1.3. Экономическая оценка рассчитанного трансформатора

При проектировании отдельного трансформатора, входящего в уже известную серию, или при проектировании новой серии трансформаторов весьма существенной является правильная оценка всех рассматриваемых вариантов рассчитанного трансформатора и выбор оптимального варианта. Важнейшим критерием для определения оптимального варианта в настоящее время считается экономическая эффективность вновь спроектированного трансформатора по сравнению с существующим или одного из вариантов по сравнению с другими вариантами. При определении экономической эффективности трансформатора должны быть учтены как затраты, связанные с его изготовлением, - заводская себестоимость или оптовая цена, так и затраты на эксплуатацию этого трансформатора в течение определенного промежутка времени его работы в сети. Из затрат на эксплуатацию наибольшее значение имеет стоимость потерь активной и реактивной мощности в трансформаторе, потому что эти затраты обычно достаточно велики и различны для разных вариантов трансформатора, в то время как затраты на уход за маслом, содержание персонала подстанции и ряд других являются одинаковыми для всех вариантов каждого трансформатора.

 При проектировании отдельного трансформатора, отвечающего в отношении номинальной мощности и напряжений обмоток, а также параметров холостого хода и короткого замыкания требованиям ГОСТ или технических условий на существующую серию, т.е. имеющего определенные потери холостого хода и короткого замыкания, а также требующего определенной реактивной мощности, экономическая оценка может быть произведена путем простого сравнения себестоимости или цен рассчитанного и существующего трансформаторов. Более экономичным будет трансформатор с меньшей себестоимостью или ценой.

Если рассчитанный трансформатор отличается по параметрам холостого хода и короткого замыкания от серийного или ведется проектирование нескольких вариантов с различными параметрами, например при проектировании серии,. то приходится сравнивать трансформаторы, неравноценные в эксплуатационном отношении. В этом случае добиваются получения не наиболее дешевого трансформатора, а наиболее дешевой трансформации энергии, т.е. трансформатора, у которого первоначальные капитальные вложения в трансформаторную установку в сумме с текущими затратами на эксплуатацию этой установки за определенный промежуток времени будут минимальными.

Немаловажное значение при выборе оптимального варианта имеет также обеспечение возможно большей надежности и ремонтоспособности трансформатора. Оценка этих качеств может быть произведена после разработки конструкции и технологии изготовления трансформатора.

Экономическая оценка вновь спроектированных трансформаторов может производиться на разных стадиях проектирования - на предварительном проектировании новой серии, когда рассматривается большое число различных вариантов и выбирается один из них для детального расчета, на стадии детального расчета одного трансформатора до разработки конструкции, после предварительной и после окончательной разработки конструкции. На каждой из этих стадий проектирования может быть использована та или иная наиболее подходящая для данного случая методика определения экономической эффективности.

Одним из элементов экономической оценки является определение себестоимости или цены трансформатора. Наиболее точным можно считать определение себестоимости или цены, проводимое после окончательной разработки конструкции и технологии изготовления трансформатора на основе использования полной калькуляции с учетом всех реальных затрат на освоение и развитие его производства. На более ранних стадиях проектирования приходится использовать приближенные методики, позволяющие произвести оценку себестоимости или цены трансформатора на

основании учета расхода основных (или только активных) материалов с ориентировочным определением других расходов. Рассмотрим некоторые приближенные методики, применяемые на разных стадиях проектирования.

При проектировании отдельного трансформатора или новой серии трансформаторов обычно возникает необходимость в экономическом сравнении различных вариантов этого проекта или сравнении одного или нескольких вариантов этого проекта с существующим или ранее спроектированным трансформатором. При таком сравнении следует себестоимость или цену для всех сравниваемых вариантов рассчитывать по одной и той же методике. Недопустимо, например, для одного варианта или трансформатора определять цену приближенным методом, а для другого находить ее по прейскуранту.

Одним из методов выбора варианта решения, оптимального в экономическом отношении, является метод срока окупаемости дополнительных капитальных вложений, который заключается в сопоставлении разности капитальных вложений двух вариантов K2 и К1 с экономией на ежегодных издержках И1 — И2. Сроком окупаемости Т называется следующее выражение (если К2 > К1 и И2< И1):

 Т = (К2 – К1 ) / (И1 – И2 ). (1.1.)

Вариант 2 с большими капитальными вложениями считается экономически выгодным, если дополнительные капитальные вложения K2 - K1 окупаются экономией на ежегодных издержках И₁ — И₂ в течение срока меньшего, чем нормативный срок окупаемости, принимаемый в настоящее время для силовых трансформаторов общего назначения ТH=6,7 года, т.е. если T  TH.

Более удобным для расчетов является определение и сравнение не сроков окупаемости, а приведенных годовых затрат 3.

Приведенными затратами 3, отнесенными к одному году, называются выражения типа К1 Ен + И1 ; К2Ен+И2 и т.д., рассчитанные для каждого варианта. При этом ЕН=1/ТН, т.е. Ен = 1/6,7 = 0,15, называется нормативным коэффициентом эффективности дополнительных капитальных вложений. Наиболее экономически выгодным будет вариант с наименьшим значением 3.

Приведенные годовые затраты на трансформаторную установку могут быть подсчитаны по формуле

3 = Ен Ктр + За + 3ХРХ + 3КРК + 3PQP; (1.2)

здесь Ктр — себестоимость или оптовая цена трансформатора, руб.; За - затраты на амортизационные годовые отчисления, руб/год; Зх и Зк - годовые затраты, руб/(кВт-год), связанные с покрытием не зависящих от нагрузки потерь холостого хода (Рх, кВт) и изменяющихся с нагрузкой потерь короткого замыкания (Рк, кВт); Зр - годовые затраты, руб/(квар-год), на компенсацию реактивной мощности (Qp) трансформатора; Зр - может быть принято по табл. 1.3; Qр - реактивная мощность, определяется как сумма реактивных мощностей холостого хода и короткого замыкания, квар:

(1.3)

где S - номинальная мощность трансформатора, кВ•А,

В (1.2) выражение Ен Ктр + За может быть заменено формулой

Ен Ктр + За = Ктр (Ен +Uа );        (1.4)

здесь Ктр - себестоимость или оптовая цена трансформатора, руб.; Е_н =0,15 - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; Uа = 0,064 - нормативные амортизационные годовые отчисления.

Таким образом,

Ен Ктр + За = 0,214Ктр.      (1.5)

Себестоимость или оптовая цена трансформатора Ктр может быть определена одним из методов, описанных далее. Во избежание существенных ошибок необходимо при сравнении двух и более различных вариантов пользоваться для определения Ктр одним и тем же методом для всех вариантов.

Метод приведенных годовых затрат является наиболее удобным и приемлемо точным для оценки экономической эффективности при предварительном расчете новых серий трансформаторов, когда еще до детального расчета проектируемых трансформаторов необходимо выбрать наиболее экономичный вариант на основе сравнения стоимостей активных материалов и потерь энергии в трансформаторе, отнесенных к определенному промежутку времени, для различных вариантов расчета.

При сравнении различных вариантов могут не подсчитываться и не включаться в расчет капитальные затраты или годовые издержки, заведомо одинаковые или мало раз- личающиеся для всех сравниваемых вариантов. Поэтому в формуле для расчета затрат не учтены затраты на транспортировку трансформатора к месту установки, установку, монтаж и некоторые другие. Для сухих трансформаторов можно ограничиться расчетом стоимости активной части — остова с обмотками, не включая стоимости защитного кожуха и других деталей, а для всех трансформаторов масляных и сухих следует включать в годовые издержки только стоимость потерь активной и реактивной мощности, не учитывая других эксплуатационных расходов, остающихся одинаковыми для всех рассматриваемых вариантов.

Определение удельных годовых затрат на покрытие 1 кВт годовых потерь холостого хода и короткого замыкания З_х и З_к производится по себестоимости электрической энергии в энергосистеме с учетом необходимых капиталовложений в электростанции и сети, добычу и транспорт топлива. При определении З_х и З_к должны также учитываться: место трансформатора в сети - число ступеней трансформации напряжения от станции до трансформатора и потери на этих ступенях; число часов включения трансформатора в сеть в течение года Т_в; приведенное число часов потерь в год Т_п, зависящее от места установки трансформатора, его назначения и характера графика нагрузки, и коэффициент, учитывающий попадание переменных потерь в максимум нагрузки системы, а также степень нарастания нагрузки по годам.

При определении годовых затрат 3 по (1.2) можно пользоваться табл. 1.3, в которой для трансформаторов разных мощностей, классов напряжения и назначения приведены нормативные значения З_х и З_к с учетом числа часов включения те для постоянных потерь рх и часов потерь Т_п для переменных потерь Р_к.

Таблица 1.3. Удельные годовые затраты Зх, Зк и Зр, руб/(кВт-год), для расчета по (1.2)

Группы трансформаторов	Мощность, кВ•А	Класс напряжения, кВ	Годовое время, ч			Зх , руб.	Зк , руб.	Зр , руб.
			Включения	Максимальных потерь	Номинальных потерь	(кВт год)	(кВт год)	(квар год)
Понижающие распределительных сетей	До 630	6 – 35	8000	1200	590	102	25	2,9
Понижающие распределительных сетей	1000 и более	6 – 35	8200	5500	2700	96	33,0	2,9
Понижающие	Всех мощно-стей	110 – 220	8500	4100	2000	96	26,7	1,6
Понижающие и автотрансформаторы связи на электростанциях	То же	220 и выше	8700	4100	1800	91	23,0	1,0
Повышающие и автотрансформаторы электростанций	“ “	35 и выше	8000	5000	4500	85	55,6	-
Собственных нужд электростанций	“ “	Всех напряжений	8000	5000	4000	85	49,5	-

Потери холостого хода Р_х, кВт, короткого замыкания Рк, кВт, подставляются в формулу затрат из проекта трансформатора.

После определения затрат для всех сравниваемых вариантов полученные значения затрат сравниваются. Наиболее экономичным считается вариант с наименьшими годовыми затратами. При расчете отдельного трансформатора и проектировании новой серии для каждого варианта расчета необходимо определять себестоимость или оптовую цену трансформатора. При этом в различных случаях приходится пользоваться разными более точными или в той или иной степени приближенными методиками расчета себестоимости или цены.

В условиях завода себестоимость трансформатора определяется после выполнения рабочих чертежей и разработки технологии его изготовления путем точной калькуляции всех прямых и косвенных затрат (на материалы, заработную плату производственных рабочих, цеховые, общезаводские и другие расходы). Такая калькуляция служит обычно основанием для расчета и утверждения цены трансформатора.

Заводская калькуляция себестоимости трансформатора выполняется на основании рабочих чертежей, спецификации на материалы и полуфабрикаты, технологической документации и существующих нормативов на затраты материалов, топлива, энергии и труда на изготовление данного вида продукции.

При определении стоимости материалов трансформатора учитываются все материалы и полуфабрикаты, затрачиваемые на изготовление всех его узлов и деталей, а также готовые узлы или устройства (например, переключатели, вводы, защитные реле и т. д.), если эти узлы и устройства получаются в комплектном виде с других предприятий. Фактический расход какого-либо материала определяется как сумма чистых масс всех деталей, изготовленных из этого материала, и массы отходов, нормированной для каждого материала применительно к действующей на заводе технологии. Если какая-либо часть отходов материала реализуется затем на стороне, например сдается в виде лома, то из общей стоимости материалов исключается сумма, полученная при такой реализации.

Стоимость всех материалов рассчитывается на основе оптовых цен, которые определяются по официально утвержденным прейскурантам с учетом расходов на тару, упаковку и транспортировку материалов на завод.

Расходы на заработную плату производственным рабочим определяются для изготовления каждой детали и для каждой операции технологического процесса сборки, сушки, пропитки, окраски и т. д. по действующим на заводе нормам и расценкам и затем суммируются по цехам и всему заводу.

Косвенные затраты можно подразделить на расходы по содержанию и эксплуатации оборудования, на цеховые и общезаводские расходы. К цеховым относятся расходы на содержание аппарата управления цеха, оплату освещения и отопления цеха, амортизацию зданий и некоторые другие.

Общезаводские расходы включают оплату общезаводского аппарата управления, подготовки производства, содержания и отопления зданий, связи, охраны и т. д. В заводской калькуляции цеховые и общезаводские расходы, а также расходы по содержанию и эксплуатации оборудования обычно учитываются определенным процентом по отношению к заработной плате производственных рабочих. Для получения полной себестоимости трансформатора к перечисленным выше расходам добавляются некоторые внепроизводственные расходы (обычно до 1 % их общей суммы) и для перехода к оптовой цене - накопления для силовых трансформаторов общего назначения 11 %.

При учебном проектировании рабочие чертежи узлов и деталей трансформатора обычно не разрабатываются, количество и стоимость затрачиваемых материалов могут быть рассчитаны с некоторым приближением, а затраты на заработную плату производственных рабочих и другие расходы могут быть определены лишь по аналогии с соответствующими расходами одного из трансформаторных заводов. В этом случае себестоимость или оптовая цена трансформатора может быть определена на основании упрощенной калькуляции с учетом действительного расхода основной массы материалов и приближенного расчета производственной заработной платы и других расходов.

При учебном проектировании расчет ориентировочной цены трансформатора производится по сумме стоимостей основных материалов с приближенным определением расхода прочих материалов, производственной заработной платы, цеховых и общезаводских расходов и других начислений. Расчет количества всех материалов ведется по расчетной записке и чертежам проекта: чертежам остова и установки обмоток, сборочному чертежу трансформатора.

К основным материалам масляного трансформатора, стоимость которых определяется при учебном проектировании, относятся следующие. материалы: остов - сталь электротехническая с учетом стоимости лакировки и отжига, металл ярмовых балок, прессующих колец, стяжных шпилек ярма и остова и подъемных шпилек; дерево или электроизоляционный картон .уравнительной изоляции; обмотки - обмоточный провод; бакелитовые или картонные цилиндры; весь электрокартон - рейки, междувитковые и междукатушечные прокладки, шайбы, ярмовая изоляция, опорные кольца и др,; пропиточный лак; отводы - металл или провод отводов; дерево крепления отводов; бак и расширитель - металл стенок, дна и крышки бака; металл стенки и дна расширителя; охлаждающие трубы (без труб радиаторов); тележка (без катков); верхняя рама бака; ребра жесткости; трансформаторное масло.

Кроме стоимости основных материалов при учебном проектировании следует также подсчитать стоимость комплектующих изделий и готовых узлов - радиаторов, кранов радиаторных, кранов для заливки и слива масла, комплектных вводов, переключателей ответвлений обмоток, приводов к переключателям, термометров, термосигнализаторов, газовых реле, предохранителей от перенапряжения. Для комплектующих изделий и готовых узлов следует принимать цены, по которым их отпускают потребителям трансформаторные заводы в качестве запасных частей.

При расчете трансформаторов с естественным воздушным охлаждением номенклатура основных материалов остается принципиально той же, но металл бака и его частей заменяется металлом кожуха, а также отпадает ряд комплектующих изделий, предназначенных для ухода за маслом и защиты масляных трансформаторов (расширитель, краны, газовые реле, термометры и др.).

При расчете стоимости основных материалов трансформаторов, имеющих токоограничивающие или другие реакторы, учитывается также и стоимость основных материалов остова и обмоток реактора.

В учебном проекте при мощности трансформатора до 2500 - 6300 кВ•А может не подсчитываться: стоимость прочих материалов, не отнесенных к основным, а именно крепежных деталей - мелких болтов и шпилек, гаек, шайб; различных мелких деталей - пробок, подъемных крюков и колец, катков и т.д.; некоторых изоляционных материалов - кабельной и другой бумаги, лакоткани, киперной и другой ленты, изоляционных трубок; уплотнений; эмали для окраски бака и т.д. Стоимость этих материалов оценивается примерно как 5 % стоимости основных.

Фактический расход или заготовительная масса основных материалов рассчитывается как чистая масса соответствующих деталей с последующим умножением на коэффициент, учитывающий нормативные отходы данного материала Котх (Котх >1).

Стоимость каждого материала определяется, как произведение заготовительной массы на оптовую цену этого материала, которая может быть найдена по официальным прейскурантам. Поскольку оптовые цены на большинство материалов установлены в прейскурантах «франко-вагон - станция отправления» (местонахождение завода-изготовителя) и не включают стоимость перевозки от железнодорожной станции завода-изготовителя до завода-получателя, а в ряде случаев и стоимость тары, то к общей стоимости материалов прибавляются заготовительные расходы, которые могут быть оценены примерно в 4 % полной стоимости материалов.

Расход производственной заработной платы на изготовление трансформатора зависит от степени сложности конструкции, от того, выпускается ли данный тип трансформатора большими партиями или отдельными единицами, является ли он новым типом или освоенным, и от других причин. Анализ калькуляций показывает, что все силовые трансформаторы могут быть подразделены на небольшое число групп, для которых расход производственной заработной платы может быть приближенно найден как определенная часть стоимости материалов.

Цеховые и общезаводские расходы и расходы на содержание и эксплуатацию оборудования начисляются обычно определенным процентом по отношению к заработной плате производственных рабочих и являются различными для разных заводов. Для трансформаторного производства эти расходы в среднем для нескольких заводов могут быть приняты в сумме 250 % общей суммы заработной платы производственных рабочих Стр. Обозначив отношение суммы заработной платы производственных рабочих Стр и суммы цеховых и общезаводских расходов, а также расходов на содержание оборудования Ср к общей стоимости основных материалов Сосн через коэффициент К=(Стр+Ср)/Сосн, можно при расчете стоимости трансформатора принимать этот коэффициент для трансформаторов различных мощностей и классов напряжения по табл. 1.4.

Таблица 1.4.

Коэффициенты для приближенного расчета стоимости трансформатора

и активной части по формулам (1.6) и (1.7)

Мощность, кВ • А	Класс напряжени я,кВ	Металл обмоток	ВИД регули-рования	К	К0	Кст для стали марок
						34040,35 мм	3405,0,30 мм	3406 мм0,27 мм
25—630	10	Алюминий	ПБВ	0,13	1,46	1,23	1,20	1,22
100—630	35	То же	ПБВ	0,18	1,55	1,23	1,20	1,22
1000—16000	10 и 35	»	ПБВ	0,24	2,00	1,27	1,26	1,26
1000—6300	35	»	РПН	0,24	2,00	1,27	1,26	1,26
6300—16000	110	»	РПН	0,24	2,20	1,30	1,30	1,29
25 000—63 000	110	Медь	РПН	0,20	1,81	1,40	1,405	1,42

Примечания: 1. Коэффициенты КС1, рассчитаны с учетом цен на сталь указанных марок и различных чисел пластин в магнитной системе.