電力電纜經(jīng)濟(jì)選型實用手冊范本

1、電力電纜經(jīng)濟(jì)選型實用手冊目 錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark5 o Current Document .概述 2 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document .圍 2-3 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document .參考標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)取值依據(jù) 3 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document .符號說明 3-4 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document .IEC 287-3-2/1995標(biāo)準(zhǔn)電力電纜截面

2、經(jīng)濟(jì)最佳化計算方法的應(yīng)用4-11 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document .電力電纜經(jīng)濟(jì)截面最佳化數(shù)據(jù)查找的使用方法 11-12 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document .電纜經(jīng)濟(jì)截面與發(fā)熱截面總費用比較及投資回收年計算 12-15 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document .經(jīng)濟(jì)截面的校驗條件 16-17附錄1 銅芯電力電纜綜合造價統(tǒng)計表 18-19附錄2 電纜造價類別的平均 A值 20附錄3 電纜型號與電纜造價類別對照表 20附錄4-1銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流圍（I

3、-A類別） 21-23附錄4-2銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流圍（II-A類另IJ） 24-26附錄4-3銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流圍（III-A類別） 27-29附錄4-4銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流圍（IV-A類另IJ） 30-32附錄4-5銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流圍（V-A類別） 33-35附錄5銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流密度計算數(shù)據(jù)及圖表（不同電價） 36-40附錄6電纜導(dǎo)體交流電阻及感抗 41-42附錄7 銅芯電力電纜允許載流量表 42附錄8損耗費用輔助量F Tmax P關(guān)系的統(tǒng)計值43附錄9 最大負(fù)載利用小時Tmax與最大負(fù)載損耗小時。和cos的關(guān)系- 43 附錄10不同行業(yè)的年最大負(fù)載利用小時Tmax,（h） 4

4、4.參考資料 44電力電纜經(jīng)濟(jì)選型實用手冊.概述導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度是選擇導(dǎo)體的必要條件之一。當(dāng)選擇導(dǎo)體的諸多技術(shù)條件（如發(fā)熱溫升、機(jī)械強(qiáng)度及電壓降要求等）得到控制或改善時，往往是經(jīng)濟(jì)電流密度起著支配作用。實踐 證明，經(jīng)濟(jì)電流密度對于選擇導(dǎo)體進(jìn)而節(jié)省能源，改善環(huán)境，提高電力運行可靠性有著重要 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。過去，在計劃經(jīng)濟(jì)的條件下，工程設(shè)計往往偏重技術(shù)、輕視經(jīng)濟(jì)；重視初 投資，忽視長期運行的經(jīng)濟(jì)性。工程建設(shè)也因此付出過沉重代價。當(dāng)前，我國已經(jīng)進(jìn)入到社 會主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展時期，工程投資方和經(jīng)營方都越來越注重投資效益和運營效益。追求 工程建設(shè)整體的、長遠(yuǎn)的合理性，倡導(dǎo)基建優(yōu)化設(shè)計。而導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電

5、流密度正是這種優(yōu)化 設(shè)計的容之一。傳統(tǒng)的設(shè)計方法按載流量選擇導(dǎo)體截面時只計算初始投資，導(dǎo)體的截面選擇 過小，將增加電能的損耗；選擇的過大，則增加初始投資。研究和確定導(dǎo)體電流密度的目的， 就是在已知負(fù)荷的情況下，選擇最佳的導(dǎo)體截面；或是在已選定導(dǎo)體截面的情況下，確定經(jīng) 濟(jì)的負(fù)荷圍，以尋求投資的最優(yōu)方案，取得最理想的經(jīng)濟(jì)效益。本實用手冊應(yīng)用IEC 287-3-2/1995電力電纜尺寸的經(jīng)濟(jì)最佳化標(biāo)準(zhǔn)和方法，采用我國常用的銅芯聚氯乙稀絕緣聚氯乙稀護(hù)套（PVC絕緣）和交聯(lián)聚乙稀絕緣聚氯乙稀護(hù)套（XLPE絕緣）中低壓電力電纜數(shù)據(jù)，統(tǒng)計和匯集了為計算電纜系列截面的經(jīng)濟(jì)電流圍、經(jīng)濟(jì)截 面和電纜經(jīng)濟(jì)電流密度所

6、需資料，可供電氣設(shè)計人員和運行人員選擇電纜導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)截面參考。.圍.本實用手冊適用于電壓為 6/6kV, 8.7/10kV 及0.6/1.0kV 中低壓等級銅芯電力電 纜的經(jīng)濟(jì)選擇。電纜類型為銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（VV型），銅芯聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（VV22型），以及交聯(lián)銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（YJV型），交聯(lián)銅芯聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（YJV22型）。電纜芯數(shù)包括：根據(jù)產(chǎn)品目錄有等截面的三芯、四芯及五芯，非等截面的四芯及五芯。.按照IEC 287-3-2/1995國際標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)體截面經(jīng)濟(jì)選擇只計及發(fā)熱損耗，不考慮電壓有關(guān)白損耗，

7、也不包括諸如維修等因素。.參考標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)取值依據(jù)國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC 287-3-2/1995電力電纜截面的經(jīng)濟(jì)最佳化。國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T16895.15-2002 等效于IEC 60364-5-523:1999建筑物電氣裝置電氣設(shè)備的選擇和安裝布線系統(tǒng)載流量以及GB 50217-94電力工程電纜設(shè)計規(guī)。金融貼現(xiàn)率，電價年增長率等按照近年來國家電力公司經(jīng)濟(jì)研究中心提供的數(shù)據(jù)。低壓 電力電纜出廠價格根據(jù)工程造價信息2001年第2期。中壓電力電纜價格及中低壓電纜敷設(shè)綜合費用根據(jù)西北電力 1981年及東北電力2001年的專題報告導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度 資料。.符號說明本手冊使用的符號及其量值說明如下

8、：A與導(dǎo)體截面有關(guān)的單位長度成本的可變部分（造價費用斜率）元/m.mm2B鄰近效應(yīng)、集膚效應(yīng)的綜合系數(shù) 一 TOC o 1-5 h z C與敷設(shè)條件等有關(guān)的單位長度成本的不變部分元/mCT電纜系統(tǒng)總成本（總費用）元Imax最大負(fù)載電流AL電纜截面某段長度mCJ年期間電纜導(dǎo)體發(fā)熱損耗費用的現(xiàn)值元N電纜使用的經(jīng)濟(jì)壽命期年Np每回路相導(dǎo)體數(shù)目-Nc傳輸同型號電纜和負(fù)載值的回路數(shù)目-P電價，電度電費 元/kWhD每年最大需量電費元/kW年F由公式（6）定義的輔助量（線損輔助量）元/WQ由公式（4）定義的輔助量-r由公式定義的輔助量-aImax的年增長率 b電價P的年增長率，不計及通貨膨脹 i計算現(xiàn)值用

9、貼現(xiàn)率CI擬確定某段長度的標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的初始費用元CI1最接近某段長度較小標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的初始費用元CI2最接近某段長度較大標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的初始費用元R擬確定電纜截面規(guī)格的單位長度交流電阻Q/kmR1最接近較小標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的單位長度交流電阻Q/kmR2最接近較大標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的單位長度交流電阻Q/kmTmax最大負(fù)載利用小時ht最大負(fù)載損耗小時hS電纜導(dǎo)體截面mm2Sec電纜導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面mm2p20導(dǎo)體20 c下的電阻率Q.mo20導(dǎo)體20 c下的電阻溫度系數(shù) 1/ C9m導(dǎo)體平均運行溫度K溫度及B系數(shù)的綜合系數(shù) -T投資回收年 年五.IEC 287-3-2/1995標(biāo)準(zhǔn)電力電纜截面經(jīng)濟(jì)最佳化計算

10、方法的應(yīng).電纜的總費用。總擁有費用法 (TOC ,Total Owning Cost)是全面評價電氣裝置能效費用的方法，包含：初始投資(采購及安裝費用)及其壽命期運行費用的兩個部分。 其表達(dá)式如 下：總費用 CT=CI +CJ(1)式中： CI所安裝的電纜造價(初始投資)，包括電纜購置費及敷設(shè)安裝費用，(元)CJ等效于電纜購買時的線路損耗費用，即電纜N年經(jīng)濟(jì)壽命期發(fā)熱損耗費用現(xiàn)值,(元)。電纜初始投資CI包括電纜出廠價及敷設(shè)費用(附錄1),敷設(shè)費用以綜合造價系數(shù)來折算，綜合造價系數(shù)計 及電纜的運輸，敷設(shè)安裝及電纜構(gòu)筑物等費用，綜合造價系數(shù)隨電纜截面增大而降低。以下 用單位長度和截面有關(guān)系的投資

11、費用斜率A來表示，又叫做投資費用的可變部分A值。各種類型電纜的A值因價格不同而異，為求得各類型電纜截面與投資的線性關(guān)系，其斜率A(以下簡稱A值)按下式計算：A=(截面S2電纜的初始投資-截面S1電纜的初始投資)/(截面S2-S1),(元/m.mm2)(2)對于每一種型號電纜，都存在各自變化幅度不大的系列截面斜率Ao本手冊共統(tǒng)計28種型號電纜的A值，將其之間誤差小于 10%的A合并為同一類平均 A值，平士勻A值由小到大 分成五組以I-A, II-A, III-A, IV-A, V-A類別標(biāo)志，見附錄2。電纜造價類別與電纜型號對照表見附錄3。五個組的平均 A值代表型號數(shù)量不等的電纜單位造價，它們之

12、間的偏差為18125%。為了使電纜導(dǎo)體截面圍建立較好的線性關(guān)系，以平均 A值對相應(yīng)型號電纜的初始造價做線性 調(diào)整。采用平均A值比用自身A值計算經(jīng)濟(jì)截面和經(jīng)濟(jì)電流密度所得結(jié)果只有小于3%很小的誤差。電纜在N壽命年期間發(fā)熱損耗現(xiàn)值CJ這是計算電纜造價以外的運行費用，它與負(fù)載大小、年運行時間、電價、電纜截面、使 用壽命期及資金貼現(xiàn)率等因素有關(guān)。(1)電纜在N經(jīng)濟(jì)壽命年運行的電能損耗費，折算到電纜購買日的現(xiàn)值：CJ=(I2max x R x L x Np x Nc /1000)x ( P+D) x Q /(1+ i/100), TOC o 1-5 h z (元)(3)式中：Q為計及N年負(fù)載增長、電價增

13、長和貼現(xiàn)率的系數(shù)，Q=(1-rN)/ (1-r)(4)其中 r=(1+a/100)2 x(1+b/100) / (1+ i/100)(5)(2)為方便于以后對不同截面損耗費用的一系列計算，將 (3)式中除導(dǎo)體電流和電阻以 外的所有參數(shù)以線損輔助量F來表示。令 F=NpXNcX( XP+D) XQ / (1+ i %)/1000,(元 /W)(6)F總括了回路相數(shù) Np和Nc、電價P、D、最大負(fù)載損耗小時。和現(xiàn)值系數(shù)Q / (1+ i %)。此處采用我國常用的最大負(fù)載損耗小時(力法來計算線損。因此最大負(fù)載損耗小時t需由已知的年最大負(fù)載利用小時 Tmax和功率因數(shù)cos。關(guān)系表中查出，見附錄9。功

14、率因數(shù)cos。 對經(jīng)濟(jì)電流圍和經(jīng)濟(jì)截面的計算結(jié)果影響很小，本手冊采用該關(guān)系表的中間值cos檸0.9 ,在Tmax=1000h 至8500h圍取下。值作為計算用數(shù)。按公式(6)便可算得Tmax / 。圍的線損輔 助量F(見附錄8),它在經(jīng)濟(jì)電流圍和經(jīng)濟(jì)電流密度計算過程是經(jīng)常使用的中間量值。在繪制經(jīng)濟(jì)電流密度j曲線中習(xí)慣用Tmax而不用。來表示。不同行業(yè)的Tmax可從現(xiàn)成統(tǒng)計資料查出(見附錄10)。公式(6)的線損輔助量F算式中現(xiàn)值系數(shù)Q / (1+ i %)的參數(shù)：a, b, i,和 N均系根據(jù)國家電力公司經(jīng)濟(jì)研究中心近年提供的數(shù)據(jù)，即 a=0, b=2%,i=10%, N=30年,按公式(5)

15、算出r=0.927,進(jìn)而算得Q和現(xiàn)值系數(shù)Q / (1+ i %)=11.2。這樣，總費用的計算式簡化為：CT= CI + I2max XRX F,(元)(7).系列標(biāo)準(zhǔn)截面中每一導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流圍的算法原理：電纜系列截面的經(jīng)濟(jì)電流圍是在總費用相等和敷設(shè)條件相同的條件下取得。計算公式可以有兩種表達(dá)方式：一種是按總費用計算式通過輸入電纜初始投資和電纜線路電阻等參數(shù)來計算電流圍(IEC表達(dá)方式)，另一種是通過輸入單位造價平均A值，電纜截面S和導(dǎo)體電阻率等參數(shù)替代第一種公式原形計算。第一種計算的表達(dá)式：每一線芯截面都有一個經(jīng)濟(jì)電流圍，按電纜相鄰線芯截面總費用 TOC o 1-5 h z 相等為條件，其低限

16、值和高限值分別由下列公式給出：Imax(低限值)=(CI - CI1)/(Fx L x (R1-R)0.5(8)Imax(高限值)=(CI2 - CI)/(FX L X (R-R2)0.5(9)式中：CI擬確定某段長度電纜截面規(guī)格的初始費用，(元)R擬確定電纜截面規(guī)格的單位長度交流電阻，(Q/km)CI1最接近某段長度較小標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的初始費用，(元)R1最接近較小標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的單位長度交流電阻，(Q/km)CI2最接近某段長度較大標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的初始費用，(元)R2最接近較大標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的單位長度交流電阻，(Q/km)L確定電纜截面規(guī)格某段長度，(km)第二種表達(dá)式：為便于對每一線芯截面經(jīng)濟(jì)電

17、流圍的計算，原理不變，將電纜造價平均A值替代CI以及電阻率除以截面替代電阻R來表達(dá)。因交流電阻 R = p20 X BX 1+ “20( 0m-20) X 106 / S , (Q/m)令 K=B1+ o20( Gm-20),于是交流電阻 R = p20 X K X 106 / S , (Q/m) 式中：p20 為銅導(dǎo)體直流電阻率，p 20=18.35 X 10-9, ( Q.m)B為綜合鄰近效應(yīng)、集膚效應(yīng)的系數(shù)，取 VV型和YJV型電纜的B平均值=1.006 。o20為銅線20 c的電阻溫度系數(shù)等于 0.00393,(/ C )9m為導(dǎo)體溫度，在經(jīng)濟(jì)電流運行時導(dǎo)體溫度可降低，0m=40 C。

18、(IEC推薦)代入相關(guān)參數(shù)，取得 K =1.085 。將A、S和p20替換(8)(9)式中的CI與R。公式經(jīng)整理后，可得經(jīng)濟(jì)電流圍高低限值的另一表達(dá)式： TOC o 1-5 h z Imax(低限值)=A(S1 x S)/ F X 0.01990.5(10)Imax(高限值)=A(S2 x S)/ F x 0.01990.5(11).給定負(fù)載電流下經(jīng)濟(jì)截面的算法原理：計算以給定負(fù)載電流下電纜總費用為最小時的截面，公式演算如下。電纜總費用按公式(7)可寫成以導(dǎo)體截面S為函數(shù)的表達(dá)式：CT(S)=CI(S) + I2max x R(S) XL x F,(元)(12)CI(S)以上述不同電纜類型初始

19、投資推導(dǎo)為線性模型的A值表示：CI(S)= L(A XS+C)式中： A-成本的可變部分(元/m.mm2)，各型電纜可取平均 A值;S-導(dǎo)體截面(mm2);C-成本的不變部分(元/m);L-電纜長度(m) o交流電阻以導(dǎo)體截面 S的函數(shù)式表示：R(S) = p20 X BX 1+ “20( 0m-20) X 106 / S , (Q/m)總費用為最小時的經(jīng)濟(jì)截面Sec可通過以總費用公式(12)對截面S求導(dǎo)，并令其為零取得：Sec = I2max XFX p20XBX1+ “20( 0m-20) x 106 / A0.5 , TOC o 1-5 h z (mm2)(13)式中：建0、“20、0m

20、、B和K的取值與上節(jié)相同，代入公式(13)整理后可得經(jīng)濟(jì)截面:Sec= I2max XFX0.0199/ A0.5, (mm2)(14).電纜導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流密度的算法電力電纜經(jīng)濟(jì)電流密度的計算方法很多，例如年費用最小法，計算費用法，返本期法和 財務(wù)表報法等，但因出發(fā)點不同，各個國家的各部門都采用不同的計算方法。以上IEC287-3-2 標(biāo)準(zhǔn)的兩種計算方法實際上已表述了電纜經(jīng)濟(jì)電流密度的容，因為經(jīng)濟(jì)電流密度就 是流過經(jīng)濟(jì)截面中電流的密度。經(jīng)濟(jì)電流密度的算式：j= Imax / Sec(A/mm2)將公式(13)的 Sec 代入上式，得：j=Imax / I2max XFX p20 x B x 1+

21、 “20( 0m-20) x 106 / A0.5或公式(14)的 Sec 代入上式，彳導(dǎo):j= A / F x 0.01990.5(A/mm2)-(15)為求電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度，只需代入電纜造價平均 A值與Tmax小時下的F (1(設(shè)定不同 的電價P條件)，便可求得Tmax與j的關(guān)系數(shù)據(jù)和曲線。本手冊收集 28種常用的中低壓電 力電纜造價(附錄1)合并為5種類別的平均A數(shù)值(見附錄2)。由公式(15)計算不同電價(設(shè) P=0.21.0元/kWh)5 種類別28種常用的中低壓電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度數(shù)據(jù)及曲線 (見附錄5)。各參數(shù)對經(jīng)濟(jì)電流密度j的影響由經(jīng)濟(jì)電流密度j的算式(15)可見，經(jīng)濟(jì)電流密度

22、j與A值開方成正比，A的增加表明電 纜投資增加，j便應(yīng)該增大，即要求采用較小截面是經(jīng)濟(jì)的(為要求投資回收年不因此而增長 )。j與F值開方成反比，F(xiàn)是Tmax和P的中間輔 助量值，F(xiàn)增大相當(dāng)于運行時間加長或電價增加，j應(yīng)該減小，j減小就是要使截面加大使損耗費用減小才經(jīng)濟(jì)。不可能對每一種型號電纜都分別給出它們的經(jīng)濟(jì)電流密度，只能按不同類型電纜A的大小分組合成的平均 A值來設(shè)置，雖存在一定誤差，在Tmax不變的情況下平均 A值開方的差 值控制j之間的差值圍，而平均A值與其組各型電纜本身 A值的誤差圍從0.58%不等，影 響j的誤差小于3%是允許的?？紤]我國地區(qū)電價差別較大，電價P對j的影響偏差寬度不

23、等，低電價影響j的寬度比高 電價大，可以控制j之間的差值1015%來確定P值，附錄5列出的經(jīng)濟(jì)電流密度 Tmax-j 曲線是以電價整數(shù) P=0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、1.0元/kWh 圍，在兩電價數(shù)值間的實際 電價可在曲線間按插入法就近取值，由于高電價中的誤差所影響最終經(jīng)濟(jì)截面的選擇很小，可不于計較。必要時(例如電價超出所列圍很大)仍可按計算公式修改線損輔助量F值來補(bǔ)充新電價條件下的j值。.電力電纜截面經(jīng)濟(jì)最佳化計算方法舉例以上電力電纜截面經(jīng)濟(jì)最佳化的三種計算方法，簡單易行，只要代入相關(guān)參數(shù)(大多已匯集在附錄中)就可取得所需結(jié)果。舉例如下： 5.1題1 :計算VV-1型3 X 5

24、0 mm2 電纜導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流高低限值圍。假設(shè)條件：Tmax=5000h,電度電價P=0.5元/kWh,L= 1km,電纜為明設(shè)。已知：由附錄1查彳V VV-1型電纜數(shù)據(jù)：3 x 35mm2 , 3 x 50mm2 , 3X 70mm2 初始投資CI每公里分別為55418元,74993元,101093 元，導(dǎo)體交流電阻R由附錄6查得每公里分 別為0.566 Q, 0.397 Q, 0.284 Qo由附錄8查得線損輔助量系數(shù) F=65.60元/W。 解：(1) 3 x 50mm2電纜導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流高低限值圍由上列參數(shù)代入公式(8), (9)計算：Imax(低限值)=(74993-55418)/(

25、65.6X 1 X (0.566-0.397)0.5=42.0AImax(高限值)=(101093-74993)/(65.6 X 1 X (0.397-0.284)0.5=59.3A50mm2截面的經(jīng)濟(jì)電流低限是 35mm2截面經(jīng)濟(jì)電流的高限，50mm2截 面的經(jīng)濟(jì)電流高限是70mm2截面經(jīng)濟(jì)電流的低限。(2)同上，用(10), (11)公式計算，由附錄2、3查VV-1型電纜為I-A類別，其A=1.305 元/m.mm2, 計算結(jié)果與(1)相同。Imax(低限值尸1.305 X (50 X35)/ (65.6 X 0.0199)0.5= 41.8 AImax(高限值尸1.305 X (50 X

26、70)/ (65.6 X 0.0199)0.5=59.1 A(3)查附錄4的電力電纜經(jīng)濟(jì)電流圍數(shù)據(jù)表，可直接得到Imax圍為4259A 與(1)或(2)相同數(shù)值。題2:計算一路VV-1型電纜負(fù)載電流Imax=100A 的經(jīng)濟(jì)截面，電纜長度為1km(假設(shè) 不計較電壓損失)。假設(shè)條件:Tmax=5000h,電度電價=0.5元/kWh 。解：由附錄2、3查VV-1型電纜屬I-A造價類別，其平均 A 1=1.305(元/m.mm2),附錄8查F=65.6(元/W)。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式(14),電纜經(jīng)濟(jì)截面為：Sec= 1002 X65.6 X 0.0199 / 1.3050.5 =100.0mm2因為

27、由計算公式得出的截面數(shù)不可能正好等于一個標(biāo)準(zhǔn)截面，一般宜選用小于計算值的標(biāo)準(zhǔn)截面95 mm2。如需要精確計算，也可由公式(7)計算總費用大小來確定。此時還需查電 纜的單位長度造價(附錄1)和截面的交流電阻(附錄 6)。CT95=133718+1002 X 0.209 X 65.6=270822 元CT120=166343+1002 X 0.166 X 65.6=275239 元比較總費用的計算結(jié)果，最經(jīng)濟(jì)的截面應(yīng)是95 mm2。題3:題同5.2例，用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面。解：由經(jīng)濟(jì)電流密度數(shù)據(jù)表或曲線(附錄5)查：當(dāng)Tmax=5000h, 電纜為 I-A 類別，A=1.305 元/m.mm

28、2,得 j=1.0A/mm2,對于 Imax=100A,經(jīng)濟(jì)截面S=100/1.0=100 mm2, 同樣仍按5.2題選小的原則，選用 95 mm2 。題4:如何修改經(jīng)濟(jì)電流密度。當(dāng)要求電價 P=0.85元/kWh, Tmax=6500h, 采用的電 纜為YJV-10kV,求經(jīng)濟(jì)電流密度。解：(1)查附錄 9,設(shè) cos 6=0.9 ,當(dāng) Tmax=6500h,得 T=5100h ,(2)代入公式(6): F=NpXNcX( P+D)XQ / (1+ i %)/1000,(元/W),假設(shè)公式(6)的其他條件不變，即Np=3, Nc=1, D=252 元/kW,現(xiàn)值系數(shù)Q / (1 + i %)

29、=11.2,(3)新的 F=3 X (5100 X 0.85+252) X 11.2/1000 =154.1 元/W,查附錄2、3 , YJV-10kV 屬電纜造價II-A類別，其平均 A (1=1.598 元 /m.mm2,(5)修改新的經(jīng)濟(jì)電流密度，代入F與A于公式(15),當(dāng)Tmax=6500h,j= A / F X 0.01990.5=1.598 / 154.1 X 0.01990.5=0.722A/mm2.總結(jié)經(jīng)濟(jì)截面最佳化的計算方法綜上所述，電力電纜經(jīng)濟(jì)電流圍、經(jīng)濟(jì)截面和經(jīng)濟(jì)電流密度的計算公式是很簡捷的，從 這些計算公式可見，只要輸入以下必要的參數(shù)進(jìn)行計算就可獲得所需數(shù)據(jù)：(1)不

30、同型號電纜的平均 A值(由附錄3先查出電纜造價類別，由附錄 2即得平均A值)。 例如VV-1-(3 x S)型電纜的造價類別為I-A ,其平均A值等于1.305元/m.mm2 。(2)電纜線損輔助量F,是計算過程的中間值，由不同的年運行最大負(fù)載利用小時Tmax(計算過程用負(fù)載損耗小時。)和不同的電費價格 P 計算確定。在計算經(jīng)濟(jì)電流圍和截面的公式都用著它，為計算操作方便，附錄 8列出了損耗 費用輔助量F Tmax P關(guān)系的統(tǒng)計值。(3)當(dāng)單獨計算線路損耗費用或總擁有費用時，需要輸入實際使用的最大負(fù)載電流Imax和電纜導(dǎo)體交流電阻(附錄6)以及電纜線損輔助量 F值。六.電力電纜經(jīng)濟(jì)截面最佳化數(shù)據(jù)

31、查找的使用方法應(yīng)用IEC的計算方法所取得電力電纜截面經(jīng)濟(jì)最佳化的計算數(shù)據(jù)，為便于在實際工作中 查找使用，大多已匯集在附錄之中，其方法與步驟都比較簡單易行。不論求取各種型號電纜和不同運行條件的經(jīng)濟(jì)電流圍、負(fù)載電流的經(jīng)濟(jì)截面和經(jīng)濟(jì)電流密度，只要按步查找附錄中的相關(guān)參數(shù)和自定條件(如已知電價或最大負(fù)載利用小時)即可取得。.已知電纜型號，負(fù)載電流Imax和運行小時Tmax,求經(jīng)濟(jì)截面。(1)從附錄3類別對照表查出給定電纜型號的造價類別。例如 YJV-10 型，造價類別為 II-A。(2)已知項目電纜所在電網(wǎng)的最大負(fù)載利用小時Tmax,和電價P。例如Tmax=7000h, P=0.5元/kWh。從附錄4

32、中，找到對應(yīng)電纜造價類別為II-A的經(jīng)濟(jì)電流圍表，找出給定電價 P的經(jīng)濟(jì)電流圍小表，選定最大負(fù)載利用小時 Tmax 一列，確認(rèn)負(fù)載電 流在高低限電流圍的一行，其左端對應(yīng)的截面就是所求的經(jīng)濟(jì)截面。例如在附錄4-2電纜造價類別為II-A的經(jīng)濟(jì)電流圍表中，找到P=0.5元/kWh 的小表，查Tmax=7000h 一列，找到經(jīng)濟(jì)電流圍中Imax=150A 正包括在145-183A 一行，左端對應(yīng)的截面一列185mm2 就是它的經(jīng)濟(jì)截面。.已知電纜型號和截面，求經(jīng)濟(jì)電流圍。(1)從附錄3查出給定電纜型號的造價類別。例如VV-1-(3 X 70)型，造價類別為I-A。(2)已知項目電纜所在電網(wǎng)的最大負(fù)載利

33、用小時Tmax,和電價P。例如Tmax=7000h,P=0.4元/kWh。從附錄4中，找到對應(yīng)電纜造價類別為 I-A的經(jīng)濟(jì)電流圍表，找出給定電 價P的經(jīng)濟(jì)電流圍小表，選定最大負(fù)載利用小時Tmax 一列，從已知截面一行便可查到未知的電纜經(jīng)濟(jì)電流圍。例如從已知截 面為70mm2 的一行，它與已知Tmax=7000h一列的交點處便是該截面的經(jīng)濟(jì)電流圍52-71A 。.已知電纜型號，求經(jīng)濟(jì)電流密度。(1)從附錄3查出給定電纜型號的造價類別。例如 VV-1-(5 XS),查類別為IV-A。(2)已知項目電纜所在電網(wǎng)的最大負(fù)載利用小時Tmax和電價P。例如Tmax=7000h,P=0.7 元/kWh 。(

34、3)從附錄5查電纜造價類別的經(jīng)濟(jì)電流密度數(shù)據(jù)表和曲線。例如類別為IV-A ,按數(shù)據(jù)表查Tmax=7000h 一列與P=0.7元/kWh 一行的交點便是經(jīng)濟(jì)電流密度 j=0.89A/mm2。若需要按曲線查，在IV-A類別經(jīng)濟(jì)電流密度曲線圖，P=0.7的曲線與縱坐標(biāo)Tmax=7000h 水 平交點處取得對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)電流密度 j為0.89A/mm2 。七.電纜經(jīng)濟(jì)截面與發(fā)熱截面總費用比較及投資回收年計算以上是按IEC總費用最小的方法來求取經(jīng)濟(jì)電流和經(jīng)濟(jì)截面。比較發(fā)熱截面與經(jīng)濟(jì)截面 的TOC總費用，以電纜壽命為 30年和年運行小時為三班制來算，下面的例子可見發(fā)熱截面 的總費用明顯大于經(jīng)濟(jì)截面。但是如果電

35、纜負(fù)載電流不大，使用年限不長，年運行小時為一 班工作制，兩種截面方案的經(jīng)濟(jì)效益總費用就有比較的可能。以下比較兩種截面的總費用情 況。.給定負(fù)載電流下發(fā)熱截面與經(jīng)濟(jì)截面的總費用比較當(dāng)已知給定負(fù)載電流下的發(fā)熱截面與經(jīng)濟(jì)截面，比較其中三個班制年運行小時的TOC總費用。應(yīng)用公式(1),分別計算兩種截面的初始投資和年運行費用現(xiàn)值，相加后可得出總費用。由于電纜使用年的不同，它 們年運行費用現(xiàn)值及總費用也不相同。IEC標(biāo)準(zhǔn)例中使用年的取值一般都是取經(jīng)濟(jì)壽命年 N=30年。當(dāng)人們只需要按幾年的使用期，所得結(jié)果是否也會比按允許載 流量選擇的截面經(jīng)濟(jì)，需要計算或繪制兩者TOC-N曲線比較來說明問題。從以上總費用和

36、線損的公式可見，總費用是隨線損輔助量F式的現(xiàn)值系數(shù)大小變化，又公式(4)(5)中，當(dāng)r值不變(與年負(fù)載增長率a、年電價增長率b以及貼現(xiàn)率i的系數(shù)不變)， 因現(xiàn)值系數(shù)=Q/(1+i/100) 式中 Q=(1-rN)/(1-r)，故現(xiàn)值系數(shù)=(1-rN)/(1-r)/(1+i/100)。于是，現(xiàn)值系數(shù)將隨 N=030年變化的數(shù)值圍為 011.2 ,年數(shù)越大現(xiàn)值系數(shù)越大，總 費用也跟著大，便可繪制出以下三個班制的 TOC-N關(guān)系曲線。 舉例：一條100米長VV-1kV 型3芯電力電纜線路，負(fù)載電流 Imax=80A , 比較三個班制工作的發(fā)熱截面與經(jīng)濟(jì)截面TOC總費用，電價P=0.5元/kWh。繪制

37、三個班制電纜使用期(N=030年)TOC總費用年增長曲線。解：(1)查電纜允許載流量表(附錄7),空氣中敷設(shè)，發(fā)熱截面按允許載流量表選3X25mm2 。(2)經(jīng)濟(jì)截面按三個班制的年 Tmax小時數(shù)：假設(shè)為 3000h, 5000h,7000h 。(3)確定三個班制的經(jīng)濟(jì)截面：查VV-1三芯電纜為I-A類別，其平 均 A=1.305 元選 3 x 50 mm2, 選 3X 70 mm2, 選 3 x 95 mm2,/m.mm2,由電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度曲線，分別得：一班制 Tmax=3000h, j=1.36A/ mm2, S=80/1.36=58.8mm2,兩班制 Tmax=5000h, j=1.

38、0A/ mm2, S=80/1.0=80mm2,三班制 Tmax=7000h, j=0.79A/ mm2, S=80/0.79=101mm2,(4)每個班制的TOC總費用=電纜初始投資+現(xiàn)值系數(shù)X年線路損耗費=電纜初始投資 +Q/(1+i/100) x(I2max XRXF/11.2)。(5)確定年線損輔助量F值。F值與Tmax有關(guān)，查附錄8,對應(yīng)三個班制Tmax和電 價下的F值分別為：一班制 F=35.35 ,兩班制F=65.60, 三班制F=105.93 。因附錄8的年線路損耗費算式中的F值系N=30年的數(shù)值，當(dāng)需要計算小于 30年的線損時，需改變F式中的現(xiàn)值系數(shù)：如上式中的F需除以11.

39、2以清除30年的現(xiàn)值系數(shù)再乘以 N為變量年的現(xiàn)值系數(shù)。因現(xiàn)值系數(shù) =(1-rN)/(1-r)/(1+i/100) ，代入i=10%, r=0.927,得到N與現(xiàn)值系數(shù)關(guān)系，便可繪出 N=030逐年的TOC費用曲線，見圖1、2、3,從中求出30年以下任意年的費用。(6)從圖1、2、3(三個班制)可見，N=0的TOC總費用為電纜安裝年的投資費，兩曲線 交點是兩截面總費用相等處，對應(yīng)年份為經(jīng)濟(jì)截面多支付投資的回收年。(7)經(jīng)濟(jì)截面大于發(fā)熱截面投資的回收年限計算法：a)簡單算法，回收年，T=電纜初始投資差值/年線路損耗費差值一班制，T=(7499.3-4236.8) / (802 X0.1 X (0.

40、881-0.397) X 35.35/11.2=3.34 年兩班制，T=(10109.3-4236.8) / (802 X 0.1 X (0.881-0.284) X 65.6/11.2=2.62 年 三班制，T=(13371.8-4236.8)/ (802 X 0.1 X (0.881-0.209) X 105.93/11.2=2.25年b)計時間價值的回收年，n=log (1-T x(1-r) / log r TOC o 1-5 h z 一班制,n=log(1-3.34(1-0.927) /log0.927=3.68年兩班制,n=log(1-2.62(1-0.927) /log0.927=

41、2.81年三班制,n=log(1-2.25(1-0.927) /log0.927=2.36年三個班制發(fā)熱允許截面與經(jīng)濟(jì)截面投資、TOC總費用及回收年對比匯總?cè)缦拢哼\行班劇截面方案 比蛔目一班制二班制三班制發(fā)熱豉面經(jīng)濟(jì)截面發(fā)熱費面經(jīng)泮截面發(fā)熱截面經(jīng)濟(jì)截面電纜立面3 x 25503 x 253 x 703 k 253 x 95初始投資(元，百米)4236.84236.8J0J094236 R13372第一年TOU |元F百米5854.6822837239.11107790K4S14K2第二年ROC C元米S745995312126011774916577第五年TOC 1兀百米J11232106S1

42、17218142942519818345第30年TOCJ元J百米)2417316483412332沖56397727544回收年(計時間價值)3 682.812.36兩種截面選擇方案的結(jié)果：負(fù)載下的 TOC費用與使用年N的關(guān)系曲線分別見圖1、2、 3。一班制的電纜采用經(jīng)濟(jì)截面，電纜截面雖大于發(fā)熱截面 2個標(biāo)準(zhǔn)級，但多出的投資要在稍長白3 3.7年才可回收。所以如果工廠使用壽命年為4年，年負(fù)荷運行小時又很不長，電纜就可不必按經(jīng)濟(jì)截面來選。二班和三班制的電纜采用經(jīng)濟(jì)截面，截面大于發(fā)熱截面3和4個標(biāo)準(zhǔn)級，初始投資雖要大些，但年用電時間長，年損耗費用差值比較大， 兩年多很快可回收，發(fā) 熱截面與經(jīng)濟(jì)截面

43、TOC費用差值在其曲線交叉點后的隨著使用年數(shù)增加愈來愈大，故采用經(jīng)濟(jì)截面比較合算。電境世陽什彳中).一國 一hxweu二二L-LI， 30歲使劇年(W(HWM)耳及面椎般k收竿：那正南餐幡交宜出3EM4UR八.經(jīng)濟(jì)截面的校驗條件校驗條件的詳細(xì)計算應(yīng)參見有關(guān)電氣設(shè)計手冊。1,短路電流熱穩(wěn)定計算電纜最小截面Smin=IZ x (t)0.5 /C式中IZ 短路電流周期分量有效值，At短路切除時間，sC 熱穩(wěn)定系數(shù)，對于銅芯PVC絕緣電纜C=114 ,銅芯交聯(lián)聚乙稀絕緣電纜 C=137.電纜線路電壓損失公式：以線路電壓損失百分?jǐn)?shù)表示AU%=1.732 68$屯+ Xsin )/ 10 X UL式中I負(fù)

44、荷計算電流，AL 線路長度，kmUL線路標(biāo)稱電壓，kVR、X三相線路單位長度的電阻和感抗，Q /km(R , X值見附錄6)Cos功率因數(shù)配電線路正常和非正常的電壓降，一般需根據(jù)線路所在系統(tǒng)的具體情況，由負(fù)載對電壓 的不同要求確定，配電線路一般要A U%不大于6-8% ,對于電動機(jī)直接起動的電壓損失限值 取決于用戶按技術(shù)條件要求，一般為5% ,偶然起動15%。.接地故障電流靈敏度校驗按照低壓配電設(shè)計規(guī)不同的接地型式要求做。如 TN系統(tǒng)需計算線路負(fù)載端單相短 路電流，以校驗線路電源處安裝的斷路器切斷該單相短路電流的靈敏度。.按發(fā)熱允許電流選擇電纜截面時，考慮多根電纜成束敷設(shè)時載流量計入降低系數(shù)后

45、的截面。 降低系數(shù)值另查標(biāo)準(zhǔn)或手冊。.校驗舉例以工廠低壓異步電動機(jī)配電為例，一臺給水泵電動機(jī)功率37kW,額定電流1.4A,起動電流469A，低壓饋線斷路器整定電流85A ,速斷動作電流850A。已知年最大負(fù)載利用小時Tmax=6000h 。電源電纜由變電所低壓屏直接配電，采用 VV-1-(3+1)型電纜 架空橋架明設(shè)，線路長度為 150米，環(huán)境溫度30 C,變電所低壓屏母線短路電流有效值為 26kA,低壓屏母線單相接地(相保)電流23kA。按允許發(fā)熱條件選擇截面：Ie=71.4A 查載流量標(biāo)準(zhǔn)可選截面 S=3X16+1 x 10mm2。電動機(jī)直接起動電壓損失校驗：起動時功率因數(shù)按0.3考慮，

46、查附錄6交流電阻和感抗，計算電壓降：AU%=1.732 X 469 X 0.15 X (1.376 X 0.3+0.082 X 0.95)/10 X 0.38=15.7% 。 因電壓降過大，試選用 70 mm2,電壓降可減小到A U%=1.732 X 469 X 0.15 X (0.315 X 0.3+0.069 X 0.95)/(10 X 0.38)=5.13% 。可滿足要求。按經(jīng)濟(jì)電流密度選截面，查電纜造價I-A類別，經(jīng)濟(jì)電流密度曲線 Tmax=6000h, P=0.5 元/kWh, j=0.88A/mm2,經(jīng)濟(jì)截面選擇應(yīng)考慮電機(jī)長時間運行的負(fù)載率，例如負(fù)荷系數(shù)為0.85,則經(jīng)濟(jì)截面 S=

47、71.4 X 0.85 / 0.88=69mm2,可選電纜 3 X 70+1 X 35 mm2 。當(dāng)電力電纜與其它電纜多根并列在電纜橋架封閉式敷設(shè)，例如電纜載流量可能達(dá)到 0.5降低系數(shù)。本例已按其它條件(短路熱穩(wěn)定)選擇較大截面，不受降低系數(shù)影響。校驗電纜短路熱穩(wěn)定最小截面：設(shè)短路切斷時間t=0.2 秒，S=26000 X 0.200.5/114=102 mm2 , 95 mm2 接近 102 mm2 ，可采用 95 mm2 。低壓TN系統(tǒng)的接地故障保護(hù)靈敏度校驗，斷路器速斷整定動作電流Iz=850A ,距斷路器150米處故障：1)當(dāng)電纜截面為3X 16+1 X 10時單相接地故障電流Id=

48、338A ,斷路器速斷不動。 TOC o 1-5 h z 2)試改用電纜截面為3 X 70+1 X 35時單相接地故障電流Id=1190A ,可滿足斷路器動作 靈敏度 1.25 要求(1190/850=1.4)。用TOC總費用來說明電纜截面選擇的不同經(jīng)濟(jì)效益：(F值為84.09元/W)TOC70=101093+(71.4 X 0.85)2 X 0.284 X 84.09 X 0.15=28358.3元TOC95=133718+(71.4 X 0.85)2 X 0.209 X 84.09 X 0.15=29767.6元可見70 mm2是最經(jīng)濟(jì)的，95 mm2滿足短路熱穩(wěn)定，電纜截面最后還是按技術(shù)

49、條件選擇 大的截面95 mm2 。麗泰廠銅芯電力電纜綜合造價統(tǒng)計袤(1)電鍍拉天 S,rrm：VV- (3xS)w- (4xS)w-|5xS)W-(3xS +1 xS/2|W-(3xS +2 x S/2)W-(4xS1 xS/2)%- (3*S)% (5xS)S+1xS/2)S+2xS/2)S+1 xS/2)YJV-6KVYJV-1CKV1.51170014973180111456018495235351777521825227702.51300516571202871958417646179271586520093258111S37323715250464149631896823701215

50、4220481207621782322490292252-7702655028460617573221642825324152242612454220433256863377724966303303301210227932855637357293723182132102256533207842881343583789042116163062338144510133720243161434423348341666565374094649230557722542368525267149748947601716045245228560487702155328662407625610895511704

51、3355541868506942576199779071793525827872028997817-3088514099016124935133023507499392476128397815721074211077027785395998133921952781134901331561489051569937010109312443617391710767214522114550210395312795817944112723815129017867618086518895395133718164386230817140297192471192752136578167906236341167

52、188198540235576220815228903120166343204336287717172922239721240002169203207858293241207138245790292476260765268853150205493252276355997212072296421296702208353255798361521255078302490360756308705316793185251168308206435657257747362571362852254028311728441181311008368640440416364635372723240322943396

53、316560837329522466521466802325803399618566361398898472590565596452525460613300697397579921702921495018587250548645556733附錄1銅芯電力電纜綜合造價統(tǒng)計表(2)電也敬無S.rrm:YJV-YJV- xS)YW- |5xS)YJV-|3xSIxSQYJV-(3xS2、S/2)YJV-(4xS1 xS/2)Y七 IVA5W-1kV-(5 x S)ma17YJV-lkV45 k S)V-A4W-llcV/ x 3+1 k S/3)I AisYJV-1IcV-(3 x S+l x S2

54、)ITT-A5W-ltV-(3 m S-2 r S/2)in-AE)VJV-lkV-(3 x St2 x Sf2)IV-A6W-1 kV-(4 k S+l x S/2)m-A20YJV-lkV-(4 x S+l x Sf2)IV-A7W ,-lkV-(3 x S)1A二 1Y八%-lkV (3 x S)HL-A8W.2-lkV4 x 馬n-AaYJV2r1KV44 x S)TV-A9W-LkV (5 IV A23YJV lkV(5 x S)V A10W.2-lkV-(3 m 0】x 岸2)JT-AYJV-1 tV-(3 其/ SC)IV-A11WdllrV 0 x S2 x 區(qū)2in AYJV

55、. 1 kV 0 x Sr 2 k ST2)TV A12WlkV44 xx Sr2)uIV-A26JV?.,-UV44 x 51 k SQIV-A13YJV-6kV x 0n-A27YJVJ2-6kV-3 x 馬TI-A14YJV-10kH3 x sj1L-A28YJV-iaWfJ * 一，151197155m11513+IQfi1539(51Z667114e+HO120259 203245307d2 7919724S17+219154194L3917512613S11414311D13Si5OZ99 2303U7362279546：4S30E219272194：4J1752171531961

56、43177138171185541 258劃4S334643830B黨9理344241.30521737+156177打4171216二 40+03 Z91福36154-3S5 5333949654443S30536S：7454334S315224：86：16275300+6+ 33661555S4S643S霜臺349315ZBti：75P=0 3 元 /kWli當(dāng)慘 ft E S5洛元（F* tt聞T=lQDOhTQOChTsJOOOilTs4oaohT-30MJhT-60D011T=7QQ0HT-saaoiiTs580ah皎1已靈寡F=14.25F=18.55F=J24 60F=J32.6

57、7豆4S.75F=3a84F=J6695F=J8257F=J89.13nun 2交（t5地徑吃內(nèi)E -.斷限內(nèi)任限內(nèi)急眼網(wǎng)ittEA解眼AA把眼巴寓限凡任曜代孰田總iiEA覿限aittEA無果M好70 6743333323, ,fl M2D181735g占 S6+9693ES6S34S生41*5372土33至妁IS生17妁35119 ID363905679456342393752334629412637253650LU心9 口E779111689?59E4尤73466541593753兆517DLB4 151H717511115397133S411873!$59059515373517095土

58、。3 門9175絲g153 1：D1133174116151in r1359 口nsSMlOfi ,?95 1?n120139 203229：SE2D1：5：174：19方I洶1321661181幅1061339312092113ua199 2302SS3572523 1321927119023fi1662061將黨413316512014S115M3185341 25835745231339627：344236湖：062611S4二 33165：094SIES1431S1240M 29745557639五50534443B2993BD況1335出鰥1092 fab：3”9加1年口3D0期4

59、3365765 054翔3B0332296266239230附錄4-1銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流圍(I-A類別)(2)件而鰭發(fā)許蕈H網(wǎng)TTODOOiTTODOhTVOOffliT=4000hT=50DQh.T-TOC(hT=8Q0QiT=83XH頸帆潞F-16.35FZ191FE9.9SF40.73F4WF-淞躺F=S6.44F-107.21F=Ik.DOftftAMIRAiehaKHAfun aft RAfLRA匐拆F1LRA熱周總HR A褊俄網(wǎng)Oa備明四Oahs*】E76 574。353025222017151596 必4059355130442539332029172616251522若119

60、 10355?8351734+通究53至46i?4146352333犯315C144 12283118721C618753754665415836至3346314470184 15111E1Ro&141ST12175IDS659053EO52_71466444123 175163a 口F1411SG12113BIDS133SO117SO1047153648361ao120255 20Brsi26fp85回1型1963與無i11714S】W131L1763105eo1loq130Z99 230犯過238196?4?1702111驅(qū)831311621171箝Q5150101135341 25E3至