高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本管理

閆亞剛 劉 璐 楊衛(wèi)國 李忠富 蔡圣宇 .平高集團(tuán)有限公司 .平頂山學(xué)院

引言

全壽命周期成本(Life Cycle Cost，簡稱LCC)是從設(shè)備的研發(fā)設(shè)計到最后退役整個產(chǎn)品壽命周期考慮經(jīng)濟(jì)效益，其過程包含了產(chǎn)品研發(fā)、樣機(jī)研制、試驗驗證、批量生產(chǎn)、現(xiàn)場安裝、運行維護(hù)、檢修檢測、升級改造、直至報廢，其核心是對設(shè)備的整個壽命周期的成本組成進(jìn)行分析，得到相關(guān)成本間的影響關(guān)系，并進(jìn)行優(yōu)化使其成本最小化的過程。

高壓開關(guān)制造廠應(yīng)積極參與設(shè)備的全壽命周期成本管理工作，充分發(fā)揮設(shè)備廠家對該產(chǎn)品領(lǐng)域研發(fā)、制造、售后服務(wù)等方面的優(yōu)勢，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備本體可靠性，創(chuàng)新運維、檢測、監(jiān)測等技術(shù)手段，實現(xiàn)高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本最小化。設(shè)備廠家掌握著其生產(chǎn)產(chǎn)品的全方位信息，從縱向來說，設(shè)備廠家掌握著產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、運輸安裝、運行維護(hù)、故障檢修等全壽命周期各階段的多種信息資源；從橫向來說，設(shè)備廠家掌握著相關(guān)型號產(chǎn)品在全國乃至全球范圍內(nèi)，不同運行環(huán)境、不同系統(tǒng)構(gòu)成的設(shè)備運維檢修信息，更全面地掌握產(chǎn)品全壽命周期各階段的數(shù)據(jù)。通過匯總梳理同類或相似產(chǎn)品的大量樣本信息，便可以全方位、多維度地分析該類產(chǎn)品全壽命周期成本的詳細(xì)構(gòu)成，因此設(shè)備廠家參與全壽命周期成本管理工作有著無可替代的優(yōu)勢。

一、高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本組成

高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本主要由三大部分組成，研發(fā)制造成本、運行維護(hù)成本和退役成本。其中研發(fā)制造成本主要包括研發(fā)費用、制造費用和安裝費用；運行維護(hù)成本主要包括檢修費用、測試費用和停電損失。

(一)研發(fā)制造成本

1．研發(fā)費用

研發(fā)費用可分為三類：第一類為新產(chǎn)品研發(fā)過程中所發(fā)生的樣機(jī)、試驗和人工等費用；第二類為提高產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性等進(jìn)行的持續(xù)改進(jìn)，或者二次開發(fā)其他功能所發(fā)生的費用；第三類為各工程項目的特殊要求而進(jìn)行的產(chǎn)品研發(fā)和改進(jìn)所發(fā)生的費用。第一、二類研發(fā)費用根據(jù)會計準(zhǔn)則，依據(jù)10年逐月均攤的方式進(jìn)行分?jǐn)偂５谌愘M用作為工程項目發(fā)生費用，計入涉及工程項目的生產(chǎn)成本中。

2．制造費用

制造費用是指產(chǎn)品生產(chǎn)過程中發(fā)生的直接費用和間接費用，直接費用包括零部件采購成本、組裝費用；間接費用包括水電費、固定資產(chǎn)折舊、無形資產(chǎn)攤銷、管理人員的職工薪酬、勞動保護(hù)費、國家規(guī)定的有關(guān)環(huán)保費用、季節(jié)性和修理期間的停工損失、調(diào)試及試驗、存儲管理等費用。

3．安裝費用

安裝費用是指產(chǎn)品發(fā)運開始至產(chǎn)品成功送電過程中產(chǎn)生的運輸、倒運、吊裝、現(xiàn)場存放、現(xiàn)場安裝調(diào)試試驗、現(xiàn)場消缺等過程發(fā)生的費用。

(二)運行維護(hù)成本

1．檢修費用

檢修費用包括修復(fù)性維修費用和預(yù)防性維修費用。修復(fù)性維修費用跟設(shè)備的故障(缺陷)率、使用壽命和單次故障(缺陷)修復(fù)費用密切相關(guān)。修復(fù)性維修主要有內(nèi)部擊穿、設(shè)備漏氣、機(jī)構(gòu)拒動、零部件銹蝕等。預(yù)防性維修費用主要包括小修、大修兩部分，小修費用跟使用壽命、維護(hù)周期、維護(hù)項目和單次維護(hù)費用密切相關(guān)；大修費用跟使用壽命、檢修更換單元、檢修更換單元的大修周期以及單次檢修費用密切相關(guān)。預(yù)防性維修主要有二次元件更換、機(jī)構(gòu)傳動元件更換、密封件老化更換、絕緣件老化更換等。

2．測試費用

測試費用是為保證設(shè)備安全可靠運行，使用測試手段排查隱患而發(fā)生的費用，測試方法主要分為巡檢、帶電檢測和停電試驗等，其費用主要與實施頻率、單次所用時間、工器具使用和人員數(shù)量相關(guān)。巡檢主要為目視檢查，對產(chǎn)品定期進(jìn)行外觀檢查，重點檢查各個傳動部分的銹蝕情況、分合閘指示是否到位、液壓機(jī)構(gòu)是否存在漏油現(xiàn)象、各氣室密度表指示是否正常等。帶電檢測主要有SF6氣體成分組成檢測、局部溫升的紅外熱成像檢測、SF6氣體泄漏紅外成像、局部放電檢測等。停電試驗主要包括回路電阻測量、開關(guān)類機(jī)械特性試驗、電壓互感器勵磁特性試驗等。

3．停電損失

停電損失是由于設(shè)備檢修停運造成的損失，包括計劃停運檢修和非計劃停運檢修造成的停電損失。計劃停運跟預(yù)防性維修時間和計劃單位停電損失密切相關(guān)；非計劃停運跟修復(fù)性維修時間和單位停電時間的損失費用密切相關(guān)。預(yù)防性維修時間和修復(fù)性維修時間的認(rèn)定方法可以通過模擬檢修來確定。

(三)退役成本

退役成本主要包括退役處理費用和設(shè)備殘值。退役處理費用是設(shè)備主要功能無法滿足使用要求，或使用壽命到期后進(jìn)行鑒定、拆除、回收等工作發(fā)生的費用；設(shè)備殘值由于折舊計算的需要，一般選擇設(shè)備原值的5%計算，然后再計算每一期的折舊額。設(shè)備殘值所得收益預(yù)計會大于退役處理費用。

二、影響全壽命周期成本分析

一般來說，設(shè)備生產(chǎn)制造階段的成本容易計算，后期運行維護(hù)成本具有不確定性，難以準(zhǔn)確計算。尤其是檢修費用跟設(shè)備質(zhì)量息息相關(guān)，同時直接影響停電損失和測試費用。而決定檢修費用多少的關(guān)鍵是高壓開關(guān)設(shè)備本質(zhì)安全可靠性，因此需要加大對高壓開關(guān)本體可靠性的技術(shù)研究。

評價設(shè)備質(zhì)量好壞主要看故障率，故障率可根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備運行情況進(jìn)行統(tǒng)計分析計算得出，并從電網(wǎng)運行風(fēng)險需求和供電用戶的需求出發(fā)，合理提高故障率目標(biāo)值。故障應(yīng)分為非計劃停電修復(fù)、計劃停電修復(fù)和帶電修復(fù)等類型，并對不同故障類型制定相應(yīng)的目標(biāo)值。設(shè)備廠家應(yīng)根據(jù)故障(缺陷)影響程度，重點預(yù)防解決非計劃停電故障和計劃停電故障。故障(缺陷)率可通過歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計、理論分析和故障模擬試驗進(jìn)行驗證。

故障發(fā)生后故障檢測率、故障隔離率、維修時間、維修成本等因素影響修復(fù)性維修費用。零部件本身材質(zhì)、處理工藝、設(shè)計結(jié)構(gòu)等因素影響預(yù)防性維修費用。因此需要對高壓開關(guān)設(shè)備故障檢測、故障隔離、故障維修和零部件使用壽命進(jìn)行全面考慮。

使用壽命可根據(jù)國家要求的資產(chǎn)凈值率和設(shè)備故障率確定。在保證設(shè)備故障率的前提下，通過故障機(jī)理分析、失效模式分析和老化加速試驗等手段驗證使用壽命，通過補(bǔ)短板的方法適當(dāng)延長設(shè)備使用壽命。

高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本組成因子具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，如可通過增加研發(fā)、持續(xù)改進(jìn)等成本投入降低故障率，減少家族性缺陷，延長零部件使用壽命，提高產(chǎn)品本身質(zhì)量，降低運行階段的各項費用支出。因此需要建立科學(xué)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計算分析，得出高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本最小值，使電力設(shè)備用戶和制造廠家利益最大化。

三、各階段成本管理建議

(一)研發(fā)制造階段建議

研發(fā)制造階段應(yīng)從產(chǎn)品的智能化、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化考慮，重點結(jié)局設(shè)備的主動預(yù)警、智能決策、快速修復(fù)和備件通用等問題。

智能化方面：對于產(chǎn)品在運行階段進(jìn)行的簡單重復(fù)性的工作，可通過對高壓開關(guān)設(shè)備智能元件研發(fā)應(yīng)用，使其工作簡化、效率提高、防止人為失誤、降低人工成本等。如一鍵順控操作系統(tǒng)、局部放電監(jiān)測系統(tǒng)、氣壓變化監(jiān)測系統(tǒng)等智能化設(shè)備。

模塊化方面：將產(chǎn)品各單元進(jìn)行模塊化設(shè)計，并對其持續(xù)改進(jìn)，可大幅提高工程設(shè)計效率、裝配效率，縮短供貨周期，以及加快現(xiàn)場故障時零部件準(zhǔn)備時間和現(xiàn)場修復(fù)時間。

標(biāo)準(zhǔn)化方面：根據(jù)運行維護(hù)實際需求，可對各廠家高壓開關(guān)設(shè)備布置形式進(jìn)行統(tǒng)一，要求斷路器、隔離接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、套管、母線等主要功能元件對接接口尺寸進(jìn)行統(tǒng)一，便于用戶減少備品備件儲備的種類和逐步淘汰替換有家族性缺陷的元件，便于規(guī)避設(shè)備廠家倒閉風(fēng)險。

(二)運行維護(hù)階段建議

由于設(shè)備廠家對產(chǎn)品有著深入的了解，用戶應(yīng)邀請廠家參與到設(shè)備的全壽命周期管理工作中。設(shè)備廠家從現(xiàn)場運行產(chǎn)品收集運行環(huán)境、巡視巡查、檢測監(jiān)測、特性試驗、預(yù)防性檢修、故障維修等數(shù)據(jù)，進(jìn)行多維度大數(shù)據(jù)處理分析，對設(shè)備運行風(fēng)險進(jìn)行評估，實現(xiàn)主動預(yù)警、智能決策。

早期國內(nèi)高壓開關(guān)設(shè)備受限于技術(shù)水平和工藝制造水平，存在問題較多。隨著技術(shù)工藝水平的提高以及質(zhì)量管控體系的健全，后期設(shè)備質(zhì)量相對穩(wěn)定。結(jié)合產(chǎn)品實際狀況以及電力設(shè)備檢修規(guī)程，建議每運行六年進(jìn)行設(shè)備常規(guī)檢查(小修)，每十二年進(jìn)行專業(yè)檢查并結(jié)合檢查結(jié)果對設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)檢查(大修)，另外根據(jù)高壓開關(guān)設(shè)備的開斷電流或操作次數(shù)，根據(jù)設(shè)備廠家提供的運行維護(hù)手冊進(jìn)行檢修。

(三)運行數(shù)據(jù)共享建議

建議把高壓開關(guān)設(shè)備運行方式(運行、熱備、冷備)、負(fù)荷曲線、開關(guān)操作次數(shù)、斷路器開斷數(shù)據(jù)、雷擊次數(shù)及電壓電流數(shù)據(jù)、操作過電壓數(shù)據(jù)、故障錄波圖、故障隔離操作、氣候環(huán)境等運行數(shù)據(jù)與設(shè)備制造廠共享，結(jié)合同類設(shè)備運行大數(shù)據(jù)分析，及時掌握設(shè)備典型缺陷，有效開展設(shè)備預(yù)防性消缺工作。

四、結(jié)語

高壓開關(guān)設(shè)備對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起到至關(guān)重要的作用，主要作用是將故障進(jìn)行隔離、檢修時有可靠隔離斷口、控制系統(tǒng)回路的通斷。因此，其費用不能僅僅考慮初次投入成本，而應(yīng)全面考慮后期產(chǎn)品運行中的維護(hù)費用、故障維修及停電帶來的損失等，這些費用往往比前期購買設(shè)備費用高出很多。目前，對于高壓開關(guān)設(shè)備的管理模式仍停留在20年前的模式，管理比較粗放，設(shè)備采購一般都為低價中標(biāo)，不考慮后期運行過程中產(chǎn)生的費用，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量無法保證，后期不斷進(jìn)行產(chǎn)品大修和升級改造，甚至達(dá)到無法修復(fù)提前退役的后果。因此，考慮產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)的總成本，使其階段性達(dá)到最小化，提高整個設(shè)備全壽命的經(jīng)濟(jì)性。

筆者通過對高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本組成和影響分析，提出相關(guān)改進(jìn)建議，并得到以下結(jié)論：

(一)LCC是一個通過考慮設(shè)備各階段的全過程，以及涉及的相關(guān)費用來追求成本最下的手段。使設(shè)備的全壽命周期的價值最大化，從而推動整個電網(wǎng)的整體效率。

(二)隨著國內(nèi)高壓開關(guān)設(shè)備制造技術(shù)的不斷提升，產(chǎn)品質(zhì)量也在不斷提高，取消最低價中標(biāo)，可有效保證采購產(chǎn)品質(zhì)量。采用LCC管理辦法可有效避免電力系統(tǒng)規(guī)劃中的目光短淺的行為。

(三)設(shè)備運行維護(hù)階段應(yīng)讓設(shè)備廠家全面參與，充分利用設(shè)備制造廠的專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢，及時總結(jié)典型缺陷，全面監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，有效降低設(shè)備故障率。■