Kost-nytte analyse på aldrende transformatorer.

Abstract

Denne bacheloroppgaven utforsker utfordringene og løsningene knyttet til aldrende transformatorer i et elektrisk distribusjonsnett. Med en del av fordelingstransformatorer som stadig blir eldre, er det kritisk for Griug AS å vurdere kostnadene og fordelene ved utskifting kontra fortsatt drift etter økte strømpriser. Oppgaven fokuserer på en detaljert vurdering av ti av de eldste fordelingstransformatorene som fortsatt er i bruk, hvor flere av dem har oversteget sin forventede tekniske levetid.

Metodologi: Oppgaven benytter en kombinasjon av kvantitative og kvalitative metoder for å analysere data om transformatorers alder, driftsprofil, og økonomiske aspekter knyttet til drift og utskifting. En kost-nytte analyse er gjennomført for å sammenligne de økonomiske implikasjonene av å fortsette drift versus å erstatte transformatorene. I tillegg er det utviklet et verktøy som tillater beregning av tilbakebetalingstiden for nye transformatorer.

Hovedfunn: Analysen indikerer at en rekke distribusjonstransformatorer, spesielt modellene T06220, T02220 og T36090, manifesterer betydelig ineffektivitet og økte driftskostnader. Disse utfordringene skyldes primært underbelastning, høye verdier av ∆Pmax og økt brukstid for tap (Tt). Videre er det identifisert at disse spesifikke distribusjonstransformatorene er hovedkandidater for utskifting. Ved en eventuell utskifting vil de nye distribusjonstransformatorene redusere ∆Pmax for T06220 fra 4.183 kW til 1.3 kW, og for T02220 fra 2.63 kW til 0.51 kW. Dette representerer en god forbedring i effektivitet og reduksjon i energiforbruk. Gruppen har også kommet fram til at T36090-plasseringen erstattes med T04137, noe som vil redusere omkostningene sammenlignet med full utskifting (med nye trafoer) og ytterligere minske ∆Pmax for både T36090 og T04137, samtidig som det øker effektiviteten for begge transformatorer. En kostnadsnytte-analyse antyder at tidlig utskifting av disse enhetene vil medføre økonomiske gevinster.

Økonomisk verktøy og implikasjoner: Det utviklede økonomiske verktøyet demonstrerer hvordan Griug AS kan anvende inngående investeringsperiode og kostnadsinformasjon til å ta funderte investeringsbeslutninger. Ved å integrere nyeste realistiske data for investeringsperioden, fortjenestenes prosent ved å transportere strøm og kostnader på nye trafoer gir verktøyet en modell for å forutsi økonomisk levedyktighet av investeringer i nye transformatorer.

Betydning av forskningen: Oppgaven bidrar med innsikt i hvordan aldring av transformatorer kan håndteres på en kostnadseffektiv måte. Ved å fremme forståelsen av økonomiske og tekniske aspekter ved utskifting av transformatorer, støtter denne oppgaven strategiske beslutninger som kan lede til viktige forbedringer i nettverkets effektivitet og driftssikkerhet.

This bachelor's thesis explores the challenges and solutions related to aging transformers in an electrical distribution network. With a portion of distribution transformers continuously aging, it is critical for Griug AS to consider the costs and benefits of replacement versus continued operation amidst rising electricity prices. The thesis focuses on a detailed assessment of ten of the oldest distribution transformers still in use, several of which have exceeded their expected technical lifespan.

Methodology: The thesis employs a combination of quantitative and qualitative methods to analyze data on transformer age, operational profiles, and economic aspects related to operation and replacement. A cost-benefit analysis is conducted to compare the economic implications of continued operation versus replacing the transformers. Additionally, a tool has been developed to calculate the payback period for new transformers.

Main Findings: The analysis indicates that several distribution transformers, particularly models T06220, T02220, and T36090, exhibit significant inefficiencies and increased operational costs. These challenges are primarily due to underloading, high values of ΔPmax, and increased usage time for loss (Tt). Furthermore, these specific distribution transformers have been identified as prime candidates for replacement. The potential replacement of these transformers would reduce ΔPmax for T06220 from 4.183 kW to 1.3 kW, and for T02220 from 2.63 kW to 0.51 kW. This represents a significant improvement in efficiency and reduction in energy consumption. The group also concluded that replacing the T36090 location with T04137 would reduce costs compared to a full replacement (with new transformers) and further decrease ΔPmax for both T36090 and T04137 while increasing the efficiency of both transformers. A cost-benefit analysis suggests that early replacement of these units will yield economic benefits.

Economic Tool and Implications: The developed economic tool demonstrates how Griug can utilize detailed investment period and cost information to make informed investment decisions. By integrating the latest realistic data for the investment period, profit margins for electricity transmission, and costs for new transformers, the tool provides a model to predict the economic viability of investments in new transformers.

Significance of the Research: The thesis provides insights into how aging transformers can be managed in a cost-effective manner. By promoting an understanding of the economic and technical aspects of transformer replacement, this thesis supports strategic decisions that can lead to significant improvements in network efficiency and operational reliability.