寇渭新（昊華工程有限公司，北京 100143）

關(guān)于工程用電纜經(jīng)濟(jì)截面選擇的探討

寇渭新
（昊華工程有限公司，北京 100143）

文中主要討論電纜截面及經(jīng)濟(jì)截面的選擇，以及如何使總費(fèi)用最小，提高經(jīng)濟(jì)效益。

電纜；截面；電流；電壓

1　電纜截面及電纜經(jīng)濟(jì)截面的選擇

1.1按載流量選擇電纜截面

該方法的實(shí)質(zhì)是按發(fā)熱條件選擇電纜截面。

當(dāng)發(fā)熱量與散熱量相等時(shí)，線芯溫度不再上升，導(dǎo)體和絕緣處于合理壽命的熱平衡狀態(tài)，電流值就是線芯長(zhǎng)期允許最大工作電流，俗稱“載流量”。

1.2允許電壓損失校驗(yàn)

電纜有電阻和電抗，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電壓降，電壓降應(yīng)低于用電設(shè)備端子處電壓偏差允許值，在正常運(yùn)行情況下，用電設(shè)備端子處電壓偏差允許值（以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示）如下：

（1）電動(dòng)機(jī)為±5%。

（2）照明：在一般工作場(chǎng)所為±5%；對(duì)于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場(chǎng)所，難以滿足上述要求時(shí)，可為+5%～-10%；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為+5%～-10%。

（3）其他用電設(shè)備當(dāng)無(wú)特殊規(guī)定時(shí)為±5%。

1.3電纜熱穩(wěn)定校驗(yàn)

電纜熱穩(wěn)定是指在短路電流通過(guò)時(shí)，導(dǎo)體的溫度不超過(guò)絕緣所能承受的溫度。電纜應(yīng)進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。

1.4電纜經(jīng)濟(jì)截面的選擇

電纜除應(yīng)滿足載流量、電壓損失和熱穩(wěn)定要求外，還宜按電纜的初始投資和使用壽命期間的運(yùn)行費(fèi)用綜合經(jīng)濟(jì)地選擇電纜截面，即在電纜壽命期內(nèi)，投資和導(dǎo)體損耗費(fèi)用之和最小的電纜“經(jīng)濟(jì)截面”，“經(jīng)濟(jì)截面”所對(duì)應(yīng)的工作電流為“經(jīng)濟(jì)電流”。

2　電纜經(jīng)濟(jì)截面的選擇方法

2.1總費(fèi)用最小原則

CT=CI+CJ

CT——總費(fèi)用；

CI——電纜主材、附件費(fèi)用及施工費(fèi)用之和；

CJ——損耗費(fèi)用，它與負(fù)載（電流）大小、年運(yùn)行時(shí)間、電價(jià)、電纜電阻（截面）、使用壽命等因素有關(guān)。

2.2電纜截面與總費(fèi)用的關(guān)系

電纜截面與TOC關(guān)系圖參見圖1。

2.3經(jīng)濟(jì)電流范圍

在一定的敷設(shè)條件下，每一線芯截面都有一個(gè)經(jīng)濟(jì)電流范圍，根據(jù)IEC287—3—2/1995經(jīng)濟(jì)電流范圍上、下限值的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算。

Icc（下限）=［CI-CI1/F×L（R1-R）］0.5

Icc（上限）=［CI2-CI1/F×L（R-R2）］0.5

CI——某一截面電纜的總投資（元）；

CI1——比CI小一級(jí)截面電纜的總投資（元）；

CI2——比CI大一級(jí)截面電纜的總投資（元）；

F——綜合系數(shù)；

L——電纜長(zhǎng)度（km）；

R——CI對(duì)應(yīng)截面電纜單位長(zhǎng)度的交流電阻（Ω/ km）；

圖1　VV-1電纜裁面與TOC關(guān)系

R1——CI1對(duì)應(yīng)截面電纜單位長(zhǎng)度的交流電阻（Ω/ km）；

R2——CI2對(duì)應(yīng)截面電纜單位長(zhǎng)度的交流電阻（Ω/ km）。

2.4常用電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍

各種不同類別電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍參見相關(guān)手冊(cè)。

2.5常用電纜經(jīng)濟(jì)電流密度曲線

各種不同類別電纜經(jīng)濟(jì)電流密度曲線參見相關(guān)手冊(cè)。

3　電纜經(jīng)濟(jì)截面選擇與電纜截面技術(shù)選擇的對(duì)比

（1）選配電纜YJV22-10截面，長(zhǎng)度3 km，直埋地，Ik=18 kA，t=0.5 s，In=101 A，cosΦ=0.8，Tmax=4 000 h，P=0.5元/kWh

第一、按載流量：S=3×50 mm2

第二、按允許電壓損失Δu校驗(yàn)：Δu=2.12%合格

第三、按經(jīng)濟(jì)電流：Sec=3×70 mm2

（2）電纜經(jīng)濟(jì)截面與經(jīng)濟(jì)壽命的關(guān)系

電纜經(jīng)濟(jì)截面與經(jīng)濟(jì)壽命的關(guān)系圖見圖2。

（3）電纜經(jīng)濟(jì)截面與年最大負(fù)荷利用時(shí)間的關(guān)系

電纜經(jīng)濟(jì)截面與年最大負(fù)荷利用時(shí)間的關(guān)系圖見圖3。

（4）電纜經(jīng)濟(jì)截面初始增加投資回收年限

圖2　VV-1電纜壽命期效圖

由于按經(jīng)濟(jì)電流選擇電纜截面時(shí)，電纜經(jīng)濟(jì)截面較大，使初期電纜投資增加，增加投資的回收年限舉例如下：

圖3　VV-1電纜不同運(yùn)行時(shí)間總費(fèi)用利用率

某一負(fù)載Ie=90 A，選用VV-1型三芯電纜供電，電纜長(zhǎng)100 m，當(dāng)?shù)仉妰r(jià)0.5元/kW·h。

經(jīng)計(jì)算：按載流量選擇截面為3×50 mm2。

查圖2： 按經(jīng)濟(jì)電流選擇截面： 3 000 h為3×50 mm2，5 000 h為3×70 mm2， 7 000 h為3×95 mm2。

投資回收時(shí)間見表1。

4　電纜經(jīng)濟(jì)截面的經(jīng)濟(jì)效益

（1）電纜截面選擇時(shí)，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)是相互依存的兩個(gè)方面，而按電纜經(jīng)濟(jì)截面選擇是電纜截面選擇的重要發(fā)展。

表1　投資回收時(shí)間表

（2）按經(jīng)濟(jì)電流選擇電纜經(jīng)濟(jì)截面，通常大于按載流量所選的電纜截面，但由于總費(fèi)用支出很小，而且增加的初期投資僅在2～4年內(nèi)可收回。

（3）大力推廣“按經(jīng)濟(jì)電流選擇電纜經(jīng)濟(jì)截面”，既節(jié)約電力運(yùn)行費(fèi)和總費(fèi)用，又節(jié)省能源、改善環(huán)境，同時(shí)還提高電力運(yùn)行的可靠性 ，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

Discussion of economic cross-section selection of cable

TB47

1009-797X（2015）17-0065-03

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.17.018

寇渭新（1972-），男，1995年畢業(yè)于鄭州工業(yè)學(xué)院工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè)，主要從事電氣設(shè)計(jì)工作。

2015-05-18