高压电气设备生命周期评估分析

学号________________
密级________________ 武汉大学本科毕业论文
高压电气设备生命周期评估分析
院系名称：武汉大学
专业名称：电气工程与自动化
学生姓名：
指导教师：
二○一二年三月
郑重申明
本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。

本学位论文的知识产权归属于培养单位。

本人签名：日期：
摘要
高压电气设备寿命即高压电气安全寿命，指高压电气设备保持或基本保持原有性能而不影响其工作特性满足要求的时间。

在整个社会对高压电气供应的依赖性日益强烈的今天，当发生因高压电气设备故障而引起的损失是无法估量的，除了人为的操作不当及自然条件的突变所引起的高压电气损坏而无法预知外，正常情况下，通过对高压电气设备寿命的正常评估，适时的进行检修及维护，可以提高系统的可靠性，降低故障几率，实现设备利用率最大化。

因此设备寿命的评估方法就应运而生。

基于目前高压电气企业设备管理现状，引进全生命周期成本理论并构建其核算模型，从设计机制、招标方式，维修方式，基础数据库四个方面分析了影响设备全生命周期成本的主要因素，提出应用全生命周期成本理论进行设备管理的对策建议。

高压电气设备全寿命周期管理是优化高压电气设备成本效益的重要手段。

高压电气设备全寿命周期管理通过在规划、立项、设计和设备招投标等决策环节将建设和运行阶段进行通盘考虑，以实现高压电气设备全寿命周期成本最低为目标，寻找一次投入与运行维护费用二者之间的最佳结合点，从而改变割裂二者关系、片面追求一次投资最低的做法，有效地实现高压电气设备全寿命周期各个阶段的衔接。

达到高压电气设备质量的优良和运行维护费用的优化，从而非常显著地降低高压电气设备全寿命周期的总体成本，提高公司高压电气设备的运营效率。

本课题主要目标是通过制定高压电气设备全寿命周期成本（简称:“LCC”）构成和口径及其归集分摊方式、设计成本评价指标体系，形成精益化高压电气设备全寿命周期成本管理体系该成本评价方法将大幅提高高压电气设备密集型公司的高压电气设备核算、财务管理的水平，给投资决策提供原始数据的支持，同时可以进一步强化科学管理，控制成本支出，使各项成本更趋于合理化，提高生产效率，提升管理水平。

关键词：全生命周期成本；模型构建；影响因素；对策建议
ABSTRACT
The high-voltage electrical equipment life, the life of high voltage electrical safety, refers to the high-voltage electrical equipment to maintain or basically to maintain the original performance without affecting its operating characteristics meet the requirements of the time. In today's society as a whole is increasingly strong dependence of the high-voltage electrical supply, when losses occur due to high voltage electrical equipment failure caused is immeasurable, in addition to the high-voltage electrical damage caused by man-made improper operation of mutation and natural conditions can not predict under normal circumstances, through the normal assessment of the life of the high-voltage electrical equipment, timely repair and maintenance can improve system reliability and reduce the probability of failure, maximize equipment utilization. Equipment life assessment method came into being.
High-voltage electrical business equipment based on the current management situation, the introduction of the theory of life cycle cost and to build its accounting model, the mechanism from the design, tender, maintenance, four aspects of the underlying database analysis of the main factors affect the equipment life cycle cost, proposed application full life-cycle cost theory of the device management suggestions.
The high-voltage electrical equipment life cycle management is an important means to optimize the cost-effectiveness of high-voltage electrical equipment. The high-voltage electrical equipment life cycle management through planning, project design and equipment bidding decision-making aspects of the construction and operational phases to take into consideration in order to achieve the lowest life cycle cost of the high-voltage electrical equipment, looking for one input with the operation and maintenance costs the best combination between the two points, thus changing the fragmented relationship between the two, one-sided pursuit of an investment minimum of practice to achieve the convergence of the various stages of the life cycle of high-voltage electrical equipment. To achieve good quality of high-voltage electrical equipment, operation and maintenance cost optimization, which is very significantly reduce the overall cost of the whole life cycle of the high-voltage electrical equipment, to improve the operational efficiency of the high-voltage electrical equipment.
The main goal of this project is through the development of high-voltage electrical equipment life cycle cost (referred to as: "LCC") the composition and caliber, and its imputation-sharing formula, the design cost evaluation index system, full life-cycle cost management system form a lean
high-voltage electrical equipment the cost evaluation method will substantially increase the level of high voltage electrical equipment-intensive high-voltage electrical equipment, accounting, financial management, and support of the original data to the investment decision-making, can further strengthen scientific management, control costs, make the costs more rationalization, increase productivity, improve the management level.
Key words: life cycle cost; Model; influencing factors; Suggestions
目录
摘要 (3)
ABSTRACT (4)
前言................................................................................................................................... 错误!未定义书签。

第一章概述 .. (1)
1.1高压电气设备全寿命周期成本评价简介 (1)
1.2研究内容及关键设计原则 (2)
1.2.1研究对象及内容 (2)
1.2.2关键设计原则 (2)
第二章分析评价成本计算方法 (5)
2.1设计原则及思路 (5)
2.1.1设计原则 (5)
2.1.2设计思路 (6)
2.2 高压电气设备分析评价成本计算方法 (7)
2.2.1投入期成本 (7)
2.2.1.1成本构成 (7)
2.2.1.2归集分摊方法 (7)
2.2.2运行期成本 (8)
2.2.2.1成本构成 (8)
2.2.2.2归集分摊方法 (12)
2.2.2.2.1直接成本归集分摊方法概述 (12)
2.2.2.2.2内部直接成本归集方法 (14)
2.2.2.2.3外包成本归集分摊方式 (17)
2.2.2.2.4间接成本分摊方法 (18)
2.2.3报废期成本 (20)
2.3 项目分析评价成本计算方法 (20)
2.3.1投入期成本 (21)
2.3.2运行期成本 (23)
2.3.2.1成本构成 (23)
2.3.2.2归集分摊方法 (25)
2.3.2.2.1直接成本归集方法 (25)
2.3.2.2.2间接成本分摊方法 (25)
2.3.3报废期成本 (26)
第三章决策评价成本计算方法 (27)
3.1设计原则及思路 (27)
3.2 高压电气设备决策评价成本计算方法 (28)
3.2.1主设备LCC评标成本计算方法 (28)
3.2.2项目决策评价成本计算方法 (29)
3.2.3项目立项经济性评价成本计算方法 (29)
3.2.4项目初步设计方案评价成本计算方法 (30)
第四章成本评价指标体系 (32)
4.1设计总体思路 (32)
4.2 分析评价指标体系 (32)
4.2.1评价类指标 (33)
4.2.2分析类指标 (34)
4.2.2.1分析类指标设计角度 (34)
4.3 决策评价指标体系 (34)
4.3.1项目立项经济性评价指标 (35)
4.3.2项目初步设计方案评价指标 (35)
4.3.3主设备LCC评标评价指标 (35)
第五章总结与展望 (37)
5.1设计原则及思路 (37)
5.2展望 (37)
参考文献 (38)
致谢 (41)
第一章概述
1.1高压电气设备全寿命周期成本评价简介
高压电气设备全寿命周期成本概念起源于瑞典铁路系统，1965年美国国防部在全军实施。

1996年国际电工委员会（IEC）发布了相关国际标准：IEC60300-3-3、并于2004年7月发布修订版。

此外，国际大电网会议（CIGRE）也于2004年提出使用全寿命周期成本以完善设备管理工作。

高压电气设备全寿命周期成本评价的最初应用是作为一种决策中对项目/高压电气设备进行评价的经济方法，包括了以寿命周期成本为设计参数、对项目/高压电气设备方案进行系统分析的过程和活动。

其使用目的是辅助决策者从各可行方案中筛选出最佳方案。

为全面支持高压电气设备全寿命周期管理工作开展，课题研究组借鉴国内外成熟经验和方法、结合国内企业管理实际，对全寿命周期成本评价方法用途和内涵进行了扩展。

课题组提出高压电气设备全寿命周期成本评价可主要应用于以下两种用途：
•分析评价：对于业务执行期间的实际发生成本进行记录、积累、分析及对比，以评估成本管理水平。

同时可为决策评价提供历史
成本作为参考；
•决策评价：在进行规划、设计或采购等工作时对单个或多个潜在方案进行高压电气设备全寿命周期成本建模、计算，并进行经济
性评价、选择最优方案。

1.2研究内容及关键设计原则
1.2.1研究对象及内容
根据重要性和成本效益的原则，确定本课题研究对象为高压电气设备密集型企业的主要类别高压电气设备和大型项目，如对于电网企业可选择110kV及以上的输变电工程（含变电工程和线路工程）和220KV及以上主设备（含主变压器、GIS、断路器、线路和电缆五类）。

本课题围绕上述研究对象制定高压电气设备全寿命周期成本计算方法及设计成本评价指标。

具体包括：
•高压电气设备全寿命周期成本计算方法：包括研究对象的全寿命周期以及各阶段的成本构成和口径以及对应的成本归集和分摊方法；
•高压电气设备全寿命周期成本评价指标体系：为不同层次的研究对象设计科学、合理、实用的成本评价及分析指标，为评价高压电气设备全寿命周期成本管理实效和决策分析提供支持。

1.2.2关键设计原则
为科学有序开展研究工作，课题组制定了三项主要原则，作为成本评价方法设计和应用的重要基础。

各项计算方法和指标体系的设计和应用均遵循这三个原则进行。

•成本计算方法及评价指标根据评价目的差异和对象特点进行设计
根据评价目的、评价对象不同分别设计计算方法和指标。

首先，根据分析评价和决策评价两种用途的不同要求进行设计；其次，对于同一种评价用途，针对不同评价对象特点进行设计。

除此之外，对同类评价对象采用相同的成本
计算方法，如电网企业的不同电压等级（220kV及以上）变电工程采用相同的成本构成和归集分摊方法。

•全周期评价和分阶段分析适合于不同的评价对象
高压电气设备全寿命周期成本评价可分别从全周期评价和分阶段分析两个角度开展。

全周期评价是指将评价对象整个寿命周期作为一个整体进行评价，分阶段分析是指分别对评价对象各寿命周期阶段（而非一个整体）的表现进行分析。

二者均会涉及寿命周期的各个阶段、区别在于是否将这些阶段作为一个整体考虑。

全周期评价要求评价对象具有明确的寿命周期，因管理成本过高，并不适用于所有对象。

如电网企业高电压等级单体变电高压电气设备寿命周期意义明确，以其整台被更换或退役为寿命周期终点，运行期间发生的非整体性更换记为后续投入，适合采用全周期评价；而电网企业输变电工程寿命周期实际终点难于界定（即使其中所含设备均已更换，但其位置和作为电网元件的作用均未发生改变，也不能视为寿命终结）不适合进行全周期评价，但可对其各阶段成本进行分析。

线路/电缆对象由多段导线（对于线路还包括杆塔）构成，作为一个整体也难于界定其寿命周期终点，因此亦不适合进行全周期评价。

•以循序渐进的方式逐步应用和推广高压电气设备全寿命周期成本评价方法
高压电气设备全寿命周期成本评价方法应用分为两部分，一是成本计算方法的应用：首先要完善固定高压电气设备目录。

按照规范化、精益化、集约化的原则，细化高压电气设备价值管理。

固定高压电气设备的分类按照性质确定、并根据用途逐级细分，设置每一类高压电气设备包含的设备类型。

财务高压电气设备分类及名称与生产管理设备类型保持一致，为实现高压电气设备动态管理奠定基础。

其次要规范前端业务操作流程，保证在业务开展时就对成本
信息准确记录、以便获取相关成本数据。

同时建立标准成本体系。

制订各类单位成本费用定额标准，根据基础资料信息，采用系数调整方法，更为精确地确定成本费用预算金额。

二是评价指标体系的应用：需要在成本计算方法应用的基础上积累历史数据、计算指标值并对结果进行合理评估。

全寿命周期成本评价方法应用需要在策略、组织、流程、信息系统四个方面同步开展相关工作所示）：树立高压电气设备全寿命周期管理的观念，统一思想、加强认识；合理配置基层成本分析及信息记录专职岗位；优化现场作业流程、规范前端业务人员操作；加强信息系统建设、在现有系统基础进行进一步开发和升级，以支撑成本数据采集及分析工作。

综上所述，高压电气设备全寿命周期成本评价方法成果应用应作为一项长期工作，按照“统筹规划、试点先行、分步实施、持续深化”的原则开展。

需要强调的是高压电气设备全寿命周期成本评价应用的关键成功要素在于夯实管理基础、基础工作是否扎实将决定高压电气设备全寿命周期成本评价工作的成败。

第二章分析评价成本计算方法
2.1设计原则及思路
2.1.1设计原则
分析评价成本计算方法的总体设计原则是针对不同成本对象设计全寿命周期各阶段成本构成及口径、确定成本归集和分摊方法。

成本构成及口径设计主要遵循目的性原则和简化性原则。

一是目的性原则，以评价目的出发确定高压电气设备全寿命周期成本构成及口径。

例如对同行业不同集团公司高压电气设备成本管理水平进行对比时，间接成本范围可统计集团公司总部发生的管理成本。

在集团公司内部进行不同分公司成本管理水平对比时，间接成本范围不统计集团公司总部管理成本；二是简化性原则，从实际出发在成本口径中剔除部分特殊情况下才发生的成本项，例如某些设备从原位置拆除后未报废而暂时存放在仓库保管所发生的仓储成本不计入其运行期成本口径。

成本归集和分摊方法设计主要遵循成本效益原则和重点突出原则。

成本效益原则指对于同一评价对象尽量采用归集方法记录成本，无法归集或归集成本过高时再采用分摊方法；重点突出原则指重点对各评价对象的运行期成本进行分析和设计，这是因为运行期成本占据高压电气设备全寿命周期成本的较大比例（对于运行期长的高压电气设备尤为明显），运行期成本的归集和分摊工作一直以来都是成本管控的薄弱环节。

2.1.2设计思路
成本计算方法的设计思路是首先根据不同阶段成本的特点将其分解为对应成本项和统计项并确定其口径，同时针对各成本项和统计项设计归集分摊方式。

-成本构成及口径设计思路：
各类对象成本构成分为阶段成本、成本项及统计项三个层次（如图 1所示）。

图 1 成本构成示意图
阶段成本按照高压电气设备寿命周期不同阶段划分，分为投入期成本（含规划和建设期）、运行期成本和报废期成本；
成本项是在阶段成本基础上的细分，不同阶段成本项分解原则不同，如项目投入期成本按概算结构进行分解，运行期成本按作业类型进行分解，报废期成本按核算科目进行分解。

为统计各成本项数据，可将成本项细分为统计项。

如运行期的一般修理成本可分为直接成本和间接成本：直接成本又可分为内部成本和外包成本；内部
成本又可细分为人工费、材料费、工器具费。

统计项的主要作用是归集成本项数据，并不直接作为评价指标计算要素。

-成本归集分摊方式设计思路：
针对不同阶段成本分别设计相应的归集分摊方法，以支持对成本口径范围内数据的收集。

即分别对投入期成本、运行期成本和报废期成本设计其归集分摊方法。

2.2 高压电气设备分析评价成本计算方法
2.2.1投入期成本
2.2.1.1成本构成
高压电气设备投入期成本指高压电气设备寿命周期内所发生的资本性投入，分为规划期成本、建设期成本以及后续投入。

规划期成本和建设期成本合并称为初始投入，即高压电气设备首次投运所对应投入；后续投入指高压电气设备寿命周期内实施的技改项目（非整体性更换）投入，两者都通过固定高压电气设备原值体现。

2.2.1.2归集分摊方法
由于高压电气设备初始投入、后续投入在项目投运依据竣工决算由在建工程转为固定高压电气设备，分别体现为固定高压电气设备原值和固定高压电气设备原值增加额。

因此，两类投入最终都可以通过创建固定高压电气设备卡片高压电气设备号及原高压电气设备卡片号进行归集，即通过高压电气设备编号进行卡片查询。

要实现上述归集方式，要求按单台设备建立固定高压电气设备卡片、同时能够记录历次固定高压电气设备原值的变更日期及金额。

2.2.2运行期成本
高压电气设备运行期成本指在高压电气设备运行期间发生的与运维检修活动相关的成本。

其成本构成按作业类型分类，具体分为运行成本（含巡视检查成本和日常维护成本）、修理成本（含一般修理成本和大修成本）和故障成本（含抢修成本）（如图 2所示）。

图 2 运行期成本构成及定义
各成本项可进一步细分为直接成本和间接成本（即统计项）。

直接成本指与成本对象在运行期作业（即“运维检修作业”）直接相关（现场发生）的料、工、费成本，含内部、外部（外包）直接成本；间接成本指与成本对象运行期作业间接相关，或虽直接相关但不能用经济合理方式追溯到具体对象的成本，分为高压电气设备运营间接成本和高压电气设备管理间接成本。

在归集直接成本和分摊间接成本后，将二者汇总形成单体高压电气设备某一类作业的成本，单体高压电气设备运行期成本为各类作业的成本汇总值。

2.2.2.1成本构成
•高压电气设备运行期成本构成
高压电气设备运行期成本的各成本项按作业类型分类，各项作业所涵盖内容的定义以电网企业为例、如表 1所示。

巡视检查作业
视、定期检查等作业
√√√√√
日常维护作业指不停电状态下进行的
测试和设备冲洗、维
护、清扫等功能完善工
作
√√√√√
一般修理作业对应小修预试，指停电
状态下进行的设备试
验、功能调整完善工
作。

可能进行小部件更
换
√√√不适用√
大修作业即大修，指停电状态下
对设备进行全部或大部
分部件解体；更换或修
复全部不合格部件；达
到全面消除修前缺陷、
恢复期望功能之目的
√√√√√
抢修作业为消除故障和紧急缺陷
而进行的临时性修理
√√√√√表 1 高压电气设备运行期作业内容
本着简化性原则，在故障成本中仅考虑抢修成本、不考虑故障直接损失和间接赔偿损失。

•高压电气设备运行期成本口径
高压电气设备运行期各成本项的统计口径分为直接成本和间接成本。

这两种成本的详细定义和口径如下述章节所示：
直接成本由人工费、材料费、工器具费及外包成本构成。

其中人工费为一线运维检修人员（全民职工）从事运维检修作业而发生的人工成本；材料费为运维检修作业消耗的材料费用，含装置性材料、消耗性材料和周转性材料；工器具费为运维检修作业中使用的按固定高压电气设备进行管理的工器具费用，含交通工具费、仪器仪表费、施工机械费；外包成本指企业支付给外部公司、由其代为执行部分运维检修作业的费用（以结算为准）。

各统计项详细定义如表 2所示：
人工费
成本
工时运维检修人员在现场工作的有效时间（近似记为从工作集中点到进入现场直至完成工作后离开现场返回集中点之间的时间）
人工费费率运维检修人员每小时平均人工成本（以年度总工时计）材料费运维检修作业消耗的材料费用
装置性材料构成主设备的重要零部件
消耗性材料使用后即消耗完毕或逐渐消耗完毕、使用后不能保持原有形态的、不可再用的材料
周转性材料能多次使用、反复周转的工具性材料、配件和用具（不作为固定高压电气设备管理）
工器具费运维检修作业中使用的按固定高压电气设备进行管理的工器具费用
交通工具费交通运输车辆相关各类费用，该类费用含车辆折旧费、油耗费、维修费
仪器仪表费试验和监测用仪器仪表相关各类费用，该类费用含仪器仪表折旧费、校验费、维修费
施工机械费工程施工机械相关各类费用，该类费用含施工机械的折旧费、油耗、维修费
外包成本企业支付给外部公司、由其代为执行部分运维检修作业的费用（以结算为准）
表 2 直接成本统计项及口径定义
间接成本是与成本对象运行期作业间接相关，或虽直接相关但不能用经济合理方式追溯到具体对象的成本。

高压电气设备运行期间接成本不包含折旧费用（计入成本的固定高压电气设备折旧费用）和营业外支出（与日常活动无直接关系，计入当期损益的各项损失），分为高压电气设备运营间接成本和高压电气设备管理间接成本（如图 3所示）。

图 3 间接成本与组织层次和财务科目对应关系（以电网企业为例）高压电气设备运营间接成本口径包括：与成本对象运行期作业直接相关但无法以经济合理方式追溯到具体对象的成本（如现场工人闲时工资、难于直接记录的消耗性材料费和现场支持与管理成本等）；以及与成本对象运行期作业间接相关的成本，如分公司本部作为现场作业班组管理机构所耗费的成本（此级管理单位人员工资福利、此级管理单位所发生的修理费、材料费和其他费用等）。

高压电气设备管理间接成本口径包括：公司本部、分公司、直属单位作为下级单位的管理机构所耗费的成本（此级管理单位人员工资福利、此级管理单位所发生的修理费、材料费、其他费用和财务费等）。

2.2.2.2归集分摊方法
在明确高压电气设备运行期成本构成之后，对直接成本（内部直接成本、外包成本）和间接成本分别设计归集分摊方法。

直接成本按内部直接成本和外包成本分别归集。

其中内部直接成本按照不同作业类型归集成本；外包成本在结算时要求外包方按单体高压电气设备提供相关作业成本进行归集。

间接成本采用分摊方法，即由高压电气设备运营/管理成本减直接成本总额得到间接成本总额，然后将间接成本总额按一定驱动因素分摊到单台设备中。

根据目前的管理现状，建议以高压电气设备原值或直接成本比例作为驱动因素分摊。

2.2.2.2.1直接成本归集分摊方法概述
直接成本（以下如无特殊指明，直接成本均指内部直接成本）按照作业类型进行归集，每类作业的成本由工作量、资源耗用量、资源单价三个驱动因素构成。

工作量通常采用作业次数（定额或实际值）或作业总时间（定额）进行统计，资源耗用量和资源单价乘积代表单次作业的消耗成本，资源耗用量和资源单价按定额或实际值进行统计，与料、工、费的详细对应关系如下：。