楊穎，王曉帆

（特變電工沈陽變壓器集團有限公司，遼寧 沈陽 110144）

0 引言

銅和硅鋼片作為電力變壓器最主要的原材料，近年來價格波動頻繁，2016年銅的價格約38000元/噸，2018年價格飆升至約50000元/噸，2020年價格降至約47000元/噸，2018年硅鋼片的價格由2016年的18000元/噸一路降低至13000/噸，在2020年又升至15000元/噸。其劇烈的價格波動對變壓器總成本造成極大的影響。對于變壓器生產(chǎn)廠家來說，面對原材料價格的巨大波動如果不及時做出反應(yīng)，可能給產(chǎn)品成本帶來損失。所以定性和定量分析總結(jié)其價格波動對變壓器成本和設(shè)計方案的影響就顯得尤為重要。我們通過對幾個不同型號不同容量的產(chǎn)品的定量計算，找到了銅和硅鋼片價格變化與銅、硅鋼片重量比之間的關(guān)系，以及對產(chǎn)品鐵心直徑和電抗高度影響的變化規(guī)律。提供給設(shè)計人員用于產(chǎn)品設(shè)計方案的定性分析和定量對比[1]。

1 實例計算

下面采用電磁計算程序?qū)Z-50000/110、SSZ-180000/220、ODFS-334000/500和DFP-380000/500四種型號的產(chǎn)品進行優(yōu)化計算，在相同技術(shù)參數(shù)的條件下改變銅、硅鋼片的價格比例，找到產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計方案的變化規(guī)律。

1.1 SZ-50000/110

先將銅價固定為46800元/噸，調(diào)整硅鋼片價格，分別對不同價格下的產(chǎn)品進行成本優(yōu)化計算。得到鐵心直徑、電抗高度、銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢，如圖1所示。

圖1 固定銅價產(chǎn)品設(shè)計方案隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢

表1 產(chǎn)品參數(shù)

將硅鋼片價固定為15000元/噸，調(diào)整銅價格，分別對不同價格下的產(chǎn)品進行成本優(yōu)化計算，得到了鐵心直徑、電抗高度、銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢，如圖2所示。

圖2 固定硅鋼片價產(chǎn)品設(shè)計方案隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢

由圖1和圖2中的數(shù)據(jù)趨勢可以看出：

（1）不論是固定了銅價還是硅鋼片價格，得到了鐵心直徑、電抗高度和銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢基本相同，即鐵心直徑隨銅硅鋼片價格比的增大而增大；電抗高度和銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的增大而減小。

（2）由于受到阻抗、損耗等變壓器基本性能參數(shù)的限制，銅、硅鋼片價格比在1.5：1到3：1之間時，產(chǎn)品的最優(yōu)方案基本相同，當(dāng)銅、硅鋼片價格比變化較大時，產(chǎn)品的最優(yōu)方案變化顯著[2]。

1.2 SSZ-180000/220

先將銅價固定為46800元/噸，調(diào)整硅鋼片價格，分別對不同價格下的產(chǎn)品進行成本優(yōu)化計算，得到了鐵心直徑、電抗高度、銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢，如圖3所示。

表2 產(chǎn)品參數(shù)

圖3 固定銅價產(chǎn)品設(shè)計方案隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢

將硅鋼片價固定為15000元/噸，調(diào)整銅價格，分別對不同價格下的產(chǎn)品進行成本優(yōu)化計算，得到了鐵心直徑、電抗高度、銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢，如圖4所示。

圖4 固定硅鋼片價產(chǎn)品設(shè)計方案隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢

由圖3和4中的數(shù)據(jù)趨勢可以看出：

（1）不論是固定了銅價還是硅鋼片價格，得到了鐵心直徑、電抗高度和銅、硅鋼片重量比隨銅硅鋼片價格比的變化趨勢基本相同，即鐵心直徑隨銅、硅鋼片價格比的增大而增大；電抗高度和銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的增大而減小。

（2）對于三圈變壓器除了受空、負(fù)載損耗的制約還受三個阻抗的共同約束，因此產(chǎn)品的最優(yōu)方案的可選范圍更為有限。由于受到阻抗、損耗等變壓器基本性能參數(shù)的限制，銅、硅鋼片價格比在1.5：1到3：1之間時，產(chǎn)品的最優(yōu)方案基本相同，當(dāng)銅、硅鋼片價格比變化較大時，產(chǎn)品的最優(yōu)方案變化也不顯著[3]。

1.3 ODFS-334000/500

表3 產(chǎn)品參數(shù)

先將銅價固定為46800元/噸，調(diào)整硅鋼片價格，分別對不同價格下的產(chǎn)品進行成本優(yōu)化計算，得到了銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的變化，如圖2.3.1所示。

將硅鋼片價固定為15000元/噸，調(diào)整銅價格，分別對不同價格下的產(chǎn)品進行成本優(yōu)化計算得到了銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的變化，如圖6所示。

圖6 固定硅鋼片價產(chǎn)品設(shè)計方案隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢

由圖5和6中的數(shù)據(jù)趨勢可以看出：

圖5 固定銅價產(chǎn)品設(shè)計方案隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢

（1）不論是固定了銅價還是硅鋼片價格，得到了鐵心直徑、電抗高度和銅、硅鋼片重量比隨銅硅鋼片價格比的變化趨勢基本相同，即鐵心直徑隨銅、硅鋼片價格比的增大而增大；電抗高度和銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的增大而減小。

（2）對于大容量的自耦變壓器不僅空、負(fù)載損耗的要求比較嚴(yán)格，還受三個阻抗的共同約束，因此產(chǎn)品的最優(yōu)方案的可選范圍更為有限。價格本身對產(chǎn)品的最優(yōu)方案并無明顯影響，但銅、硅鋼片價格比對產(chǎn)品的最優(yōu)方案還是有一定的影響。當(dāng)銅、硅鋼片價格比在1：1到2：1之間時，產(chǎn)品的最優(yōu)方案基本相同，當(dāng)銅、硅鋼片價格比變化在2：1到4：1之間時，產(chǎn)品的最優(yōu)方案基本相同[4]。

1.4 DFP-380000/500

表4 產(chǎn)品參數(shù)

單相發(fā)電機變壓器存在高低結(jié)構(gòu)和高低高結(jié)構(gòu)兩種，通常受銅、硅鋼片價格波動的影響，分別計算兩種結(jié)構(gòu)在不同材料價格時的變化情況。

先將銅價固定為46800元/噸，調(diào)整硅鋼片價格，分別對不同價格下的產(chǎn)品進行成本優(yōu)化計算，得到了銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的變化，如圖7所示。

圖7 固定銅價產(chǎn)品設(shè)計方案隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢

將硅鋼片價固定為15000元/噸，調(diào)整銅價格，分別對不同價格下的產(chǎn)品進行成本優(yōu)化計算得到了銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的變化，如圖8所示。

圖8 固定硅鋼片價產(chǎn)品設(shè)計方案隨銅、硅鋼片價格比的變化趨勢

由圖7、8中的數(shù)據(jù)趨勢可以看出：

（1）對于大容量的發(fā)電機變壓器，效率（即損耗）成為約束產(chǎn)品設(shè)計方案的主要性能指標(biāo)，因此發(fā)電機變壓器的優(yōu)化設(shè)計方案銅、硅鋼片價格比的變化非常小。

（2）對于高低和高低高兩種發(fā)電機變壓器結(jié)構(gòu)比較，高低結(jié)構(gòu)：鐵心直徑大、電抗高度高、空載損耗大、負(fù)載損耗??；而高低高結(jié)構(gòu)：鐵心直徑小、電抗高度低、空載損耗小、負(fù)載損耗大。

（3）由于受到絕緣要求的影響，高低高結(jié)構(gòu)的電抗高度不能過小，因此在硅鋼片價格不是特別高（4萬/噸）的時候，高低結(jié)構(gòu)的成本優(yōu)勢還是比較明顯的。

2 計算方案分析

不論是固定了銅價還是硅鋼片價格，得到了鐵心直徑、電抗高度和銅、硅鋼片重量比隨銅硅鋼片價格比的變化趨勢基本相同，即鐵心直徑隨銅、硅鋼片價格比的增大而增大；電抗高度和銅、硅鋼片重量比隨銅、硅鋼片價格比的增大而減小。

由于受到阻抗、損耗等變壓器基本性能參數(shù)的限制，對于小容量的產(chǎn)品銅、硅鋼片價格比在1.5：1到3：1之間時，產(chǎn)品的最優(yōu)方案基本相同；對于單相大容量的產(chǎn)品，當(dāng)銅、硅鋼片價格比在1：1到2：1之間時，產(chǎn)品的最優(yōu)方案基本相同，當(dāng)銅、硅鋼片價格比變化在2：1到4：1之間時，產(chǎn)品的最優(yōu)方案基本相同。當(dāng)受到性能參數(shù)的限制約嚴(yán)格，產(chǎn)品的最優(yōu)方案變化越小[5]。

對于大容量的發(fā)電機變壓器，選擇高低結(jié)構(gòu)還是高低高結(jié)構(gòu)首先要看產(chǎn)品性能參數(shù)的要求，其次再看銅、硅鋼片價格比。當(dāng)硅鋼片價格不是特別高（4萬/噸以上）的時候，高低結(jié)構(gòu)的成本優(yōu)勢還是比較明顯的。

3 結(jié)語

銅、硅鋼片重量比與價格比之間存在著一定的聯(lián)系，此次分析可以用來對產(chǎn)品投標(biāo)的管控。在成本優(yōu)化計算方面除了考慮了銅、硅鋼片價格對變壓器的影響，也考慮了其他關(guān)鍵材料價格在成本方面對變壓器的影響，如鋼板、變壓器油、絕緣件、磁屏蔽等。因此，采用此分析設(shè)計變壓器產(chǎn)品方案和用戶要求在成本優(yōu)化方面計算的準(zhǔn)確率更高，降低產(chǎn)品成本。