[行业技术文章]配电电缆截面选择的经济技术

摘要：文章对配电电缆设计选择载流截面、投资费用与选择方案等方面均进行了有关经济技术的分析，提出了可行的抵偿年限法，在经济方面取得了显著效果。

　　要害词：配电电缆选择　　投资与了偿　　节电

　　配电电缆选择时，凡是是凭据敷设条件肯定电缆型号，而后凭据经常使用数据选出适合其载流要求并知足电压损失及热稳定要求的电缆截面。用这类方式选出的截面，技术上是靠得住的，工程投资也低。可是，这类选择成效是否合理呢？我们知道，配电线路存在着电阻，它所消耗浪费的电能是不成轻忽的。为了勤俭电能，削减电路电能消耗，可以斟酌适当加年夜线路截面，而加年夜截面势必造成工程初投资的提高。本文将哄骗抵偿年限收受接管方式对这个问题加以计议，经由过程定分析计较即经济技术比力来追求具有好经济效益的选择方案。

　　1.经济技术分析的方式

　　对工程经济效益的分析方式凡是有：

　　（1）抵偿年限法；

　　（2）年总费用法；

　　（3）财政报表法等。

　　了偿年限法是直接比力两个技术上可行的方案在投资和年运行费上的差值，并算出投资高的方案在多长时间内可以经由过程其年运行费的节省，将多支出的投资收回来，其目的是找出好方案。

　　如方案Ⅰ的投资F1低于方案Ⅱ的投资F2，而方案Ⅰ的年运行费Y1高于方案Ⅱ的年运行费Y2.这时候应准确权衡投资和年运行费两个方面的身分，即应计较选择投资高的方案了偿年限N.

　　N＝（年）

　　假设年值较小：如只2、三年，则显然初投资高的方案经济。若N值较年夜，如十年左右，即了偿年太长，投资持久积压，初投资高的方案就不经济了。是以，了偿年限法的要害在于合理简直定尺度了偿年限NH.我国的电力设计凡是取5～6年。在方案比力时，把计较的了偿年限N与尺度了偿年限NH作比力，若N＝NH，则认为两个方案都可；若N＜NH，则认为投资高的方案于投资低的方案，若N＞NH，则相反。

　　2哄骗抵偿年限法选择电缆截面

　　本节以380V动力配电电缆为例，取下列几种典型情况进行计较。

　　设回路负荷P1、P2、P3、P4其线路长度均为100m，计较电充（即线路持久经由过程的年夜负荷电流）划分为7.、50A、100A、150A、210A，凭据敷设要求，可选用VLV或VV型电力电缆直接埋地敷设。

　　步：查阅相关资料，按常规方式，即按发烧条件选择电缆截面，并校验电压损失，其初选成效如表1所示。

　　在这里，为了简化计较，取负荷功率因数0.8，现实上一般情况下应好0.7，V用电装备组的cosΦ值都低于0.8.所以，现实的电压损失与计较值各有分歧，但基本不影响对于截面的选择。

　　上面电缆截面是按发烧条件拔取的，所选截面均知足电压损失小于5％的要求。这类选择方案自然是技术上靠得住，节省有色金属，初投资低的。可是，因截面小而电阻较年夜，投进运行后，线路电阻年浪费电能较多，即年运行费用较高。那末，适当地增年夜截面是否可行，加年夜几级截面才是为经济合理的呢？

　　第二步：多种方案比力。

　　首先，对P1回路适当增年夜截面的几种可行方案进行比力：

　　方案1：按发烧条件选截面，即3×2.5mm2；

　　方案2：按方案1再增年夜一级截面，即3×4mm2.

　　划分计较两种方案的投资与年运行费。为简化计较，仅比力其投资与年运行费的分歧部门。就投资而言，因截面加年夜对直埋或沟内敷设，除电缆自己造价外，其它附加费用基底细同，故省往不计。年运行费用中的维护治理现实上也与电缆粗细关系不年夜，这一项费用的差价所占比重较小，一样可以略往不计，因而：

　　方案1的初投资F1＝电缆单价×电缆长度＝3500元／km×0.1／km＝350元。

　　方案2的初投资F2＝电缆单价×电缆长度＝3800元／km×0.1／km＝380元。

　　方案1的年折旧费E1＝初投资F1×年折旧率＝350×0.030＝10.5，方案1年电能消耗费D1＝年电能消耗×电度电价＝ΔAkwh×0.085.

　　式中：ΔA＝3I2ls×R0×L×τ×10－3kwh

　　R0——线路单元长度电阻（VLV－2.5mm2R0＝14.7／km）；

　　L——线路长度；

　　Ijs——线路计较电流；

　　τ——年年夜负荷小时数，凭据年夜负荷，哄骗小时数T和功率因数查曲线得出，这里取T＝3000n及T＝2000n，则查出τ划分为：

　　T＝3000n　　τ＝2100n

　　T＝2000n　　τ＝1600n

　　因而：

　　（1）当T＝3000n、τ＝2100n时，方案1的年电能消耗费：

　　D1＇＝ΔA×0.085＝3×7.52×14.7×0.1×2100×0.085×10－3＝44元

　　（2）当T＝2000n、τ＝1600n时，方案1的年电能消耗费：

　　D1＇＝ΔA×0.085＝3×7.52×14.7×0.1×1600×0.085×10－3＝33.7元

　　方案1的年运行费Y1＝年折旧费＋年电能消耗费。

　　T＝3000n时Y1＇＝10.5＋44＝54.5元

　　T＝2000n时Y1＇＇＝10.5＋33.7＝44.2元

　　按与上面不异的方式可求得方案2的年运行费（计较略）：

　　T＝3000n时Y2＇＝11.4＋27.8＝39.2元

　　T＝2000n时Y1＇＇＝11.4＋21.2＝32.6元

　　显然，方案2投资高于方案1，但年运行费却低于方案1，其了偿年限N为：

　　当T＝3000n时N＇2－1＝＝＝2.0年

　　当T＝2000n时N＇＇2－2＝＝2.5年

　　可见，了偿年限小于5年，说明方案2于方案1，其方案2的多投资额仅在2～3年内，即可经由过程节省年运行费而收回。也就是说，工钱增加一级截面是经济合理的。那末，若是工钱增加两级三级，其经济效果若何？则需类似计较比力。

　　现在凭据表2的成效，将方案3与方案2比力，方案3投资高于方案2，但年运行费用少，其了偿年限为：

　　当T＝3000n时N＇3－2＝＝3.3年

　　当T＝2000n时N＇＇3－2＝＝4.6年

　　综上所述，投资高的方案3于方案2.为了找出好方案，我们可以将方案4与方案3比力，其了偿年限为：

　　当T＝3000n时N＇4－3＝＝20年

　　当T＝2000n时N＇＇4－3＝＝29年

　　显然，因了偿年限远跨越尺度了偿年限5年，故投资高的方案是不合理的，即投资方案3于方案4.

　　经由过程以上分析计较，终肯定方案3（即按发烧条件选出截面以后，再工钱加年夜两级）是所选截面的好方案。对其它P2～P5线路经过上述计较方式均得出一样结论，即方案3为好方案。

　　是以，我们认为在选择截面时，按发烧条件选出后，再工钱加年夜两级，从经济角度看有较着的效益。即使偏重斟酌节省有色金属的概念，工钱加年夜一级也是完全可行的。从技术方面看，增年夜电缆截面，线路压降减小，从而提高了供电，而且截面的增年夜也为企或系统的增容改造缔造了有益条件。

　　可是，当负荷电流较小（Ijs≤）时，计较成效讲明：没有需要再加年夜截面，由于负荷电流较小，所发生的线路消耗也较小，增加截面而多投资部门，需要在5年以上才能收回，故此时按发烧条件选择即可。

　　以上是按VLV铝芯电缆为例作出的结论，如换为VV铜芯电缆其成效：以P3回路为例，计较略。

　　从表3中可以看出方案2为好方案，即按发烧条件所选截面以后再加年夜一级。虽然这仅是在一种情况下得出的成效，但具有一定的普遍意义，由于，各级电缆截面的级差与响应的投资额之差均合适趋向。

　　3.结论

　　从以上分析可见，按了偿年限法选择电缆截面，不仅具有突出的节电效果和好的经济效益，而且还具有一定例律。

　　3.1按投资年限法选择电缆截面

　　首先，按发烧条件选出答理截面，然后再加年夜两级，当负荷计较电流小于时就没必要加年夜截面。固然，仍要计较电压损失，在损失跨越答理的5％时，可增年夜一级。一般情况下，由于按了偿年限法选出截面均能知足电压损失的要求，同时也知足短路热稳定的要求，这类方式对裸导线排挤敷设也一样有用。

　　3.2线路长短与了偿年限无关

　　前边计较线路均设为100m，由于现实上，线路长度对经济比力成效没有影响。让我们看看了偿年限的具体公式。

　　N＝（年）

　　其中：

　　F2～F1——划分为两方案的投资；

　　Y1～Y2——划分为两方案年运行费用。

　　将上公式展开：

　　N＝－

　　其中：

　　L——线路长度（km）；

　　R10、R20——两种电缆单元长度电阻（Ω／km）；

　　β——电缆年折旧费率（取3％）；

　　d——度电价（元／kwh）。

　　公式的分母、份子都有线路长度L，显然可以消失落，是以，了偿年限的计较成效与电缆长度无关。这一点很有意义，不管电路长短，都可以用该方式选择电缆导线截面。

　　3.3年夜负荷哄骗小时数T与选择截面经济效益的关系

　　重新分析其了偿年限的表达式并整理得：

　　N＝

　　可见，在其它身分不异的条件下，了偿年限与年夜负荷消耗小时数τ成反比。而τ取决于年夜负荷哄骗小时数T和负荷功率因数，τ值随T的增年夜而增年夜，随功率因数提高而减小。

　　在计较时划分选T为3000n和2000n，这是企一班制估算的，如两班和三班制其T值年夜于3000n即负荷哄骗小时数较年夜，适当增年夜导线截面更具较着的经济效益和节电效果。

　　参考文献

　　1.工场经常使用电气装备手册

　　2.工场供电设计，李宗纲等著

　　3.工场配电设计手册，水电部出书社