關于工程用電纜經濟截面選擇的探討

寇渭新（昊華工程有限公司，北京 100143）

關于工程用電纜經濟截面選擇的探討

寇渭新
（昊華工程有限公司，北京 100143）

文中主要討論電纜截面及經濟截面的選擇，以及如何使總費用最小，提高經濟效益。

電纜；截面；電流；電壓

1　電纜截面及電纜經濟截面的選擇

1.1按載流量選擇電纜截面

該方法的實質是按發熱條件選擇電纜截面。

當發熱量與散熱量相等時，線芯溫度不再上升，導體和絕緣處于合理壽命的熱平衡狀態，電流值就是線芯長期允許最大工作電流，俗稱“載流量”。

1.2允許電壓損失校驗

電纜有電阻和電抗，當電流通過時，會產生電壓降，電壓降應低于用電設備端子處電壓偏差允許值，在正常運行情況下，用電設備端子處電壓偏差允許值（以額定電壓的百分數表示）如下：

（1）電動機為±5%。

（2）照明：在一般工作場所為±5%；對于遠離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時，可為+5%～-10%；應急照明、道路照明和警衛照明等為+5%～-10%。

（3）其他用電設備當無特殊規定時為±5%。

1.3電纜熱穩定校驗

電纜熱穩定是指在短路電流通過時，導體的溫度不超過絕緣所能承受的溫度。電纜應進行熱穩定校驗。

1.4電纜經濟截面的選擇

電纜除應滿足載流量、電壓損失和熱穩定要求外，還宜按電纜的初始投資和使用壽命期間的運行費用綜合經濟地選擇電纜截面，即在電纜壽命期內，投資和導體損耗費用之和最小的電纜“經濟截面”，“經濟截面”所對應的工作電流為“經濟電流”。

2　電纜經濟截面的選擇方法

2.1總費用最小原則

CT=CI+CJ

CT——總費用；

CI——電纜主材、附件費用及施工費用之和；

CJ——損耗費用，它與負載（電流）大小、年運行時間、電價、電纜電阻（截面）、使用壽命等因素有關。

2.2電纜截面與總費用的關系

電纜截面與TOC關系圖參見圖1。

2.3經濟電流范圍

在一定的敷設條件下，每一線芯截面都有一個經濟電流范圍，根據IEC287—3—2/1995經濟電流范圍上、下限值的計算公式來計算。

Icc（下限）=［CI-CI1/F×L（R1-R）］0.5

Icc（上限）=［CI2-CI1/F×L（R-R2）］0.5

CI——某一截面電纜的總投資（元）；

CI1——比CI小一級截面電纜的總投資（元）；

CI2——比CI大一級截面電纜的總投資（元）；

F——綜合系數；

L——電纜長度（km）；

R——CI對應截面電纜單位長度的交流電阻（Ω/ km）；

圖1　VV-1電纜裁面與TOC關系

R1——CI1對應截面電纜單位長度的交流電阻（Ω/ km）；

R2——CI2對應截面電纜單位長度的交流電阻（Ω/ km）。

2.4常用電纜經濟電流范圍

各種不同類別電纜經濟電流范圍參見相關手冊。

2.5常用電纜經濟電流密度曲線

各種不同類別電纜經濟電流密度曲線參見相關手冊。

3　電纜經濟截面選擇與電纜截面技術選擇的對比

（1）選配電纜YJV22-10截面，長度3 km，直埋地，Ik=18 kA，t=0.5 s，In=101 A，cosΦ=0.8，Tmax=4 000 h，P=0.5元/kWh

第一、按載流量：S=3×50 mm2

第二、按允許電壓損失Δu校驗：Δu=2.12%合格

第三、按經濟電流：Sec=3×70 mm2

（2）電纜經濟截面與經濟壽命的關系

電纜經濟截面與經濟壽命的關系圖見圖2。

（3）電纜經濟截面與年最大負荷利用時間的關系

電纜經濟截面與年最大負荷利用時間的關系圖見圖3。

（4）電纜經濟截面初始增加投資回收年限

圖2　VV-1電纜壽命期效圖

由于按經濟電流選擇電纜截面時，電纜經濟截面較大，使初期電纜投資增加，增加投資的回收年限舉例如下：

圖3　VV-1電纜不同運行時間總費用利用率

某一負載Ie=90 A，選用VV-1型三芯電纜供電，電纜長100 m，當地電價0.5元/kW·h。

經計算：按載流量選擇截面為3×50 mm2。

查圖2： 按經濟電流選擇截面： 3 000 h為3×50 mm2，5 000 h為3×70 mm2， 7 000 h為3×95 mm2。

投資回收時間見表1。

4　電纜經濟截面的經濟效益

（1）電纜截面選擇時，技術和經濟是相互依存的兩個方面，而按電纜經濟截面選擇是電纜截面選擇的重要發展。

表1　投資回收時間表

（2）按經濟電流選擇電纜經濟截面，通常大于按載流量所選的電纜截面，但由于總費用支出很小，而且增加的初期投資僅在2～4年內可收回。

（3）大力推廣“按經濟電流選擇電纜經濟截面”，既節約電力運行費和總費用，又節省能源、改善環境，同時還提高電力運行的可靠性 ，有明顯的經濟效益和社會效益。

Discussion of economic cross-section selection of cable

TB47

1009-797X（2015）17-0065-03

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.17.018

寇渭新（1972-），男，1995年畢業于鄭州工業學院工業電氣自動化專業，主要從事電氣設計工作。

2015-05-18