《电力工程电缆设计规范》电缆经济电流密度曲线研究报告

《电力工程电缆设计规范》

专题报告之五

电缆经济电流密度曲线研究报告

东北电力设计院有限公司

二O一六年五月长春

1概述

我国电缆经济选型的现行电缆标准是《电力电缆工程设计规范》（GB

50217-2007），标准中仅在附录B中，参考IEC标准，介绍了电缆经济电流截面

的选择方法，无相关曲线供设计者选用；我国电力行业导体经济选型的现行标准

是《导体和电器选择设计技术规定》（DL/T5222-2005），同样参考IEC标准提供

的计算方法，采用初始投资和经济寿命期内导体费用之和的总费用最小的原则，

以1998年相关参数和国家定额标准为计算依据，绘制了电缆的经济电流密度曲

线，目前仍作为电缆选择的依据，为工程设计所遵循使用。

近年来，我国的经济发展已经到了一个新阶段，原先的计算条件已经发生了

很大变化。

首先，我国电力体制变革与能源费用的变化导致电价的变动。

2002年末，原国家电力公司管理的电力资产按照发电和电网两类业务进行

划分，在发电环节引入了竞争机制，实现了“厂网分开”。“厂网分开”后独立法人

的电厂或发电公司成为电力市场的主角，电网则成为电力交易的场所，各发电公

司按电价竞争上网。因此电价反映出发电企业真实的竞争能力。火力发电厂的发

电的燃料成本占到发电总成本的50％以上，随着近年来燃料成本及各种原材料

价格的攀升，导致发电企业发电成本的增加。

以上原因，造成了我国整体电价成本的提升，同时造成了不同区域之间、不

同电厂之间的电价成本及上网电价的较大差异。对于发电厂设计阶段，不能像现

行规程一样，用单一的电价来进行经济电流的计算。

我国现阶段实行的是“三段式”电价，即电价由上网电价、输配电价、销售电

价组成。上网电价的升高，直接影响输配电价、销售电价。现行规程中对供电用

户与电力用户的电价的取值已经不能适应现阶段电价变化的需求。

第二，电价政策的差异

我国现阶段的电价政策，对于发电企业实施单一制或两部制电价，电网的互

供电价同样实行单一制电价，对于销售电价根据用户采用单一制或两部制电价。

而现行规程中，无论发电企业、电网企业、电力用户均采用两部制电价，未进行

区分，因此有必要针对不同的电价标准，分别进行经济电流的研究。

第三，初始费用变化

1

现行《导体和电器选择设计技术规定》中成本来源依据为：材料价格为1998

年全国平均水平，安装费预算定额采用《1996年北京地区价目本》。现阶段，无

论是材料价格，还是安装费用都有了较大的调整。比如2002年铜价为2.4万元

／t，2008年铜价一度高达6.4万/t，当前，电缆制造成本中铜芯成本一般要占其

总价的50％以上，对于大截面电缆该比例高达70％～80％；由于绝缘材料和屏

蔽材料的价格相对稳定，因此如铜价继续上涨，前述比例还有上升的趋势。这也

直接导致了电缆初始费用的提高。因此对导体的初始费用必须进行重新的计算。

第四，贷款利率的变化

由于国家金融政策的变化，我国近期的贷款利率与十年前有着重大的差异，

由1998年的10%降为2015年5月份的5.65%。因此，现规程中，电缆的经济电

流密度也应该随着贷款利率的降低重新进行修正。

第五，材料应用方面发生的变化

交联聚乙烯电缆较聚氯乙烯电缆有着优异的机械物理性能，有更为良好的电

气特性，电缆导体最高额度温度可达90℃，短路时的最高温度可达250℃，同时

有着较高的载流量，而且燃烧时不释放腐蚀性气体及有毒气体，不会产生二次危

害，是符合现代消防安全要求是一种环保产品。交联聚乙烯电缆已经被广泛应用

于工程建设中，因此有必要增加现有规程中未包括的交联聚乙烯低压电缆的经济

电流密度曲线。

因此，本专题虽作为《电力电缆工程设计规范》的专题报告，但为直观的比

较当前条件下电缆经济电流密度曲线的变化，仍以《导体和电器选择设计技术规

定》DL/T5222-2005中电缆的经济电流密度曲线作为基准。同时本专题对现有《导

体和电器选择设计技术规定》DL/T5222-2005中导体的经济电流密度曲线重新提

出修改意见，对在当前经济技术条件下采用经济电流密度选择电缆具有重要意义。

2基于IEC标准的电缆经济截面的数学模型

2.1计算电缆经济截面的数学模型

我国《导体和电器选择设计技术规定》，即DL/T5222-2005中，电缆的经济

电流密度曲线，基于IEC287-3-2/1995《电力电缆线芯截面的经济最佳化》标准

绘制。同时我国机械部标准JB/T10181.6-2000等同IEC287-3-2/1995标准。

2

电缆经济截面的数学模型为电缆的初始安装成本与经济寿命期内导体的电

能损耗成本之和为最小的情况下导体的截面。本文仅给出其结论，其具体推导过

程参见IEC或JB标准。

电缆的经济电流密度j（A/mm2）的表达式：

.

⁄1201000

式中A——与导体截面有关的费用的可变部分（cu/m·mm2）；

——导体直流电阻率（Ω/m）；

——实际导体材料20℃时电子温度系数（1/K）；

——导体温度（℃）；

F——辅助量，⁄1⁄100；

——每回路的相线数目；

——传输同样型号和负荷值的回路数；

τ——最大损耗的运行时间（h/a）；

P——电价（cu/kW·h）。

D——供给电能损耗的额外供电容量成本（cu/kW·a）。

Q——辅助量，∑1⁄1；

r——辅助量，1⁄1001⁄1001⁄100；

a——负荷年增长率（%）；

b——能源成本增长率，不计及通货膨胀的影响（%）。

i——贴现率，不包括通货膨胀的影响（%）。

N——导体经济寿命期（a）。

B——辅助量，11；

，——集肤效应和邻近效应系数；

，——金属套和铠装损耗系数；

2.2

主要参数分析

由于导体的截面不是连续的，在级别上有一定的差别。这些分级分档的导体

截面往往不可能恰好与我们按经济电流密度所计算的经济截面一致。由

IEC287-3-2/1995中图A.3导体尺寸引起的成本变化曲线可知，电流密度在经济

3

电流密度上变化10%对总费用的影响很小，即经济电流密度的允许波动范围是

10%。在10%的范围内，所选择的导体截面都将是经济截面。变化范围也较大的

参数A

现行《导体和电器选择设计技术规定》正是按照此原则，将几种不同型号电

缆使用同一个A值，并将参数A控制在20%的范围内波动，来控制j都在10%

的范围内波动，推导出经济电流密度曲线的。

为保证j的稳定性，就要求其他参数是相对稳定的。而现行经济电流密度曲

线中P值由权威部门按照发电单位、供电单位、与各类型用户确定的固定数值。

而实际情况是，受不同地域、不同发电类型、不同机组容量、不同电网特点、不

同的能源成本等复杂因素制约，导致实际P值的波动性很大，比如对于发电单

位，火电、水电、新能源之间成本电价可能有较大差异，即使同为火电，不同电

厂也可能有较大差异，不同区域相同类型发电单位电价也可能有较大差异等等。

对于其它参数，其变化幅度很小，有些是可以准确得到的，我们都认为它们是稳

定的。

因此按照原曲线的编制原则，如A在20%波动的同时，P值如有波动，将使

j值变化超出其稳定范围。

根据上述分析，如果能缩小A值的波动范围，而相应允许P值波动，来进

一步考核j值的稳定性，如能在j值稳定的前提下，确定P值与A值的允许波动

范围，绘制出某一P值区间的经济电流密度曲线，不仅保证经济截面的稳定型，

更能方便的应用于设计。

本文将P值的波动范围控制在111%-91%范围内，对应A值波动范围控制在

90%-110%范围内，可以使j值波动控制在90%-110%范围内，保证了j值的稳定

性的同时，使P值此波动范围内对应同一条经济电流密度曲线。这样为P值的

连贯性选择提供了可能。

2.3主要参数的确定

如本文概述部分所述，经济电流密度表达式中参数A、P、D、i以及导体的

初始投资参数CI已经发生了较大变化，同时以上参数的波动对经济电流密度的

结果有较大的影响，在《导体和电器选择设计技术规定》的编制过程中已对此进

行论述，本文不在熬述。本文仅针对以上主要参数进行重新取值，其他参数相对

4

稳定，其取值按照不变考虑。

（1）参数CI

导体的初始投资或初始成本，由两部分组成，材料费用和安装费。材料价格

按照《电力建设工程装置性材料预算价格》（2013年版）统计，安装工程费包括

直接费、间接费、利润、税金，安装定额按照《电力建设工程预算定额》（2013

年版）统计，取费标准按照《火力发电工程建设预算编制与计算规定》（2013年

版）地区为北京。

（2）参数A

导体投资中有一部分和导体截面有关，这部分叫做成本的可变部分即为A。

其数值是相邻截面导体的投资差与截面差的比值，即是导体截面与投资形成函数

的曲线的斜率。单位为元/m·mm2。用公式表示如下：

A=（截面S1导体的总投资-截面S2导体的总投资）/（S1-S2）（元/m·mm2）

对相同型号的导体，随着截面积的变化A值变化的幅度不大，取其平均值

做为计算数值。

将在允许偏差范围内的A值合并。

表2.3-1A值选择表

导体型号A值（元合并后A值误差说明

/m.mm2）（元/m.mm2）

三芯VLV-10.4460.49610%

三芯VLV22-10.4519%

四芯VLV-10.540-9%

四芯VLV22-10.4970%

YJLV-100.5400.59810%

YJLV-60.5734%

YJLV22-60.626-5%

YJLV22-100.656-10%

四芯YJLV22-10.8730.800-9%

三芯YJLV22-10.815-2%

四芯YJLV-1

三芯YJLV-1

YJV22-102.1762.3608%

三芯YJV22-12.1748%

YJV22-62.457-4%

5

三芯YJV-12.505-6%

四芯YJV22-12.428-3%

YJV-62.546-8%

YJV-102.537-8%

四芯YJV-12.500-6%

三芯VV22-12.8172.8923%

三芯VV-12.8641%

四芯VV22-12.914-1%

四芯VV-12.966-3%

说明：由于2013版预算无YJLV-1三芯与四芯电缆价格，二者A值参考对应的铠装电

缆。

（4）参数P

根据IEC287-3-2/1995，P为电价，是在相关电压水平上1千瓦时的成本，

也就是使用者的用电成本。P值根据使用对象的不同是各不相同的。现有《导体

和电器选择设计技术规定》采用两部制电价，按照发电企业、供电企业和最终用

户确定P值，其中发电成本为0.20元/kW·h，平均供电成本为0.27元/kW·h。最

终用户归纳为高、中、低三档电价分别为0.514元/kW·h，0.383元/kW·h，0.327

元/kW·h。供电容量的成本D统一取252元/kW·a。

我国现阶段的电价政策，对于发电企业实施单一制或两部制电价，电网的互

供电价同样实行单一制电价，对于销售电价根据用户采用单一制或两部制电价。

而现规程中，无论发电企业、电网企业、电力用户均采用两部制电价，未进行区

分，将单一制电价用户的能源损耗费用提高，导致电缆的经济截面增加。因此有

必要针对不同的电价标准，分别进行经济电流的研究。

在2.2节中已经提供了P值连续性选择的方法。这里根据全国各省份及不同

用户电价，确定P值，两部制电价中基本电价D值按照平均值取值为424元/kW·a，

见表2-2。

表2-2P取值表

电价体制序列号P值（元/kW·h）D值（取平均值）

基准值最小范围最大范围

元/kW·a

（-9%）（11%）

单一制电价10.2980.2710.330

-

20.3630.3300.403

6

电价体制序列号P值（元/kW·h）D值（取平均值）

基准值最小范围最大范围

元/kW·a

（-9%）（11%）

30.4430.4030.491

40.5400.4910.599

50.6590.5990.731

60.8040.7310.892

两部制电价10.2980.2710.330

20.3630.3300.403

30.4430.4030.491

424

40.5400.4910.599

50.6590.5990.731

60.8040.7310.892

（5）参数i

i为贴现率，即国家规定的贷款利息，根据最近5年内国家贷款利率的变化

趋势，取平均值6.4%。原值为10%。

3电缆经济电流密度曲线的绘制与比较

3.1绘制电缆经济电流密度曲线

根据2.1节所述方法，计算并绘制电缆在12种电价下的经济电流密度曲线：

图3.1-1~3.2-6适用于单一制电价，曲线3.2-7~3.2-12适用于两部制电价（D

值取424元/kW·a）。

各图中曲线1适用于VLV-1三芯、四芯及VLV22-1三芯、四芯型电力电缆。

曲线2适用于YJLV-10，YJLV22-10，YJLV-6及YJLV22-6型电力电缆。曲线3

适用于YJLV-1三芯、四芯型电力电缆及YJLV22-1三芯、四芯型电力电缆。曲

线4适用于YJV-1三芯、四芯，YJV22-1三芯、四芯，YJV-6，YJV22-6，YJV-10

及YJV22-10型电力电缆。曲线5适用于VV-1三芯、四芯及VV22-1三芯、四

芯型电力电缆。

7

单一制电价P=0.298元/kWh（适用范围：0.271~0.330元/kWh）

9000

8000

(h)7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

最大负载利用小时

1000

12345

0

0.001.002.003.004.00

经济电流密度j

(A/mm2)

12345

图3.1-1铜、铝电缆经济电流密度（单一制电价P=0.298元/kW·h）

单一制电价P=0.363元/kWh（适用范围：0.330~0.403元/kWh）

9000

8000

(h)7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

最大负载利用小时

1000

12345

0

0.001.002.003.004.00

经济电流密度j

(A/mm2)

12345

图3.1-2铜、铝电缆经济电流密度（单一制电价P=0.363元/kW·h）

8

单一制电价P=0.443元/kWh（适用范围：0.403~0.491元/kWh）

9000

8000

(h)7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

最大负载利用小时

1000

12345

0

0.001.002.003.004.00

经济电流密度j

(A/mm2)

12345

图3.1-3铜、铝电缆经济电流密度（单一制电价P=0.443元/kW·h）

单一制电价P=0.540元/kWh（适用范围：0.491~0.599元/kWh）

9000

8000

(h)7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

最大负载利用小时

1000

12345

0

0.001.002.003.004.00

经济电流密度j

(A/mm2)

12345

图3.1-4铜、铝电缆经济电流密度（单一制电价P=0.540元/kW·h）

9

单一制电价P=0.659元/kWh（适用范围：0.599~0.731元/kWh）

9000

8000

(h)7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

最大负载利用小时

1000

12345

0

0.001.002.003.004.00

经济电流密度j

(A/mm2)

12345

图3.1-5铜、铝电缆经济电流密度（单一制电价P=0.659元/kW·h）

单一制电价P=0.804元/kWh（适用范围：0.731~0.892元/kWh）

9000

8000

(h)7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

最大负载利用小时

1000

12345

0

0.001.002.003.004.00

经济电流密度j

(A/mm2)

12345

图3.1-6铜、铝电缆经济电流密度（单一制电价P=0.804元/kW·h）

10

两部制电价P=0.298元/kWh（适用范围：0.271~0.330元/kWh）

9000

8000

(h)7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

最大负载利用小时

1000

12345

0

0.000.501.001.502.002.50

经济电流密度j

(A/mm2)

12345

图3.2-7铜、铝电缆经济电流密度（两部制电价P=0.298元/kW·h）

两部制电价P=0.363元/kWh（适用范围：0.330~0.403元/kWh）

9000

8000

(h)7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

最大负载利用小时

1000

15234

0

0.000.501.001.502.002.50

经济电流密度j

(A/mm2)

12345

图3.2-8铜、铝电缆经济电流密度（两部制电价P=0.363元/kW·h）

11

两部制电价P=0.443元/kWh（适用范围：0.403~0.491元/kWh）

9000

8000

(h)7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

最大负载利用小时

1000

12345

0

0.000.501.001.502.002.50

经济电流密度j

(A/mm2)

12345

图3.2-9铜、铝电缆经济电流密度（两部制电价P=0.443元/kW·h）

两部制电价P=0.540元/kWh（适用范围：0.491~0.599元/kWh）

9000

8000

(h)7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

最大负载利用小时

1000

12345

0

0.000.501.001.502.002.50

经济电流密度j

(A/mm2)

12345

图3.1-10铜、铝电缆经济电流密度（两部制电价P=0.540元/kW·h）

12

两部制电价P=0.659元/kWh（适用范围：0.599~0.731元/kWh）

9000

8000

(h)7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

最大负载利用小时

1000

12345

0

0.000.501.001.502.002.50

经济电流密度j

(A/mm2)

12345

图3.1-11铜、铝电缆经济电流密度（两部制电价P=0.659元/kW·h）

两部制电价P=0.804元/kWh（适用范围：0.731~0.892元/kWh）

9000

8000

(h)7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

最大负载利用小时

1000

12345

0

0.000.501.001.502.002.50

经济电流密度j

(A/mm2)

12345

图3.1-12铜、铝电缆经济电流密度（两部制电价P=0.804元/kW·h）

13

3.2新老经济电流密度曲线的比较

为了比较新老经济电流密度曲线，首先要了解，研究新老曲线的过程中，哪

些因素发生了变化。

第一，是主要数据的变化。如第2节所述，比较老曲线的参数数据，电缆成

本的可变部分A值增加，母线成本的可变部分A值减少，贴现率i减小，电价P

增加与波动范围增加；

第二，电缆类型的增加。新曲线中，增加了YJV（22）-1类型电缆，增加

了YJLV（22）-1类型电缆；根据现有A值，老曲线与新曲线包括电缆类型完全

不同；

第三，绘制曲线的方法更新。首先是按照P值波动原则，按照一定电价区

间绘制新的曲线；其次按照单一制与两部制分别绘制曲线。

3.2.1电缆经济电流密度曲线比较：

为了方便比较，我们仅选取新电缆曲线1（VLV-1）、4（YJV-10）和老曲线

中相对应的曲线3（VLV-1）、曲线2（YJV-10）进行比较。

图3.2-1为老曲线：P=0.27元/kW•h与新曲线：单一制电价P=0.298元/kW•

h（适用范围：0.271~0.330元/kW•h）的对比。

图3.2-2为老曲线：P=0.2元/kW•h与新曲线：单一制电价P=0.298元/kW•h

（适用范围：0.271~0.330元/kW•h）的对比。

图3.2-3为老曲线：P=0.514元/kW•h与新曲线：单一制电价P=0.540元/kW

•h（适用范围：0.491~0.599元/kW•h）的对比。

图3.2-4为老曲线：P=0.514元/kW•h与新曲线：两部制电价P=0.540元/kW

•h（适用范围：0.491~0.599元/kW•h）的对比。

对于图3.2-1与图3.2-3：电度电价P相同时，虽然新曲线的A值的增加与i

值的减小共同作用会使j增加，但由于老曲线基本电价D值的作用，随着年利用

小时数的增加，D值对j值的影响减小，使得老曲线的j值逐渐接近甚至超过新

曲线。而P值越小，也就是说基本电价的损耗占总损耗的比例越大，年利用小时

数越小，老曲线D值影响越大，这也是图3.2-1相比图3.2-3老曲线在T很小时，

与新曲线j值有较大差异的原因。

对于图3.2-2，对于同一类用户，如本图对应发电用户，由于P值的变化，

14

经济电流密度曲线有较大的差异。新老曲线交叉点的出现，同样是由于老曲线中

D值的影响，又一次说明了区分单一制电价与两部制电价的必要性。

对于图3.2-4，同为两部制电价，电度电价在同一区间。经济电流密度曲线

有较大的差异，曲线的走向说明了A，i值的变化对经济电流密度曲线的影响。

通过对新老电缆曲线的比较，可得出如下结论：

（1）新曲线合理的区分了单一制电价与两部制电价，每条曲线均对应某一

波动范围内的电价P值，较老曲线更加便于使用者针对不同电价体制与不同的电

价合理的进行经济截面选择。

（2）新曲线中新增加了交联电缆的类型，同时根据A值的选取原则，老

曲线中几种类型电缆的归类在新曲线电缆类型的归类中进行了合理的调整。

（3）同时由于其他参数的变化，并根据结论（1）（2），老曲线已经完全无

法满足当前社会经济条件下的使用要求。

新曲线：单一制电价P=0.298元/kWh（适用范围：0.271~0.330元/kWh）

9000老曲线：P=0.27元/kWh

8000

(h)

7000

T

6000

5000

4000

3000

2000新曲线1新曲线4

最大负载利用小时

1000老曲线

老曲线32

0

0.001.002.003.004.00

经济电流密度j

(A/mm2)

新曲线1‐VLV‐1新曲线4‐YJV‐10

老曲线3‐VLV‐1老曲线2‐YJV‐10

图3.2-1新老曲线对比图1

15

新曲线：单一制电价P=0.363元/kWh（适用范围：0.330~0.403元/kWh）

9000老曲线：P=0.2元/kWh

8000

(h)

7000

T

6000

5000

4000新曲线1

老曲线3

3000

新曲线

20004

最大负载利用小时

1000

老曲线4

0

0.001.002.003.004.00

经济电流密度j

(A/mm2)

新曲线1‐VLV‐1老曲线3‐VLV‐1

新曲线4‐YJV‐10老曲线2‐YJV‐10

图3.2-2新老曲线对比图2

新曲线：单一制电价P=0.540元/kWh（适用范围：0.491~0.599元/kWh）

9000老曲线：P=0.514元/kWh

8000

(h)

7000

T

6000

5000

4000

3000

2000新曲线2

最大负载利用小时老曲线2

1000老曲线3新曲线1

0

0.001.002.003.004.00

经济电流密度j

(A/mm2)

新曲线1‐VLV‐1老曲线3‐VLV‐1

新曲线4‐YJV‐10老曲线2‐YJV‐10

图3.2-3新老曲线对比图3

16

新曲线：两部制电价P=0.540元/kWh（适用范围：0.491~0.599元/kWh）

9000老曲线：P=0.514元/kWh

8000

(h)

7000

T

6000

5000

4000

3000

2000

新曲线2

最大负载利用小时1000

老曲线3新曲线1老曲线2

0

0.001.002.003.004.00

经济电流密度j

(A/mm2)

新曲线1‐VLV‐1老曲线3‐VLV‐1

新曲线4‐YJV‐10老曲线2‐YJV‐10

图3.2-4新老曲线对比图4

4结论

本专题分析了与现行标准中研究电缆经济电流密度时主要参数的差异，指出

了现行标准中存在的问题。提出允许电价P波动的方法，使电价具有连续性，

既保证了经济截面的稳定，也方便了各种不同的用户对导体经济截面的应用选择。

本文按照单一制与两部制电价，根据允许电价波动的方法，绘制了1型至5

电缆与1型至5型母线在12种电价下的最新的经济电流密度曲线，其中电缆部

分增了YJV-1、YJLV-1、YJV22-1、YJLV22-1系列电缆经济电流密度曲线。

通过对新老曲线的对比，说明了现行标准中经济电流密度曲线已经完全无法

满足现阶段的使用要求，对其进行修正势在必行。

在设计应用中，应根据用户的情况，区分单一制电价与两部制电价，选择适

当的曲线；对于两部制电价，随着电度电价P的降低，与设备利用小时数T的

减小，基础电价D对经济电流密度的影响将增加，在应用中，如遇到与本文中

参数有较大差异时应单独分析对经济截面的影响。

17

目次

1

概述

.................................................................................................................

1

2

基于IEC标准的电缆经济截面的数学模型

.....................................................

2

2.1计算电缆经济截面的数学模型

.........................................................................

2

2.2

主要参数分析

.....................................................................................................

3

2.3主要参数的确定

..................................................................................................

4

3

电缆经济电流密度曲线的绘制与比较

............................................................

7

3.1绘制电缆经济电流密度曲线

..............................................................................

7

3.2新老经济电流密度曲线的比较

........................................................................

14

4

结论

...............................................................................................................

17

1概述

我国电缆经济选型的现行电缆标准是《电力电缆工程设计规范》（GB

50217-2007），标准中仅在附录B中，参考IEC标准，介绍了电缆经济电流截面

的选择方法，无相关曲线供设计者选用；我国电力行业导体经济选型的现行标准

是《导体和电器选择设计技术规定》（DL/T5222-2005），同样参考IEC标准提供

的计算方法，采用初始投资和经济寿命期内导体费用之和的总费用最小的原则，

以1998年相关参数和国家定额标准为计算依据，绘制了电缆的经济电流密度曲

线，目前仍作为电缆选择的依据，为工程设计所遵循使用。

近年来，我国的经济发展已经到了一个新阶段，原先的计算条件已经发生了

很大变化。

首先，我国电力体制变革与能源费用的变化导致电价的变动。

2002年末，原国家电力公司管理的电力资产按照发电和电网两类业务进行

划分，在发电环节引入了竞争机制，实现了“厂网分开”。“厂网分开”后独立法人

的电厂或发电公司成为电力市场的主角，电网则成为电力交易的场所，各发电公

司按电价竞争上网。因此电价反映出发电企业真实的竞争能力。火力发电厂的发

电的燃料成本占到发电总成本的50％以上，随着近年来燃料成本及各种原材料

价格的攀升，导致发电企业发电成本的增加。

以上原因，造成了我国整体电价成本的提升，同时造成了不同区域之间、不

同电厂之间的电价成本及上网电价的较大差异。对于发电厂设计阶段，不能像现

行规程一样，用单一的电价来进行经济电流的计算。

我国现阶段实行的是“三段式”电价，即电价由上网电价、输配电价、销售电

价组成。上网电价的升高，直接影响输配电价、销售电价。现行规程中对供电用

户与电力用户的电价的取值已经不能适应现阶段电价变化的需求。

第二，电价政策的差异

我国现阶段的电价政策，对于发电企业实施单一制或两部制电价，电网的互

供电价同样实行单一制电价，对于销售电价根据用户采用单一制或两部制电价。

而现行规程中，无论发电企业、电网企业、电力用户均采用两部制电价，未进行

区分，因此有必要针对不同的电价标准，分别进行经济电流的研究。

第三，初始费用变化

1

现行《导体和电器选择设计技术规定》中成本来源依据为：材料价格为1998

年全国平均水平，安装费预算定额采用《1996年北京地区价目本》。现阶段，无

论是材料价格，还是安装费用都有了较大的调整。比如2002年铜价为2.4万元

／t，2008年铜价一度高达6.4万/t，当前，电缆制造成本中铜芯成本一般要占其

总价的50％以上，对于大截面电缆该比例高达70％～80％；由于绝缘材料和屏

蔽材料的价格相对稳定，因此如铜价继续上涨，前述比例还有上升的趋势。这也

直接导致了电缆初始费用的提高。因此对导体的初始费用必须进行重新的计算。

第四，贷款利率的变化

由于国家金融政策的变化，我国近期的贷款利率与十年前有着重大的差异，

由1998年的10%降为2015年5月份的5.65%。因此，现规程中，电缆的经济电

流密度也应该随着贷款利率的降低重新进行修正。

第五，材料应用方面发生的变化

交联聚乙烯电缆较聚氯乙烯电缆有着优异的机械物理性能，有更为良好的电

气特性，电缆导体最高额度温度可达90℃，短路时的最高温度可达250℃，同时

有着较高的载流量，而且燃烧时不释放腐蚀性气体及有毒气体，不会产生二次危

害，是符合现代消防安全要求是一种环保产品。交联聚乙烯电缆已经被广泛应用

于工程建设中，因此有必要增加现有规程中未包括的交联聚乙烯低压电缆的经济

电流密度曲线。

因此，本专题虽作为《电力电缆工程设计规范》的专题报告，但为直观的比

较当前条件下电缆经济电流密度曲线的变化，仍以《导体和电器选择设计技术规

定》DL/T5222-2005中电缆的经济电流密度曲线作为基准。同时本专题对现有《导

体和电器选择设计技术规定》DL/T5222-2005中导体的经济电流密度曲线重新提

出修改意见，对在当前经济技术条件下采用经济电流密度选择电缆具有重要意义。

2基于IEC标准的电缆经济截面的数学模型

2.1计算电缆经济截面的数学模型

我国《导体和电器选择设计技术规定》，即DL/T5222-2005中，电缆的经济

电流密度曲线，基于IEC287-3-2/1995《电力电缆线芯截面的经济最佳化》标准

绘制。同时我国机械部标准JB/T10181.6-2000等同IEC287-3-2/1995标准。

2

电缆经济截面的数学模型为电缆的初始安装成本与经济寿命期内导体的电

能损耗成本之和为最小的情况下导体的截面。本文仅给出其结论，其具体推导过

程参见IEC或JB标准。

电缆的经济电流密度j（A/mm2）的表达式：

.

⁄1201000

式中A——与导体截面有关的费用的可变部分（cu/m·mm2）；

——导体直流电阻率（Ω/m）；

——实际导体材料20℃时电子温度系数（1/K）；

——导体温度（℃）；

F——辅助量，⁄1⁄100；

——每回路的相线数目；

——传输同样型号和负荷值的回路数；

τ——最大损耗的运行时间（h/a）；

P——电价（cu/kW·h）。

D——供给电能损耗的额外供电容量成本（cu/kW·a）。

Q——辅助量，∑1⁄1；

r——辅助量，1⁄1001⁄1001⁄100；

a——负荷年增长率（%）；

b——能源成本增长率，不计及通货膨胀的影响（%）。

i——贴现率，不包括通货膨胀的影响（%）。

N——导体经济寿命期（a）。

B——辅助量，11；

，——集肤效应和邻近效应系数；

，——金属套和铠装损耗系数；

2.2

主要参数分析

由于导体的截面不是连续的，在级别上有一定的差别。这些分级分档的导体

截面往往不可能恰好与我们按经济电流密度所计算的经济截面一致。由

IEC287-3-2/1995中图A.3导体尺寸引起的成本变化曲线可知，电流密度在经济

3

电流密度上变化10%对总费用的影响很小，即经济电流密度的允许波动范围是

10%。在10%的范围内，所选择的导体截面都将是经济截面。变化范围也较大的

参数A

现行《导体和电器选择设计技术规定》正是按照此原则，将几种不同型号电

缆使用同一个A值，并将参数A控制在20%的范围内波动，来控制j都在10%

的范围内波动，推导出经济电流密度曲线的。

为保证j的稳定性，就要求其他参数是相对稳定的。而现行经济电流密度曲

线中P值由权威部门按照发电单位、供电单位、与各类型用户确定的固定数值。

而实际情况是，受不同地域、不同发电类型、不同机组容量、不同电网特点、不

同的能源成本等复杂因素制约，导致实际P值的波动性很大，比如对于发电单

位，火电、水电、新能源之间成本电价可能有较大差异，即使同为火电，不同电

厂也可能有较大差异，不同区域相同类型发电单位电价也可能有较大差异等等。

对于其它参数，其变化幅度很小，有些是可以准确得到的，我们都认为它们是稳

定的。

因此按照原曲线的编制原则，如A在20%波动的同时，P值如有波动，将使

j值变化超出其稳定范围。

根据上述分析，如果能缩小A值的波动范围，而相应允许P值波动，来进

一步考核j值的稳定性，如能在j值稳定的前提下，确定P值与A值的允许波动

范围，绘制出某一P值区间的经济电流密度曲线，不仅保证经济截面的稳定型，

更能方便的应用于设计。

本文将P值的波动范围控制在111%-91%范围内，对应A值波动范围控制在

90%-110%范围内，可以使j值波动控制在90%-110%范围内，保证了j值的稳定

性的同时，使P值此波动范围内对应