淺析電廠建設中電纜截面的選擇

摘要：電纜尤其是電纜截面的選擇是電廠建設中一項非常重要的工作，文章從經濟性和技術性兩方面系統地闡述了在電廠建設中如何正確選擇電纜，找出了最理想的電纜截面選擇方法，不僅節約了電廠建設的成本，符合當前節能經濟的總體理念，還保證了電纜在實際運行中的健康穩定，提高了供電可靠性。

關鍵詞：電廠建設；電纜截面選擇；經濟性；技術性

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0079-02

電廠建設中的一項重要工作是電纜的選擇，其中主要內容是電纜截面的選擇，電纜截面的選擇應該從經濟性和技術性兩方面入手。

1 電力電纜一般性選擇說明

電力電纜一般性選擇需要符合《電力工程電纜設計規范》GB50217相關要求，下面對三個重點加以說明：

1.1 電纜絕緣

根據不同的使用場合選擇不同類型的電纜絕緣類型，在正常電壓、電流及工作條件下，所選擇的絕緣特性應大于電纜常規與其使用壽命。

1.2 電纜護層

在潮濕或者具有化學腐蝕的環境中，電纜的金屬層、加強層或者鎧裝層上應該具有聚乙烯護層，同時在高溫或者防火有低毒性要求的場所中不宜選擇普通聚氯乙烯絕緣電纜盒聚氯乙烯外護層。

1.3 電纜附件

電纜終端和電纜接頭的額定電壓以及絕緣水平，應該高于所連接電纜的額定電壓以及絕緣水平，同時要考慮到電纜附件受到周圍環境的影響，選擇耐受力及機械強度適合的電纜附件。

2 電纜截面的經濟性選擇分析

2.1 經濟性選擇分析法

經濟性選擇分析法主要有償還年限法、等年度費用法和現值比較法等，本文電纜截面的經濟性選擇采用償還年限法。償還年限法的目標是實現最佳節能性和經濟效益，以全部收回長時間年度節省費用來找出相對理想的選擇方案。例如有方案一和二，方案二所需投資費用高于方案一，但是方案二的年度運行費用卻低于方案一，這時候需要權衡考慮投資和成本回收，具體公式如式（1）：

N=（F2-F1）/（Y1-Y2） （1）

式中F1和F2分別表示方案一和二的初始投資，Y1和Y2分別表示方案一和二的年運行費用，N表示償還年限。

償還年限法中最為關鍵的地方是科學且合理地確定出標準的償還年限NH，我國電力設計中標磚償還年限一般為5～6年。若N=NH，那么兩種方案都是比較合理的；若N>NH，那么傾向于選擇初始投資較低的方案；如果N

2.2 經濟性選擇電纜截面案例

2.2.1 初始資料。為簡化計算，采用表1中的電纜參數（功率因素均取0.8計算而來）。

2.2.2 不同選擇方案比較。

方案1：選擇電聯截面3×2.5mm2。

方案2：對比方案1，選擇截面增大一級，即3×4mm2。

下面針對對以上兩種方案進行初始投資以及年運行費用計算，幾個計算公式如下：

初始投資=電纜單價×電纜長度 （2）

年運行費用=年電能消耗量×電費單價 （3）

年電能消耗量=△AkWh （4）

式（4）中△A=3×IJS2×R0×L×t×10-3kWh

R0——電纜單位長度電阻（9.16Ω/km）；

L——電纜長度；

IJS——電纜計算電流；

T——年最大負荷小時數，這里取3000h。

方案1：初始投資F1=3500元/km×0.1km=350元。

年運行費用Y1=△A×0.8=3×7.52×0.916×0.1

×3000×0.8×10-3=37元

方案2：初始投資F2=3800元/km×0.1km=380元。

同上計算年運行費用Y2約為30.7元。

因此，利用式1比較方案1和方案2，計算得N=4.7年，標準償還年限為5～6年，4.7年少于標準，因此選擇初始投資較高的方案2。

以下針對表1中f1回路類似計算方案3和方案4，如表2所示：

比較方案3和方案2，得N1=6.17年，標準償還年限為5～6年，6.17年已超標準，因此選擇初始投資較低的方案2。

比較方案4和方案3，得N2=18年，同樣應選擇初始投資較低的方案3。

綜合以上的計算結果，可以看出電纜回路最理想截面經濟性選擇方案應該為方案2。

3 電纜截面的技術性選擇分析

電纜截面除了經濟性選擇之外一般還需要考慮技術性選擇，因為技術性選擇直接關系到電纜運行的穩定，通常從以下兩個技術層面選擇電纜截面：一是電纜允許載流量，二是電纜熱穩定校驗。

3.1 按允許載流量選擇電纜截面

按允許載流量選擇電纜截面的本質是按照載流量的熱效應來選擇電纜截面，電纜本身存在阻抗，當通過電流時自然會發熱，熱量不斷地穿越到絕緣層，經過電纜表層向四周散熱。不同電纜都有正常允許的載流量，根據國家規范要求，電纜的載流量不應小于電纜計算電流。電纜發熱量為Q=KI2Rt。式中的Q表示發熱量；K表示常數；I表示電纜電流有效值；R表示電纜電阻；t表示電流持續時間。

3.2 熱穩定校驗

無論如何選擇電纜截面，均需經過熱穩定校驗，一般電纜有著規定的極限溫度，例如交聯聚乙烯絕緣電纜為260℃，聚氯乙烯絕緣電纜為150℃。

根據國家規范，熱穩定計算電纜最小截面公式為：

式中：表示電纜允許最小截面（mm2）；表示短路電流熱效應（kA2·s）；c表示熱穩定系數，一般通過查閱相關手冊的表格得到。

4 電纜截面選擇的節能優化

通過經濟性和技術性選擇的分析可以看出單獨使用存在著一定的不足，若只考慮經濟性選擇電纜截面，不僅需要計算全部預算，還需要較為精確地考慮電纜在使用期內的自身電能損耗情況，兩者結合完好才能達到經濟性目的；若只考慮技術性選擇電纜截面，則忽視了電纜在使用期內的電能損耗，而這卻是不應忽視的。因此，只有將經濟性和技術性選擇相結合，才能保障電纜選擇的科學合理，從而使得電纜截面的選擇符合節能優化的要求，真正實現經濟和實用的雙重目的。

5 結語

綜上所述，電纜截面的選擇應該充分結合利用經濟性和技術性，從而科學合理地選擇電纜截面，如此選出的電纜截面不僅節約了電廠建設的成本，符合當前節能經濟的總體理念，還保證了電纜在實際運行中的健康穩定，提高了供電可靠性，保證了電廠電能輸送的安全性。希望本文能為今后電廠建設中電纜截面的選擇工作提供借鑒經驗。

參考文獻

[1] 王愛梅，張悅，郭曉玲.發電廠電纜敷設優化方式探討[J].山西電力，2013，（4）.

[2] 鐘國成.電廠電纜選擇與節能優化分析[J].中國電業技術，2012，（10）.

[3] 吳向明，張倩茅.電力電纜經濟截面選擇方法研究[J].河北電力技術，2012，（2）.

[4] 武勇.電纜選擇與節能[J].山西焦煤科技，2009，（6）.

作者簡介：楊揚（1981-），江蘇姜堰人，中國能建江蘇電建一公司助理工程師，研究方向：電力系統自動化。

摘要：電纜尤其是電纜截面的選擇是電廠建設中一項非常重要的工作，文章從經濟性和技術性兩方面系統地闡述了在電廠建設中如何正確選擇電纜，找出了最理想的電纜截面選擇方法，不僅節約了電廠建設的成本，符合當前節能經濟的總體理念，還保證了電纜在實際運行中的健康穩定，提高了供電可靠性。

關鍵詞：電廠建設；電纜截面選擇；經濟性；技術性

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0079-02

電廠建設中的一項重要工作是電纜的選擇，其中主要內容是電纜截面的選擇，電纜截面的選擇應該從經濟性和技術性兩方面入手。

1 電力電纜一般性選擇說明

電力電纜一般性選擇需要符合《電力工程電纜設計規范》GB50217相關要求，下面對三個重點加以說明：

1.1 電纜絕緣

根據不同的使用場合選擇不同類型的電纜絕緣類型，在正常電壓、電流及工作條件下，所選擇的絕緣特性應大于電纜常規與其使用壽命。

1.2 電纜護層

在潮濕或者具有化學腐蝕的環境中，電纜的金屬層、加強層或者鎧裝層上應該具有聚乙烯護層，同時在高溫或者防火有低毒性要求的場所中不宜選擇普通聚氯乙烯絕緣電纜盒聚氯乙烯外護層。

1.3 電纜附件

電纜終端和電纜接頭的額定電壓以及絕緣水平，應該高于所連接電纜的額定電壓以及絕緣水平，同時要考慮到電纜附件受到周圍環境的影響，選擇耐受力及機械強度適合的電纜附件。

2 電纜截面的經濟性選擇分析

2.1 經濟性選擇分析法

經濟性選擇分析法主要有償還年限法、等年度費用法和現值比較法等，本文電纜截面的經濟性選擇采用償還年限法。償還年限法的目標是實現最佳節能性和經濟效益，以全部收回長時間年度節省費用來找出相對理想的選擇方案。例如有方案一和二，方案二所需投資費用高于方案一，但是方案二的年度運行費用卻低于方案一，這時候需要權衡考慮投資和成本回收，具體公式如式（1）：

N=（F2-F1）/（Y1-Y2） （1）

式中F1和F2分別表示方案一和二的初始投資，Y1和Y2分別表示方案一和二的年運行費用，N表示償還年限。

償還年限法中最為關鍵的地方是科學且合理地確定出標準的償還年限NH，我國電力設計中標磚償還年限一般為5～6年。若N=NH，那么兩種方案都是比較合理的；若N>NH，那么傾向于選擇初始投資較低的方案；如果N

2.2 經濟性選擇電纜截面案例

2.2.1 初始資料。為簡化計算，采用表1中的電纜參數（功率因素均取0.8計算而來）。

2.2.2 不同選擇方案比較。

方案1：選擇電聯截面3×2.5mm2。

方案2：對比方案1，選擇截面增大一級，即3×4mm2。

下面針對對以上兩種方案進行初始投資以及年運行費用計算，幾個計算公式如下：

初始投資=電纜單價×電纜長度 （2）

年運行費用=年電能消耗量×電費單價 （3）

年電能消耗量=△AkWh （4）

式（4）中△A=3×IJS2×R0×L×t×10-3kWh

R0——電纜單位長度電阻（9.16Ω/km）；

L——電纜長度；

IJS——電纜計算電流；

T——年最大負荷小時數，這里取3000h。

方案1：初始投資F1=3500元/km×0.1km=350元。

年運行費用Y1=△A×0.8=3×7.52×0.916×0.1

×3000×0.8×10-3=37元

方案2：初始投資F2=3800元/km×0.1km=380元。

同上計算年運行費用Y2約為30.7元。

因此，利用式1比較方案1和方案2，計算得N=4.7年，標準償還年限為5～6年，4.7年少于標準，因此選擇初始投資較高的方案2。

以下針對表1中f1回路類似計算方案3和方案4，如表2所示：

比較方案3和方案2，得N1=6.17年，標準償還年限為5～6年，6.17年已超標準，因此選擇初始投資較低的方案2。

比較方案4和方案3，得N2=18年，同樣應選擇初始投資較低的方案3。

綜合以上的計算結果，可以看出電纜回路最理想截面經濟性選擇方案應該為方案2。

3 電纜截面的技術性選擇分析

電纜截面除了經濟性選擇之外一般還需要考慮技術性選擇，因為技術性選擇直接關系到電纜運行的穩定，通常從以下兩個技術層面選擇電纜截面：一是電纜允許載流量，二是電纜熱穩定校驗。

3.1 按允許載流量選擇電纜截面

按允許載流量選擇電纜截面的本質是按照載流量的熱效應來選擇電纜截面，電纜本身存在阻抗，當通過電流時自然會發熱，熱量不斷地穿越到絕緣層，經過電纜表層向四周散熱。不同電纜都有正常允許的載流量，根據國家規范要求，電纜的載流量不應小于電纜計算電流。電纜發熱量為Q=KI2Rt。式中的Q表示發熱量；K表示常數；I表示電纜電流有效值；R表示電纜電阻；t表示電流持續時間。

3.2 熱穩定校驗

無論如何選擇電纜截面，均需經過熱穩定校驗，一般電纜有著規定的極限溫度，例如交聯聚乙烯絕緣電纜為260℃，聚氯乙烯絕緣電纜為150℃。

根據國家規范，熱穩定計算電纜最小截面公式為：

式中：表示電纜允許最小截面（mm2）；表示短路電流熱效應（kA2·s）；c表示熱穩定系數，一般通過查閱相關手冊的表格得到。

4 電纜截面選擇的節能優化

通過經濟性和技術性選擇的分析可以看出單獨使用存在著一定的不足，若只考慮經濟性選擇電纜截面，不僅需要計算全部預算，還需要較為精確地考慮電纜在使用期內的自身電能損耗情況，兩者結合完好才能達到經濟性目的；若只考慮技術性選擇電纜截面，則忽視了電纜在使用期內的電能損耗，而這卻是不應忽視的。因此，只有將經濟性和技術性選擇相結合，才能保障電纜選擇的科學合理，從而使得電纜截面的選擇符合節能優化的要求，真正實現經濟和實用的雙重目的。

5 結語

綜上所述，電纜截面的選擇應該充分結合利用經濟性和技術性，從而科學合理地選擇電纜截面，如此選出的電纜截面不僅節約了電廠建設的成本，符合當前節能經濟的總體理念，還保證了電纜在實際運行中的健康穩定，提高了供電可靠性，保證了電廠電能輸送的安全性。希望本文能為今后電廠建設中電纜截面的選擇工作提供借鑒經驗。

參考文獻

[1] 王愛梅，張悅，郭曉玲.發電廠電纜敷設優化方式探討[J].山西電力，2013，（4）.

[2] 鐘國成.電廠電纜選擇與節能優化分析[J].中國電業技術，2012，（10）.

[3] 吳向明，張倩茅.電力電纜經濟截面選擇方法研究[J].河北電力技術，2012，（2）.

[4] 武勇.電纜選擇與節能[J].山西焦煤科技，2009，（6）.

作者簡介：楊揚（1981-），江蘇姜堰人，中國能建江蘇電建一公司助理工程師，研究方向：電力系統自動化。

摘要：電纜尤其是電纜截面的選擇是電廠建設中一項非常重要的工作，文章從經濟性和技術性兩方面系統地闡述了在電廠建設中如何正確選擇電纜，找出了最理想的電纜截面選擇方法，不僅節約了電廠建設的成本，符合當前節能經濟的總體理念，還保證了電纜在實際運行中的健康穩定，提高了供電可靠性。

關鍵詞：電廠建設；電纜截面選擇；經濟性；技術性

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0079-02

電廠建設中的一項重要工作是電纜的選擇，其中主要內容是電纜截面的選擇，電纜截面的選擇應該從經濟性和技術性兩方面入手。

1 電力電纜一般性選擇說明

電力電纜一般性選擇需要符合《電力工程電纜設計規范》GB50217相關要求，下面對三個重點加以說明：

1.1 電纜絕緣

根據不同的使用場合選擇不同類型的電纜絕緣類型，在正常電壓、電流及工作條件下，所選擇的絕緣特性應大于電纜常規與其使用壽命。

1.2 電纜護層

在潮濕或者具有化學腐蝕的環境中，電纜的金屬層、加強層或者鎧裝層上應該具有聚乙烯護層，同時在高溫或者防火有低毒性要求的場所中不宜選擇普通聚氯乙烯絕緣電纜盒聚氯乙烯外護層。

1.3 電纜附件

電纜終端和電纜接頭的額定電壓以及絕緣水平，應該高于所連接電纜的額定電壓以及絕緣水平，同時要考慮到電纜附件受到周圍環境的影響，選擇耐受力及機械強度適合的電纜附件。

2 電纜截面的經濟性選擇分析

2.1 經濟性選擇分析法

經濟性選擇分析法主要有償還年限法、等年度費用法和現值比較法等，本文電纜截面的經濟性選擇采用償還年限法。償還年限法的目標是實現最佳節能性和經濟效益，以全部收回長時間年度節省費用來找出相對理想的選擇方案。例如有方案一和二，方案二所需投資費用高于方案一，但是方案二的年度運行費用卻低于方案一，這時候需要權衡考慮投資和成本回收，具體公式如式（1）：

N=（F2-F1）/（Y1-Y2） （1）

式中F1和F2分別表示方案一和二的初始投資，Y1和Y2分別表示方案一和二的年運行費用，N表示償還年限。

償還年限法中最為關鍵的地方是科學且合理地確定出標準的償還年限NH，我國電力設計中標磚償還年限一般為5～6年。若N=NH，那么兩種方案都是比較合理的；若N>NH，那么傾向于選擇初始投資較低的方案；如果N

2.2 經濟性選擇電纜截面案例

2.2.1 初始資料。為簡化計算，采用表1中的電纜參數（功率因素均取0.8計算而來）。

2.2.2 不同選擇方案比較。

方案1：選擇電聯截面3×2.5mm2。

方案2：對比方案1，選擇截面增大一級，即3×4mm2。

下面針對對以上兩種方案進行初始投資以及年運行費用計算，幾個計算公式如下：

初始投資=電纜單價×電纜長度 （2）

年運行費用=年電能消耗量×電費單價 （3）

年電能消耗量=△AkWh （4）

式（4）中△A=3×IJS2×R0×L×t×10-3kWh

R0——電纜單位長度電阻（9.16Ω/km）；

L——電纜長度；

IJS——電纜計算電流；

T——年最大負荷小時數，這里取3000h。

方案1：初始投資F1=3500元/km×0.1km=350元。

年運行費用Y1=△A×0.8=3×7.52×0.916×0.1

×3000×0.8×10-3=37元

方案2：初始投資F2=3800元/km×0.1km=380元。

同上計算年運行費用Y2約為30.7元。

因此，利用式1比較方案1和方案2，計算得N=4.7年，標準償還年限為5～6年，4.7年少于標準，因此選擇初始投資較高的方案2。

以下針對表1中f1回路類似計算方案3和方案4，如表2所示：

比較方案3和方案2，得N1=6.17年，標準償還年限為5～6年，6.17年已超標準，因此選擇初始投資較低的方案2。

比較方案4和方案3，得N2=18年，同樣應選擇初始投資較低的方案3。

綜合以上的計算結果，可以看出電纜回路最理想截面經濟性選擇方案應該為方案2。

3 電纜截面的技術性選擇分析

電纜截面除了經濟性選擇之外一般還需要考慮技術性選擇，因為技術性選擇直接關系到電纜運行的穩定，通常從以下兩個技術層面選擇電纜截面：一是電纜允許載流量，二是電纜熱穩定校驗。

3.1 按允許載流量選擇電纜截面

按允許載流量選擇電纜截面的本質是按照載流量的熱效應來選擇電纜截面，電纜本身存在阻抗，當通過電流時自然會發熱，熱量不斷地穿越到絕緣層，經過電纜表層向四周散熱。不同電纜都有正常允許的載流量，根據國家規范要求，電纜的載流量不應小于電纜計算電流。電纜發熱量為Q=KI2Rt。式中的Q表示發熱量；K表示常數；I表示電纜電流有效值；R表示電纜電阻；t表示電流持續時間。

3.2 熱穩定校驗

無論如何選擇電纜截面，均需經過熱穩定校驗，一般電纜有著規定的極限溫度，例如交聯聚乙烯絕緣電纜為260℃，聚氯乙烯絕緣電纜為150℃。

根據國家規范，熱穩定計算電纜最小截面公式為：

式中：表示電纜允許最小截面（mm2）；表示短路電流熱效應（kA2·s）；c表示熱穩定系數，一般通過查閱相關手冊的表格得到。

4 電纜截面選擇的節能優化

通過經濟性和技術性選擇的分析可以看出單獨使用存在著一定的不足，若只考慮經濟性選擇電纜截面，不僅需要計算全部預算，還需要較為精確地考慮電纜在使用期內的自身電能損耗情況，兩者結合完好才能達到經濟性目的；若只考慮技術性選擇電纜截面，則忽視了電纜在使用期內的電能損耗，而這卻是不應忽視的。因此，只有將經濟性和技術性選擇相結合，才能保障電纜選擇的科學合理，從而使得電纜截面的選擇符合節能優化的要求，真正實現經濟和實用的雙重目的。

5 結語

綜上所述，電纜截面的選擇應該充分結合利用經濟性和技術性，從而科學合理地選擇電纜截面，如此選出的電纜截面不僅節約了電廠建設的成本，符合當前節能經濟的總體理念，還保證了電纜在實際運行中的健康穩定，提高了供電可靠性，保證了電廠電能輸送的安全性。希望本文能為今后電廠建設中電纜截面的選擇工作提供借鑒經驗。

參考文獻

[1] 王愛梅，張悅，郭曉玲.發電廠電纜敷設優化方式探討[J].山西電力，2013，（4）.

[2] 鐘國成.電廠電纜選擇與節能優化分析[J].中國電業技術，2012，（10）.

[3] 吳向明，張倩茅.電力電纜經濟截面選擇方法研究[J].河北電力技術，2012，（2）.

[4] 武勇.電纜選擇與節能[J].山西焦煤科技，2009，（6）.

作者簡介：楊揚（1981-），江蘇姜堰人，中國能建江蘇電建一公司助理工程師，研究方向：電力系統自動化。