闫亚刚 刘 璐 杨卫国 李忠富 蔡圣宇 .平高集团有限公司 .平顶山学院
引言
全寿命周期成本(Life Cycle Cost，简称LCC)是从设备的研发设计到最后退役整个产品寿命周期考虑经济效益，其过程包含了产品研发、样机研制、试验验证、批量生产、现场安装、运行维护、检修检测、升级改造、直至报废，其核心是对设备的整个寿命周期的成本组成进行分析，得到相关成本间的影响关系，并进行优化使其成本最小化的过程。
高压开关制造厂应积极参与设备的全寿命周期成本管理工作，充分发挥设备厂家对该产品领域研发、制造、售后服务等方面的优势，优化产品结构，提高设备本体可靠性，创新运维、检测、监测等技术手段，实现高压开关设备全寿命周期成本最小化。设备厂家掌握着其生产产品的全方位信息，从纵向来说，设备厂家掌握着产品的研发设计、生产制造、运输安装、运行维护、故障检修等全寿命周期各阶段的多种信息资源；从横向来说，设备厂家掌握着相关型号产品在全国乃至全球范围内，不同运行环境、不同系统构成的设备运维检修信息，更全面地掌握产品全寿命周期各阶段的数据。通过汇总梳理同类或相似产品的大量样本信息，便可以全方位、多维度地分析该类产品全寿命周期成本的详细构成，因此设备厂家参与全寿命周期成本管理工作有着无可替代的优势。
一、高压开关设备全寿命周期成本组成
高压开关设备全寿命周期成本主要由三大部分组成，研发制造成本、运行维护成本和退役成本。其中研发制造成本主要包括研发费用、制造费用和安装费用；运行维护成本主要包括检修费用、测试费用和停电损失。
(一)研发制造成本
1．研发费用
研发费用可分为三类：第一类为新产品研发过程中所发生的样机、试验和人工等费用；第二类为提高产品可靠性、稳定性等进行的持续改进，或者二次开发其他功能所发生的费用；第三类为各工程项目的特殊要求而进行的产品研发和改进所发生的费用。第一、二类研发费用根据会计准则，依据10年逐月均摊的方式进行分摊。第三类费用作为工程项目发生费用，计入涉及工程项目的生产成本中。
2．制造费用
制造费用是指产品生产过程中发生的直接费用和间接费用，直接费用包括零部件采购成本、组装费用；间接费用包括水电费、固定资产折旧、无形资产摊销、管理人员的职工薪酬、劳动保护费、国家规定的有关环保费用、季节性和修理期间的停工损失、调试及试验、存储管理等费用。
3．安装费用
安装费用是指产品发运开始至产品成功送电过程中产生的运输、倒运、吊装、现场存放、现场安装调试试验、现场消缺等过程发生的费用。
(二)运行维护成本
1．检修费用
检修费用包括修复性维修费用和预防性维修费用。修复性维修费用跟设备的故障(缺陷)率、使用寿命和单次故障(缺陷)修复费用密切相关。修复性维修主要有内部击穿、设备漏气、机构拒动、零部件锈蚀等。预防性维修费用主要包括小修、大修两部分，小修费用跟使用寿命、维护周期、维护项目和单次维护费用密切相关；大修费用跟使用寿命、检修更换单元、检修更换单元的大修周期以及单次检修费用密切相关。预防性维修主要有二次元件更换、机构传动元件更换、密封件老化更换、绝缘件老化更换等。
2．测试费用
测试费用是为保证设备安全可靠运行，使用测试手段排查隐患而发生的费用，测试方法主要分为巡检、带电检测和停电试验等，其费用主要与实施频率、单次所用时间、工器具使用和人员数量相关。巡检主要为目视检查，对产品定期进行外观检查，重点检查各个传动部分的锈蚀情况、分合闸指示是否到位、液压机构是否存在漏油现象、各气室密度表指示是否正常等。带电检测主要有SF6气体成分组成检测、局部温升的红外热成像检测、SF6气体泄漏红外成像、局部放电检测等。停电试验主要包括回路电阻测量、开关类机械特性试验、电压互感器励磁特性试验等。
3．停电损失
停电损失是由于设备检修停运造成的损失，包括计划停运检修和非计划停运检修造成的停电损失。计划停运跟预防性维修时间和计划单位停电损失密切相关；非计划停运跟修复性维修时间和单位停电时间的损失费用密切相关。预防性维修时间和修复性维修时间的认定方法可以通过模拟检修来确定。
(三)退役成本
退役成本主要包括退役处理费用和设备残值。退役处理费用是设备主要功能无法满足使用要求，或使用寿命到期后进行鉴定、拆除、回收等工作发生的费用；设备残值由于折旧计算的需要，一般选择设备原值的5%计算，然后再计算每一期的折旧额。设备残值所得收益预计会大于退役处理费用。
二、影响全寿命周期成本分析
一般来说，设备生产制造阶段的成本容易计算，后期运行维护成本具有不确定性，难以准确计算。尤其是检修费用跟设备质量息息相关，同时直接影响停电损失和测试费用。而决定检修费用多少的关键是高压开关设备本质安全可靠性，因此需要加大对高压开关本体可靠性的技术研究。
评价设备质量好坏主要看故障率，故障率可根据现有设备运行情况进行统计分析计算得出，并从电网运行风险需求和供电用户的需求出发，合理提高故障率目标值。故障应分为非计划停电修复、计划停电修复和带电修复等类型，并对不同故障类型制定相应的目标值。设备厂家应根据故障(缺陷)影响程度，重点预防解决非计划停电故障和计划停电故障。故障(缺陷)率可通过历史数据统计、理论分析和故障模拟试验进行验证。
故障发生后故障检测率、故障隔离率、维修时间、维修成本等因素影响修复性维修费用。零部件本身材质、处理工艺、设计结构等因素影响预防性维修费用。因此需要对高压开关设备故障检测、故障隔离、故障维修和零部件使用寿命进行全面考虑。
使用寿命可根据国家要求的资产净值率和设备故障率确定。在保证设备故障率的前提下，通过故障机理分析、失效模式分析和老化加速试验等手段验证使用寿命，通过补短板的方法适当延长设备使用寿命。
高压开关设备全寿命周期成本组成因子具有强关联性，如可通过增加研发、持续改进等成本投入降低故障率，减少家族性缺陷，延长零部件使用寿命，提高产品本身质量，降低运行阶段的各项费用支出。因此需要建立科学的数学模型进行计算分析，得出高压开关设备全寿命周期成本最小值，使电力设备用户和制造厂家利益最大化。
三、各阶段成本管理建议
(一)研发制造阶段建议
研发制造阶段应从产品的智能化、模块化和标准化考虑，重点结局设备的主动预警、智能决策、快速修复和备件通用等问题。
智能化方面：对于产品在运行阶段进行的简单重复性的工作，可通过对高压开关设备智能元件研发应用，使其工作简化、效率提高、防止人为失误、降低人工成本等。如一键顺控操作系统、局部放电监测系统、气压变化监测系统等智能化设备。
模块化方面：将产品各单元进行模块化设计，并对其持续改进，可大幅提高工程设计效率、装配效率，缩短供货周期，以及加快现场故障时零部件准备时间和现场修复时间。
标准化方面：根据运行维护实际需求，可对各厂家高压开关设备布置形式进行统一，要求断路器、隔离接地开关、电压互感器、电流互感器、套管、母线等主要功能元件对接接口尺寸进行统一，便于用户减少备品备件储备的种类和逐步淘汰替换有家族性缺陷的元件，便于规避设备厂家倒闭风险。
(二)运行维护阶段建议
由于设备厂家对产品有着深入的了解，用户应邀请厂家参与到设备的全寿命周期管理工作中。设备厂家从现场运行产品收集运行环境、巡视巡查、检测监测、特性试验、预防性检修、故障维修等数据，进行多维度大数据处理分析，对设备运行风险进行评估，实现主动预警、智能决策。
早期国内高压开关设备受限于技术水平和工艺制造水平，存在问题较多。随着技术工艺水平的提高以及质量管控体系的健全，后期设备质量相对稳定。结合产品实际状况以及电力设备检修规程，建议每运行六年进行设备常规检查(小修)，每十二年进行专业检查并结合检查结果对设备进行详细检查(大修)，另外根据高压开关设备的开断电流或操作次数，根据设备厂家提供的运行维护手册进行检修。
(三)运行数据共享建议
建议把高压开关设备运行方式(运行、热备、冷备)、负荷曲线、开关操作次数、断路器开断数据、雷击次数及电压电流数据、操作过电压数据、故障录波图、故障隔离操作、气候环境等运行数据与设备制造厂共享，结合同类设备运行大数据分析，及时掌握设备典型缺陷，有效开展设备预防性消缺工作。
四、结语
高压开关设备对于电力系统的安全稳定运行起到至关重要的作用，主要作用是将故障进行隔离、检修时有可靠隔离断口、控制系统回路的通断。因此，其费用不能仅仅考虑初次投入成本，而应全面考虑后期产品运行中的维护费用、故障维修及停电带来的损失等，这些费用往往比前期购买设备费用高出很多。目前，对于高压开关设备的管理模式仍停留在20年前的模式，管理比较粗放，设备采购一般都为低价中标，不考虑后期运行过程中产生的费用，导致产品质量无法保证，后期不断进行产品大修和升级改造，甚至达到无法修复提前退役的后果。因此，考虑产品全寿命周期内的总成本，使其阶段性达到最小化，提高整个设备全寿命的经济性。
笔者通过对高压开关设备全寿命周期成本组成和影响分析，提出相关改进建议，并得到以下结论：
(一)LCC是一个通过考虑设备各阶段的全过程，以及涉及的相关费用来追求成本最下的手段。使设备的全寿命周期的价值最大化，从而推动整个电网的整体效率。
(二)随着国内高压开关设备制造技术的不断提升，产品质量也在不断提高，取消最低价中标，可有效保证采购产品质量。采用LCC管理办法可有效避免电力系统规划中的目光短浅的行为。
(三)设备运行维护阶段应让设备厂家全面参与，充分利用设备制造厂的专业技术优势，及时总结典型缺陷，全面监控设备运行状态，有效降低设备故障率。■
