng)護及運營損耗費用。TOC法是通過對不同型號變壓器涉及到的總擁有費用值進行分析比較后，從中選取最少總費用對應(yīng)的方案，將其作為選擇最合理變壓器的依據(jù)。利用TOC法來選擇經(jīng)濟能效較為合理的變壓器是現(xiàn)階段國際比較先進同時使用比較多的方法。

　　2 全壽命周期成本法選擇變壓器實例分析

　　南昌市軌道交通2號線一期工程線路總長約23.3km，均為地下線，設(shè)站21座(其中6座換乘站)，平均站間距約1.11km，并在高速客運西站西南側(cè)設(shè)置紅角洲車輛段與綜合基地。為確保項目符合國家、地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策及有關(guān)節(jié)能降耗規(guī)定，南昌市軌道交通2號線一期工程有針對性對所涉及的系統(tǒng)進行全面分析，制定相應(yīng)有效的的節(jié)能措施，其中最重要的措施之一就是采用全壽命周期成本法選擇變壓器降低損耗，下面就該措施進行具體分析：

　　2.1 變壓器能效評價方法

　　判斷各種變壓器的經(jīng)濟性和能效性，運用總擁有費用法(TOC)，將變壓器初始購置費用和其在經(jīng)濟使用周期內(nèi)將要支付的電氣損耗費用綜合考慮進去。

　　變壓器的總擁有費用(TOCEFC)包括變壓器的初始費用(CI)、空載損耗的等效初始費用(P0EFC)和負載損耗的等效初始費用(PKEFC)，其計算表達式為：

　　TOCEFC=CI+A×P0’+B×PK’

　　其中，CI：變壓器初始費用，包括設(shè)備價格、運輸、安全等費用，單位：元;P0EFC：變壓器空載損耗的等效初始費用，單位：元;PKEFC：變壓器負載損耗的等效初始費用，單位：元;P0’：變壓器空載損耗，單位：瓦;PK’：滿載參考溫度時負載損耗，單位：瓦;A：單位空載損耗的等效初始費用，單位：元/瓦;B：單位負載損耗的等效初始費用，單位：元/瓦。

　　2.2 A、B系數(shù)計算

　　(1)單位空載損耗等效初始費用(A)

　　系數(shù)A(元/W)和電價有最緊密的關(guān)系，其計算式為：

　　A=kpv×Ee×Hpy/1000

　　其中，kpv：貼現(xiàn)率為i并記及通貨膨脹率a的連續(xù)n年的年費用現(xiàn)值系數(shù);Ee：變壓器用戶支付的單位電度費用，元/千瓦時;Hpy：變壓器每一年帶電的時間數(shù)，一般是8760小時。

　　變壓器壽命分別取20年和30年，單位電度費用取0.74元/千瓦的情況下，計算得出對應(yīng)的A20，A30分別為：

　　A20=73.101(元/W)

　　A30=87.259(元/W)

　　(2)單位負載損耗等效初始費用(B)

　　系數(shù)B(元/W)不但受電價影響，還受變壓器所帶負荷的負載特征影響，其計算式為：

　　B=kpv×Ee×(τ1×β12+τ2×β22+…+τn×βn2)×kt/1000

　　其中，β1，β2，…，βn:變壓器負載系數(shù);τ1，τ2，…，τn：對應(yīng)于β1，β2，…，βn的小時數(shù);kt：變壓器的溫度校正系數(shù)。

　　整流變壓器、動力變壓器以及主變壓器B值確定時，因為它們各自負荷情況不一樣，其負荷率也就不一樣，因此需分別考慮。

　　整流變壓器的壽命取20年：B20=9.08(元/W)

　　整流變壓器的壽命取30年：B30=13.1(元/W)

　　動力變壓器的壽命取20年：B20=3.623(元/W)

　　動力變壓器的壽命取30年：B30=4.325(元/W)

　　2.3 變壓器結(jié)構(gòu)型式的確定

　　由上述得到的A、B值和不同損耗時各種變壓器的價格，來得出TOC費用值，以此判斷選用何種結(jié)構(gòu)型式的變壓器。

　　(1)整流變壓器

　　不同損耗時整流變壓器TOC值分別見下兩表：

　　表1中I組數(shù)據(jù)為損耗小而初始價格高的變壓器，表2中II組數(shù)據(jù)為初始價格低而損耗大的變壓器，通過計算結(jié)果的對比可以看出，對于整流變壓器，損耗小而初始價格高的變壓器TOC值比初始價格低而損耗大的變壓器的TOC值小。

　　因此，整流變壓器選擇損耗小、初始價格高的變壓器較合適。

　　(2)動力變壓器

　　運用和上述整流變壓器一樣的分析手段，得出不同損耗的兩組變壓器的TOC費用值如下兩表所示。

　　從以上兩表格同樣可以看出，動力變壓器選擇損耗小、初始價格高的變壓器較合適。

　　2.4 節(jié)能及經(jīng)濟分析

　　在采用損耗小、初始價格高的變壓器后，在設(shè)計壽命期限內(nèi)，可節(jié)省損耗費用如下表所示。

　　從表中可以看出，采用損耗小、初始價格高的變壓器后，每年可節(jié)省有功電能約106.65萬千瓦時。當變壓器設(shè)計壽命按20年計算時，在整個運營期限內(nèi)，可節(jié)省有功電能約2133萬千瓦時，節(jié)省投資421萬元;當變壓器設(shè)計壽命按30年計算時，可省有功電能約3200萬千瓦時，節(jié)省投資542萬元。

　　3 結(jié)束語

　　地鐵供電系統(tǒng)負荷具有特殊性，如果按照現(xiàn)行規(guī)范和標準來選擇變壓器，難以達到經(jīng)濟節(jié)約、節(jié)能減耗的目的，為此，可以考慮選擇采用全壽命周期成本法來進行變壓器的選擇，通過上述一系列計算，可以看出TOC法選擇變壓器是比較適合軌道交通的。

　　參考文獻：

　　[1]蔡波.用全壽命周期成本法選擇地鐵變壓器[J].電氣化鐵道.2005(5)

　　[2]王玉忠.基于全壽命周期理論的變壓器選型研究[J].中小企業(yè)管理與科技.2012(33)