电缆选型手册

1、目录一. 概述 2二. X 围 2-3三. 参考标准与参数取值依据 3四符号说明 3-4五.IEC 287-3-2/1995标准电力电缆截面经济最正确化计算方法的应用4-11六电力电缆经济截面最正确化数据查找的使用方法 11-12七. 电缆经济截面与发热截面总费用比拟与投资回收年计算 12-15八. 经济截面的校验条件 16-17附录1 铜芯电力电缆综合造价统计表 18-19附录2电缆造价类别的平均 A值 20附录3 电缆型号与电缆造价类别对照表 20附录4-1铜芯电力电缆经济电流 X围I-A类别 21-23附录4-2铜芯电力电缆经济电流 X围II-A 类别 24-26附录4-3铜芯电力电缆经

2、济电流 X围III-A 类别 27-29附录4-4铜芯电力电缆经济电流 X围IV-A类别 30-32附录4-5铜芯电力电缆经济电流 X围V-A类别 33-35附录5铜芯电力电缆经济电流密度计算数据与图表不同电价 36-40附录6电缆导体交流电阻与感抗 41-42附录7铜芯电力电缆允许载流量表 42附录8损消耗用辅助量F Tmax-P关系的统计值 43附录9最大负载利用小时Tmax与最大负载损耗小时t和cos的关系43附录10不同行业的年最大负载利用小时 Tmax,h 44九. 参考资料44电力电缆经济选型实用手册一. 概述导体的经济电流密度是选择导体的必要条件之一。 中选择导体的诸多技术条件

3、如发热温 升、机械强度与电压降要求等 得到控制或改善时，往往是经济电流密度起着支配作用。实践 证明，经济电流密度对于选择导体进而节省能源，改善环境，提高电力运行可靠性有着重要 的技术经济意义。过去，在方案经济的条件下，工程设计往往偏重技术、轻视经济；重视初 投资，无视长期运行的经济性。工程建设也因此付出过沉重代价。当前，我国已经进入到社 会主义市场经济的开展时期，工程投资方和经营方都越来越注重投资效益和运营效益。追求 工程建设整体的、长远的合理性，倡导基建优化设计。而导体的经济电流密度正是这种优化 设计的内容之一。传统的设计方法按载流量选择导体截面时只计算初始投资，导体的截面选 择过小，将增加

4、电能的损耗；选择的过大，那么增加初始投资。研究和确定导体电流密度的目 的，就是在负荷的情况下，选择最正确的导体截面；或是在已选定导体截面的情况下，确 定经济的负荷 X 围，以寻求投资的最优方案，取得最理想的经济效益。本实用手册应用 IEC 287-3-2/1995 ?电力电缆尺寸的经济最正确化?标准和方法，采用我 国常用的铜芯聚氯乙稀绝缘聚氯乙稀护套 PVC绝缘和交联聚乙稀绝缘聚氯乙稀护套 XLPE绝 缘中低压电力电缆数据，统计和聚集了为计算电缆系列截面的经济电流X围、经济截面和电缆经济电流密度所需资料，可供电气设计人员和运行人员选择电缆导体经济截面参考。二. X 围1本实用手册适用于电压为

5、6/6kV, 8.7/10kV 与 0.6/1.0kV 中低压等级铜芯电力电缆的 经济选择。电缆类型为铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆W型，铜芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆 VV22 型 ，以与交联铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电 缆YJV型，交联铜芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆YJV22型。电缆芯数包括：根据产品目录有等截面的三芯、四芯与五芯，非等截面的四芯与五芯。2按照 IEC 287-3-2/1995 国际标准，导体截面经济选择只计与发热损耗，不考虑电压 有关的损耗 , 也不包括诸如维修等因素。三. 参考标准与参数取值依据国际电工委员会标准 IEC 287-

6、3-2/1995 ?电力电缆截面的经济最正确化? 。国家标准 GB/T16895.15-2002 等效于 IEC 60364-5-523:1999 ? 建筑物电气装置电气设 备的选择和安装布线系统载流量?以与 GB 50217-94?电力工程电缆设计规 X?。金融贴现率，电价年增长率等按照近年来国家电力公司经济研究中心提供的数据。低压 电力电缆出厂价格根据?工程造价信息? 2001年第 2 期。中压电力电缆价格与中低压电缆敷 设综合费用根据西北电力 XX1981年与东北电力XX2001年的专题报告?导体的经济电流密度? 资料。四. 符号说明本手册使用的符号与其量值说明如下：A 与导体截面有关的

7、单位长度本钱的可变局部 造价费用斜率 元 /m.mm2B邻近效应、集肤效应的综合系数 C与敷设条件等有关的单位长度本钱的不变局部元 /mCT电缆系统总本钱 总费用 元Imax最大负载电流 AL电缆截面某段长度 mCJ年期间内电缆导体发热损消耗用的现值元N电缆使用的经济寿命期 年Np每回路相导体数目 -Nc 传输同型号电缆和负载值的回路数目 -P电价，电度电费 元 /kWhD每年最大需量电费 元/kW 年F由公式6定义的辅助量线损辅助量元/WQ由公式 4 定义的辅助量-r由公式 5 定义的辅助量-aImax 的年增长率 %b电价P的年增长率，不计与通货膨胀 %i计算现值用贴现率 %CI拟确定某段

8、长度的标准截面规格的初始费用元CI1最接近某段长度较小标准截面规格的初始费用元CI2最接近某段长度较大标准截面规格的初始费用元R拟确定电缆截面规格的单位长度交流电阻Q /kmQ /kmQ /km导体平均运行温度 CR1最接近较小标准截面规格的单位长度交流电阻R2最接近较大标准截面规格的单位长度交流电阻Tmax最大负载利用小时 ht最大负载损耗小时hS电缆导体截面 mm2Sec电缆导体的经济截面mm2P 20导体20C下的电阻率Q .ma 20 导体20C下的电阻温度系数1/ CO mK温度与B系数的综合系数T投资回收年 年五. IEC 287-3-2/1995标准电力电缆截面经济最正确化计算方

9、法的应用1电缆的总费用。总拥有费用法 TOC ,Total Owning Cost 是全面评价电气装置能效费 用的方法，包含：初始投资 采购与安装费用 与其寿命期运行费用的两个局部。其表达式如 下：总费用 CT=CI +CJ(1)式中: CI 所安装的电缆造价 (初始投资 ), 包括电缆购置费与敷设安 装费用,( 元) CJ 等效于电缆购置时的线路损消耗用 , 即电缆 N 年经济寿命期发热损消耗用现 值,( 元) 。1.1 电缆初始投资 CI 包括电缆出厂价与敷设费用 (附录 1) ，敷设费用以综合造价系数来折算， 综合造价系数计 与电缆的运输，敷设安装与电缆构筑物等费用，综合造价系数随电缆截

10、面增大而降低。以下 用单位长度和截面有关系的投资费用斜率A来表示，又叫做投资费用的可变局部A值。各种类型电缆的A值因价格不同而异，为求得各类型电缆截面与投资的线性关系，其斜率 A(以下 简称A值)按下式计算：A=(截面S2电缆的初始投资-截面S1电缆的初始投资)/(截面S2-S1)，( 元 /m.mm2) (2)对于每一种型号电缆，都存在各自变化幅度不大的系列截面斜率A。本手册共统计28种型号电缆的A值，将其之间误差小于10%勺A合并为同一类平均 A值，平均A值由小到大分成 五组以 I-A, II-A, III-A, IV-A, V-A类别标志，见附录 2。电缆造价类别与电缆型号对照表见附录

11、3。五个组的平均A值代表型号数量不等的电缆单位造价，它们之间的偏差为18125%为了使电缆导体截面 X围建立较好的线性关系，以平均 A值对相应型号电缆的初始造价做线性调 整。采用平均A值比用自身A值计算经济截面和经济电流密度所得结果只有小于3%艮小的误差。1.2 电缆在N寿命年期间发热损耗现值 CJ 这是计算电缆造价以外的运行费用，它与负载大小、年运行时间、电价、电缆截面、使 用寿命期与资金贴现率等因素有关。(1) 电缆在N经济寿命年运行的电能损消耗，折算到电缆购置日的现值：CJ=(l2max x RX LX NpX Nc /1000) x ( tX P+D)x Q /(1+ i/100),(

12、 元) (3)式中：Q为计与N年负载增长、电价增长和贴现率的系数，Q=(1-rN)/ (1-r) (4)其中 r=(1+a/100)2 X(1+b/100) / (1+ i/100) (5)(2) 为方便于以后对不同截面损消耗用的一系列计算，将 (3) 式中 除导体电流和电阻以外的所有参数以线损辅助量F来表示。令 F=NpX NcX ( tX P+D) X Q / (1+ i %)/1000,(元/W)(6)F总括了回路相数 Np和Nc、电价P、D最大负载损耗小时t和现值系数 Q / (1+ i %)。 此处采用我国常用的最大负载损耗小时(T )法来计算线损。因此最大负载损耗小时T需由的年最大

13、负载利用小时 Tmax和功率因数cos©关系表中查出，见附录9。功率因数cos 0对经济电流 X围和经济截面的计算结果影响很小，本手册采用该关系表的中间值cos ©=0.9，在Tmax=1000h至8500hX围取下t值作为计算用数。按公式 (6)便可算得Tmax/ t X围 内的线损辅助量F(见附录8),它在经济电流X围和经济电流密度计算过程是经常使用的中间量值。在绘制经济电流密度j曲线中习惯用Tmax而不用t来表示。不同行业的 Tmax可从现成统计资料查出(见附录10)。公式 的线损辅助量F算式中现值系数Q / (1+ i %)的参数：a, b, i, 和N均系根据国家

14、电力公司经济研究中心近年提供的数据，即a=0, b=2%, i=10%, N=30年，按公式 算出r=0.927,进而算得Q和现值系数Q / (1+ i %)=11.2 。这样，总费用的计算式 简化为：(7)CT= Cl + I2max x RX F,(元)2系列标准截面中每一导体经济电流X 围的算法原理：电缆系列截面的经济电流X 围是在总费用相等和敷设条件相同的条件下取得。计算公式可以有两种表达方式：一种是按总费用计算式通过输入电缆初始投资和电缆线路电阻等参数来计算电流 X围(IEC表达方式)，另一种是通过输入单位造价平均A值，电缆截面S和导体电阻率等参数替代第一种公式原形计算。2.1第一种

15、计算的表达式：每一线芯截面都有一个经济电流X围，按电缆相邻线芯截面总费用相等为条件，其低限值和高限值分别由以下公式给出 :lmax(低限值)=(CI - CI1)/(Fx L x (R1-R)0.5(8)lmax(高限值)=(CI2 - CI)/(Fx L x (R-R2)0.5(9)式中：CI 拟确定某段长度电缆截面规格的初始费用， (元)R 拟确定电缆截面规格的单位长度交流电阻，(Q /km)CI1最接近某段长度较小标准截面规格的初始费用，(元)R1最接近较小标准截面规格的单位长度交流电阻，(Q/km)CI2 最接近某段长度较大标准截面规格的初始费用，(元)R2最接近较大标准截面规格的单位

16、长度交流电阻，(Q/km)L确定电缆截面规格某段长度， (km)2.2 第二种表达式：为便于对每一线芯截面经济电流X围的计算，原理不变，将电缆造价平均A值替代CI以与电阻率除以截面替代电阻R来表达。因交流电阻 R = p 20x Bx 1+ a 20( 0 m-20) x 106 / S , ( Q /m)令 K=B1+ a 20( 0 m-20)，于是交流电阻 R = p 20x K x 106 / S , ( Q/m)式中：p 20为铜导体直流电阻率，p 20=18.35 x 10-9, ( Q .m)B为综合邻近效应、集肤效应的系数，取VV型和YJV型电缆的B平均值=1.006。a 20

17、为铜线20C的电阻温度系数等于 0.00393,(/ C )0 m为导体温度，在经济电流运行时导体温度可降低，0m=40C。(IEC推荐)代入相关参数，取得 K =1.085。将A、S和p 20替换(8)(9)式中的CI与R。公式经整理后，可得经济电流 X围上下限值的另一表达式：Imax(低限值)=A(S1x S)/ F x 0.01990.5(10)Imax(高限值)=A(S2x S)/ F x 0.01990.5(11)3给定负载电流下经济截面的算法 原理：计算以给定负载电流下电缆总费用为最小时的截面，公式演算如下。电缆总费用按公式(7)可写成以导体截面S为函数的表达式：CT(S)=CI(

18、S) + I2max x R(S) x Lx F,( 元)(12)3.1 CI(S)以上述不同电缆类型初始投资推导为线性模型的A值表示：CI(S)= L(A x S+C)式中： A-本钱的可变局部(元/m.mm2)，各型电缆可取平均 A值；S- 导体截面 (mm2)；C-本钱的不变局部(元/m);L-电缆长度(m)。3.2 交流电阻以导体截面 S的函数式表示：R(S) = p 20X BX 1+ a 20( 0 m-20) X 106 / S , ( Q /m)3.3 总费用为最小时的经济截面Sec可通过以总费用公式(12)对截面S求导，并令其为零取得：Sec = I2max XFXp 20X

19、 BX1+ a 20(0 m-20) X 106 / A0.5 ,(mm2)(13)式中：p 20、a 20、0 m、B和K的取值与上节相同，代入公式(13)整理后可得经济截面:Sec= I2max XFX0.0199/ A0.5， (mm2) (14) 4电缆导体经济电流密度的算法 电力电缆经济电流密度的计算方法很多，例如年费用最小法，计算费用法，返本期法和 财务表报法等， 但因出发点不同， 各个国家的各部门都采用不同的计算方法。 以上 IEC 287-3-2 标准的两种计算方法实际上已表述了电缆经济电流密度的内容，因为经济电流密度就是流过 经济截面中电流的密度。4.1 经济电流密度的算式：

20、 j= Imax / Sec(A/mm2)将公式(13)的 Sec 代入上式，得:j=lmax / I2max X FXp 20X BX 1+ a 20( 0 m-20) X106 / A0.5或公式 (14) 的 Sec 代入上式 ， 得: j= A / F X 0.01990.5(A/mm2)(15)为求电缆的经济电流密度，只需代入电缆造价平均 A值与Tmax小时下的F值(设定不同的 电价P条件),便可求得Tmax与 j的关系数据和曲线。本手册收集28种常用的中低压电力电 缆造价(附录1)合并为5种类别的平均 A数值(见附录2)。由公式(15)计算不同电价(设 P=0.21.0元/kWh)

21、5种类别28种常用的中低压电缆的经济电流密度数据与曲线 ( 见附录 5) 。4.2 各参数对经济电流密度 j 的影响由经济电流密度j的算式(15)可见，经济电流密度j与A值开方成正比，A的增加说明电 缆投资增加， j 便应该增大，即要求采用较小截面是经济的(为要求投资回收年不因此而增长 )。j与F值开方成反比，F是Tmax和P的中间辅 助量值， F 增大相当于运行时间加长或电价增加，j 应该减小， j 减小就是要使截面加大使损消耗用减小才经济。不可能对每一种型号电缆都分别给出它们的经济电流密度，只能按不同类型电缆A的大小分组合成的平均 A值来设置，虽存在一定误差，在Tmax不变的情况下平均 A

22、值开方的差值控制j之间的差值X围，而平均A值与其组内各型电缆本身 A值的误差X围从0.58%不等， 影响 j 的误差小于 3%是允许的。考虑我国地区电价差异较大，电价P对j的影响偏差宽度不等，低电价影响j的宽度比高电价大，可以控制j之间的差值1015%来确定P值，附录5列出的经济电流密度 Tmax-j 曲线是以电价整数 P=0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、1.0元/kWhX围，在两电价数值间的实际电 价可在曲线间按 插入法就近取值，由于高电价中的误差所影响最终经济截面的选择很小， 可不于计较。必要时(例如电价超出所列 X围很大)仍可按计算公式修改线损辅助量F值来补充新电价条件下的 j

23、值。5 电力电缆截面经济最正确化计算方法举例 以上电力电缆截面经济最正确化的三种计算方法， 简单易行， 只要代入相关参数 (大多已汇 集在附录中 ) 就可取得所需结果。举例如下：5.1题1:计算VV-1型3X 50 mm2电缆导体的经济电流上下限值X围。假设条件：Tmax=5000h,电度电价 P=0.5元/kWh,L= 1km,电缆为明设。：由附录1查得VV-1型电缆数据：3X 35mm2 3X 50mm2 3 X 70mm2初始投资CI每公里 分别为55418元,74993元,101093元，导体交流电阻R由附录6查得每公里分别为0.566 Q , 0.397 Q , 0.284 Q。 由

24、附录8查得线损辅助量系数 F=65.60元/W。解：3 X 50mm2电缆导体的经济电流上下限值X围由上列参数代入公式(8) , (9)计算：Imax(低限值)=(74993-55418)/(65.6 X 1 X (0.566-0.397)0.5=42.0AImax(高限值)=(101093-74993)/(65.6 X 1X (0.397-0.284)0.5=59.3A50mm2截面的经济电流低限是35mm2截面经济电流的高限，50mm2截面的经济电流高限是 70mm2截面经济电流的低限。(2) 同上，用(10) , (11)公式计算，由附录 2、3查VV-1型电缆为I-A类别，其A=1.3

25、05 元/m.mm2,计算结果与(1)相同。Imax(低限值)=1.305 X (50 X 35) / (65.6X 0.0199)0.5= 41.8 AImax(高限值)=1.305 X (50 X 70) / (65.6X 0.0199)0.5=59.1 A(3) 查附录4的电力电缆经济电流 X围数据表，可直接得到ImaxX围为4259A与(1)或 相同数值。5.2题2:计算一路VV-1型电缆负载电流Imax=100A的经济截面，电缆长度为1km(假设不计 较电压损失)。假设条件:Tmax=5000h，电度电价=0.5元/kWh。解：由附录2、3查VV-1型电缆属I-A造价类别，其平均 A

26、值=1.305 (元/m.mm2),附录8 查F=65.6(元/W)。将相关数据代入公式(14)，电缆经济截面为：Sec= 1002 X65.6X0.0199 / 1.3050.5 =100.0mm2因为由计算公式得出的截面数不可能正好等于一个标准截面 , 一般宜选用小于计算值的标准截面95 mm2如需要精确计算，也可由公式(7)计算总费用大小来确定。此时还需查电缆 的单位长度造价 (附录1)和截面的交流电阻(附录6)。CT95=133718+1002X 0.209 X 65.6=270822 元CT120=166343+1002X0.166X65.6=275239 元比拟总费用的计算结果，最

27、经济的截面应是95 mm2。5.3 题3: 题同 5.2 例,用经济电流密度选择电缆截面。解:由经济电流密度数据表或曲线 (附录 5)查：当 Tmax=5000h, 电缆为 I-A 类别 ， A=1.305 元 /m.mm2, 得 j=1.0A/mm2, 对 于 Imax=100A, 经济截面 S=100/1.0=100 mm2, 同样仍按 5.2 题选小的原那么，选用 95 mm2。5.4题4:如何修改经济电流密度。当要求电价 P=0.85元/kWh, Tmax=6500h,采用的电缆为 YJV-10kV, 求经济电流密度。解：(1)查附录 9,设 cos 血=0.9，当 Tmax=6500

28、h,得 t =5100h, 代入公式(6) : F=NpX NcX ( tX P+D)X Q / (1+ i %)/1000,(元/W),假设公式(6)的其他条件不变，即Np=3, Nc=1, D=252 元/kW,现值系数Q / (1 +i %)=11.2,(3)新的 F=3X (5100 X 0.85+252) X 11.2/1000 =154.1 元/W, 查附录2、3, YJV-10kV属电缆造价II-A 类别，其平均 A值=1.598元/m.mm2,(5) 修改新的经济电流密度，代入F与A于公式(15)，当Tmax=6500h,j= A / F X0.01990.5=1.598 /

29、154.1 X0.01990.5=0.722A/mm26. 总结经济截面最正确化的计算方法综上所述，电力电缆经济电流X围、经济截面和经济电流密度的计算公式是很简捷的，从这些计算公式可见,只要输入以下必要的参数进行计算就可获得所需数据：(1) 不同型号电缆的平均 A值(由附录3先查出电缆造价类别，由附录 2即得平均A值)。例如 W-1-(3 x S)型电缆的造价类别为I-A，其平均A值等于1.305元/m.mm2(2) 电缆线损辅助量F,是计算过程的中间值，由不同的年运行最大负载利用小时 Tmax(计 算过程用负载损耗小时T )和不同的电费价格 P计算确定。在计算经济电流 X围和截面的公式都用着

30、它，为计算操作方便，附录8列出了损消耗用辅助量FTmax- P关系的统计值。(3) 当单独计算线路损消耗用或总拥有费用时，需要输入实际使用的最大负载电流Imax和电缆导体交流电阻(附录6)以与电缆线损辅助量F值。六. 电力电缆经济截面最正确化数据查找的使用方法应用 IEC 的计算方法所取得电力电缆截面经济最正确化的计算数据，为便于在实际工作中 查找使用，大多已聚集在附录之中，其方法与步骤 都比拟简单易行。不管求取各种型号电缆和不同运行条件的经济电流X围、负载电流的经济截面和经济电流密度， 只要按步查找附录中的相关参数和自定条件 (如电价或最大负载利 用小时 )即可取得。1 电缆型号，负载电流

31、Imax和运行小时Tmax，求经济截面。(1) 从附录3类别对照表查出给定电缆型号的造价类别。例如YJV-10型，造价类别为II-A 。(2) 工程电缆所在电网的最大负载利用小时Tmax,和电价P。例如Tmax=7000h, P=0.5元/kWh。从附录4中，找到对应电缆造价类别为 II-A 的经济电流X围 表，找出给定电价P的经济电流X围小表，选定最大负载利用小时 Tmax一列，确认负载电流 在上下限电流X围的一行，其左端对应的截面就是所求的经济截面。例如在附录4-2电缆造价类别为II-A 的经济电流X围表中， 找到P=0.5元/kWh的小表，查Tmax=7000h一列，找到 经济电流X围中

32、Imax=150A正包括在145-183A 一行，左端对应的截面一列 185mm2就是它的 经济截面。2. 电缆型号和截面，求经济电流X围。(1) 从附录3查出给定电缆型号的造价类别。例如VV-1-(3 X 70)型，造价类别为I-A。(2) 工程电缆所在电网的最大负载利用小时 Tmax,和电价P。例如Tmax=7000h, P=0.4 元/kWh。从附录4中，找到对应电缆造价类别为 I-A的经济电流X围表，找出给定电价 P的 经济电流X围小表，选定最大负载利用小时Tmax一列，从截面一行便可查到未知的电缆经济电流 X围。例如从截 面为70mm2的行，它与Tmax=7000h一列的交点处便是该

33、截面的经济电流 X围52-71A。3. 电缆型号，求经济电流密度。(1) 从附录3查出给定电缆型号的造价类别。例如VV-1-(5 X S)，查类别为IV-A。(2) 工程电缆所在电网的最大负载利用小时Tmax和电价P。例如Tmax=7000h, P=0.7元 /kWh。(3) 从附录 5 查电缆造价类别的经济电流密度数据表和曲线。 例如类别为 IV-A ，按数据表 查Tmax=7000h一列与P=0.7元/kWh 一行的交点便是经济电流密度 j=0.89A/mm2。假设需要按 曲线查，在IV-A类别经济电流密度曲线图，P=0.7的曲线与纵坐标Tmax=7000h水平交点处取 得对应的经济电流密

34、度 j 为 0.89A/mm2。七. 电缆经济截面与发热截面总费用比拟与投资回收年计算以上是按 IEC 总费用最小的方法来求取经济电流和经济截面。比拟发热截面与经济截面 的TOC总费用，以电缆寿命为30年和年运行小时为三班制来算，下面的例子可见发热截面的 总费用明显大于经济截面。但是如果电缆负载电流不大，使用年限不长，年运行小时为一班 工作制，两种截面方案的经济效益总费用就有比拟的可能。以下比拟两种截面的总费用情况。1. 给定负载电流下发热截面与经济截面的总费用比拟当给定负载电流下的发热截面与经济截面，比拟其中三个班制年运行小时的TOC总费用。应用公式 (1), 分别计算两种截面的初始投资和年

35、运行费用现值， 相加后可得出总费用。 由于电缆使用年的不同，它们年运行费用现值与总费用也不相同。IEC标准例中使用年的取值一般都是取经济寿命年 N=30年。当人们只需要按几年的使用期，所得结果是否也会比按允许载流 量选择的截面经济，需要计算或绘制两者TOC-N曲线比拟来说明问题。从以上总费用和线损的公式可见，总费用是随线损辅助量 F 式的现值系数大小变化，又公式(5)中，当r值不变(与年负载增长率a、年电价增长率b以与贴现率i的系数不变), 因现值系数 =Q/(1+i/100) 式中 Q=(1-rN)/(1-r) ，故现值系数 = (1-rN)/(1-r)/(1+i/100)。于是，现值系数将

36、随N=030年变化的数值X围为011.2，年数越大现值系数越大，总费用也跟着大，便可绘制出以下三个班制的TOC-N关系曲线。举例：一条100米长VV-1kV型3芯电力电缆线路，负载电流 lmax=80A, 比拟三个班制工作的发热截面与经济截面TOC总费用，电价P=0.5元/kWh 绘制三个班制电缆使用期(N=030年)TOC总费用年增长曲线。解：(1)查电缆允许载流量表(附录7),空气中敷设，发热截面按允许载流量表选 3X 25mm2。( 2)经济截面按三个班制的年(3) 确定三个班制的经济截面/m.mm2,由电缆的经济电流密度曲线Tmax小时数：假设为3000h, 5000h, 查 VV-1

37、 三芯电缆为 l-A 类别，其平 分别得：7000h。均 A=1.305 元一班制 Tmax=3000h, j=1.36A/ mm2, S=80/1.36=58.8mm2, 选 3X50 mm2,两班制 Tmax=5000h, j=1.0A/ mm2, S=80/1.0=80mm2, 选 3X 70 mm2,三班制 Tmax=7000h, j=0.79A/ mm2, S=80/0.79=101mm2, 选 3 X 95 mm2,(4) 每个班制的TOC总费用=电缆初始投资+现值系数X年线路损消耗 = 电缆初始投资 +Q/(1+i/100) X (l2maxX RX F/11.2) 。班制Tma

38、x和电价 确定年线损辅助量 F值。F值与Tmax有关，查附录8，对应三个下的F值分别为：一班制 F=35.35 , 两班制F=65.60, 三班制 F=105.93。因附录8的年线路损消耗算式中的F值系N=30年的数值，当需要计算小于30年的线损时，需改变F式中的现值系数：如上式中的F需除以11.2以去除30年的现值系数再乘以 N为变量年的现值系数。因现值系数=(1-rN)/(1-r)/(1+i/100)，代入 i=10%, r=0.927,得到 N与现值系数关系，便可绘出 N=030逐年的TOC费用曲线，见图1、2、3，从中求出30年以下任意年的费用。(6) 从图1、2、3(三个班制)可见，

39、N=0的TOC总费用为电缆安装年的投资费，两曲线交 点是两截面总费用相等处，对应年份为经济截面多支付投资的回收年。(7) 经济截面大于发热截面投资的回收年限计算法：a简单算法，回收年,T=电缆初始投资差值/年线路损消耗差值一班制，T=(7499.3-4236.8) / (802两班制,T=(10109.3-4236.8) / (802三班制，T=(13371.8-4236.8) / (802 b)计时间价值的回收年，n=log (1-TX 0.1 X (0.881-0.397)X 0.1 X (0.881-0.284)X 0.1 X (0.881-0.209)X (1-r) / log rX

40、35.35/11.2=3.34年X 65.6/11.2=2.62年X 105.93/11.2=2.25 年一班制，n=log(1-3.34(1-0.927)/ log0.927=3.68年两班制，n=log(1-2.62(1-0.927)/ log0.927=2.81年三班制，n=log(1-2.25(1-0.927)/ log0.927=2.36年三个班制发热允许截面与经济截面投资、TOC总费用与回收年比照汇总如下:运行班制截面方案 比拟顷目班制二班制三班劇发热截面经济截面发拔截面经泮戡面发热截面经济戡盍电缆裁面珈曲3 x 253 x 303 x 253 X Tfl3 x 255 k 95初

41、始投资元/百米4236.87499.34236.8101094236S13372第一年TOC |元F百米5S54 68228.37239.1110?90K4.X14522第二年TOC t元厂电采S745 995AI.213M71774916577第五年TOC E百米1123210661 :17218142942519818345第30年TOC 无丿百決2417316483412332TO5639T7rsu回收年计时间价值3.682.812.36两种截面选择方案的结果：负载下的 TOC费用与使用年N的关系曲线分别见图1、2、3。 一班制的电缆采用经济截面，电缆截面虽大于发热截面2个标准级，但多出

42、的投资要在稍长的3.7年才可回收。所以如果工厂使用寿命年为4年，年负荷运行小时又很不长，电缆就可不必按经济截面来选。二班和三班制的电缆采用经济截面，截面大于发热截面3和4个标准级，初始投资虽要大些，但年用电时间长，年损消耗用差值比拟大，两年多很快可回收，发热截面与经济截面 TOC费用差值在其曲线交叉点后的随着使用年数增加愈来愈大，故采用经 济截面比拟合算。 '，- W电電吨恂啟曲均忡出MtEitt和4班制1 峠密戡占用航叮的年:!上I年住曲抽维空亢號卜|虫UR窕材刨kr号绘曲徽囲比拟1=班劇 经带*1由卷艇対收甲蚕甲柱曲施住血处?世 uftaZOL"恤I 000 500IW

43、MMXKI JOO.KI XMMMJlOOW0卅一MJM21-昨|割耳'八. 经济截面的校验条件校验条件的详细计算应参见有关电气设计手册。1. 短路电流热稳定计算电缆最小截面Smin=IZ x t0.5 /C式中IZ短路电流周期分量有效值，At短路切除时间，sC 热稳定系数，对于铜芯PVC绝缘电缆C=114,铜芯交联聚乙稀绝缘电缆 C=1372. 电缆线路电压损失公式：以线路电压损失百分数表示 U%=1.732X I x L x Rcos + Xsin /10 x UL式中 I 负荷计算电流， AL 线路长度， kmUL 线路标称电压， kVR X三相线路单位长度的电阻和感抗，Q /k

44、m(R , X值见附录6)Cos功率因数配电线路正常和非正常的电压降，一般需根据线路所在系统的具体情况，由负载对电压的不同要求确定，配电线路一般要求是厶U8不大于6-8%，对于电动机直接起动的电压损失限值取决于用户按技术条件要求 , 一般为 5%，偶然起动 15%。3. 接地故障电流灵敏度校验按照?低压配电设计规 X?不同的接地型式要求做。如TN系统需计算线路负载端单相短路电流，以校验线路电源处安装的断路器切断该单相短路电流的灵敏度。4. 按发热允许电流选择电缆截面时 , 考虑多根电缆成束敷设时载流量计入降低系数后的截 面。降低系数值另查标准或手册。5 校验举例以工厂低压异步电动机配电为例，一

45、台给水泵电动机功率 37kW,额定电流71.4A,起动电流469A,低压馈线断路器整定电流85A,速断动作电流850A。年最大负载利用小时Tmax=6000h电源电缆由变电所低压屏直接配电，采用W-1-(3+1)型电缆架空桥架明设，线路长度为150米，环境温度30 C，变电所低压屏母线短路电流有效值为26kA，低压屏母线单相接地 (相保)电流 23kA。5.1按允许发热条件选择截面：le=71.4A 查载流量标准可选截面 S=3X 16+1 x 10mm25.2 电动机直接起动电压损失校验： 起动时功率因数按 0.3 考虑， 查附录 6交流电阻和感抗， 计算电压降： U%=1.732X 469

46、X 0.15 x (1.376 x 0.3+0.082 x 0.95)/10 x 0.38=15.7%。因电 压降过大，试选用 70 mm2,电压降可减小到厶 U%=1.732X 469x 0.15 x (0.315 x 0.3+0.069 x 0.95)/(10 x 0.38)=5.13% 。可满足要求。5.3 按经济电流密度选截面，查电缆造价 l-A 类别，经济电流密度曲线 Tmax=6000h, P=0.5元/kWh, j=0.88A/mm2,经济截面选择应考虑电机长时间运行的负载率，例如负荷系数为0.85,那么经济截面 S=71.4x0.85 / 0.88=69mm2 ，可选电缆 3x

47、70+1x35 mm2。5.4 当电力电缆与其它电缆多根并列在电缆桥架封闭式敷设 , 例如电缆载流量可能到达 0.5 降低系数。本例已按其它条件(短路热稳定)选择较大截面，不受降低系数影响。5.5 校验电缆短路热稳定最小截面：设短路切断时间 t=0.2 秒， S=26000x102 mm2， 95 mm2 接近102 mm2可采用95 mm25.6低压TN系统的接地故障保护灵敏度校验，断路器速断整定动作电流lz=850A，距断路器150 米处故障：1) 当电缆截面为3x 16+1 x 10时单相接地故障电流ld=338A，断路器速断不动。2) 试改用电缆截面为3 x 70+1 x 35时单相接

48、地故障电流Id=1190A，可满足断路器动作灵 敏度 1.25 要求(1190/850=1.4) 。5.7用TOC总费用来说明电缆截面选择的不同经济效益：(F值为84.09元/W)TOC70=101093+(71.4 x0.85)2 x 0.284x 84.09x 0.15=28358.3 元TOC95=133718+(71.4 x0.85)2 x 0.209x 84.09x 0.15=29767.6 元可见70 mm2是最经济的，95 mm2满足短路热稳定，电缆截面最后还是按技术条件选择大的截 面 95 mm2。附豪1镌芯电力电缆综合遗价统计衰(1)电aesS.rrm*w-(3xS)w-w-

49、|5xS)W-|3xS4-1 xS/2)W- (3x54-2xS/2)W-|4xS xS/2)(3xS>(SxS)叫厂门寓 S41xS/2)v3-(3x S+2xS/2)竹 S+1xS/2)Yjv-avYJV-13CV1.51170014973180111456018495235351777521825227702513005165712028719584仃646179271586520213258111S373237152504641496318968237012154220481207621782322490292252-7702655028460617573221642825324

50、152242612454220433256863377724966303303301210227932855637357293723182132102256533207842881335837890421161630623381445101337202431614344233483416665653740946492305577225423685252671497489476017160452452285604877021553286624076256108955117043355541868506942576199779071793525827872028997817-30885140990

51、161249351330235074993924761283978157210742110770277853959981339219527811349013315614890515699370101093124436173917107672145221145502103953127958179441127238151290178676180865188953951337181643862308171402971924711927521365781679082363411671881985402355762208152289031201663432043362877171729222397212

52、40002169203207858293241207138245790292476260765268853150205493252276355997212072296421296702208353255798361521255078302490360756308705316793185251168308206435657257747362571362852254028311728441181311008368640440416364635372723240322943396316560837329522466521466802325803399618566361398898472590565596452525460613300697397579921702921495018587250548645556733常91芯电力电藐综合追价统计表(2)S rrm-YJV- <3xS)YJV-(4xS)YJV-I5xS)YJV-|3xS 1 xS/2>YJV-(3xSSS/2>YJV-(4xS 1 xS/2)z疔 <3xSIY叫厂(5xS)YJrl3xS-FlxS/2)YJr(3xSSS/2IYJV-(4xS+lxS/2)YJV2-6KVV