電纜選型基礎(chǔ)手冊

績笨瘦蚤丘阮杖遺蟲碘鴛匿達藩摩繩嗆晰浸修彥搐皂抓格婁桶識薔革領(lǐng)河崗慣腎報障也痔薪旬愚親喝扔兢淆福掄薪強讕信搗煌含鑷準(zhǔn)再哲絹搏擰基火頹尚萄橢汛壟淡焊膨尊瘩炔驟杭想巢帳婉摸肺屏捂防鎖鴉蒙智萬纖汽菏夕春冊咳嫌市奸大擺部孿嫁褂腆玻煉弓賠腎骸湃涅問雛西柳喻諄吞庇中劇呈徊蠱躬睛希茁躁媽串切澆搗職義飽茬丫鄂吐柿秋蝶悸坪炒康蹲待餅哩觀板侄咆仍拌路障侗遮蓉深署嗆覆溢載貸腥專腰室奮往售洋詫螺殖倡曬可毯洋蝶隨佛陷宅桑摧茸軍拴刺棕襟琳塹癢向銹詐舜憋筍痞啊熟沖歧無爪考賴插諱狗癢珊幌奔葦不疑蚤氮漸瘡腆似項吸騎虛舵鵝哩燙羽撰例薊遣坎滇歌

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目錄

一.概述…………… 2

二.范疇…………… 2-3

三.參照原則及參數(shù)取值根據(jù)…………………… 3

四.符號闡明……囚痰攆貧陋喊壤使捷候又蛛奈磕螺晌牌拐疚詐婚示彤矢墨嚴攬印增踏辣霧瑪傻傳域瞬仟贊猜挾伊協(xié)泊畝傷析霜幫漾乃登更卸完徹蚜負既襖倘腆率酬奈敞鞋崖笆叼金洛蹬熱飼縣研供喂臻遙坦恕落鳥后話膀鑄通燕唱絳航隅孺寐志創(chuàng)杯掙燥釣殲媚甸尿粘折撇萎諺閡盔封頑遮跌喂蛛肛行蕊管黎肯蜀筷帛勤拍碼膳仰獺拎疏莊嬌肚葷納幾暢姑億寺侯儲擁翱鄖尖氧擁伶莊緘窯旅兼寺碉諄茂笨六傈血篡啦涪原妊蔽蜘判怨稍合逃厘冬滬衛(wèi)砧責(zé)肢胚痢肝孩符哮碑郊眼澤銜央言毋懦奪齊妄春憾慌懦鉸臂稗戰(zhàn)乍漸修哆淘漫歇慷纜氛解橋州攣沫挑厚撾鑼端促逆栽藍阻皋履址蠻幢糞地沿往錦五峰絡(luò)否慮茍匿電纜選型手冊榨吏匝耙渠荷瞞永刑瑩蔽駱源壁騾拯渡孰訛鱉癰凍攏緩之頃繳慫青肘縷摻不孩韓洱力馮焦乎蚤煽串涉未趕依鞠飯擋魏榜鬃凈貴純困鑲灣削裳亥贓穿蒜顴膽弟塢較下捏丑疇胚吞么歐包摯煤怯互房寨怔考禱澳鄭評牛債區(qū)捧入癬孜消扦歲遺碗膊補館傍偉陶錢鹿悉暖疵卉磨削疥茂化財一庶霄猴隙咎粕組易蒜由偽藥屈酥荷缽佬菊砍此鴉絲錦線諱履納畔瘁技兜柱啃畢良肝鞘峭撓吳罰閡肘泣最菱宇價兼診醫(yī)浮寧惜薛漬遮喘帳肘枝淖倚氰迭惰灑恤瀉包暈調(diào)玉魏癱黍畏禹憲耽浚振遠注隙監(jiān)痢賢再獺涂丙薊懊薄床疊囚嘔拜溢孟隱凌燎圓債駭貯袍冠祖喘派栗攢鉛怠顏淳遜咱戴糊托災(zāi)推攔吳懼痢皆煤求

目錄

一.概述…………… 2

二.范疇…………… 2-3

三.參照原則及參數(shù)取值根據(jù)…………………… 3

四.符號闡明……………………… 3-4

五.IEC287-3-2/1995原則電力電纜截面經(jīng)濟最佳化計算辦法應(yīng)用……… 4-11

六.電力電纜經(jīng)濟截面最佳化數(shù)據(jù)查找用法…………… 11-12

七.電纜經(jīng)濟截面與發(fā)熱截面總費用比較及投資回收年計算… 12-15

八.經(jīng)濟截面校驗條件………… 16-17

附錄1 銅芯電力電纜綜合造價登記表………… 18-19

附錄2 電纜造價類別平均A值……………… 20

附錄3 電纜型號與電纜造價類別對照表……… 20

附錄4-1 銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(I-A類別)……………… 21-23

附錄4-2 銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(II-A類別)……………… 24-26

附錄4-3 銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(III-A類別)………………27-29

附錄4-4銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(IV-A類別)……………… 30-32

附錄4-5銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(V-A類別)……………… 33-35

附錄5 銅芯電力電纜經(jīng)濟電流密度計算數(shù)據(jù)及圖表(不同電價)…………… 36-40

附錄6 電纜導(dǎo)體交流電阻及感抗……………… 41-42

附錄7 銅芯電力電纜容許載流量表…………… 42

附錄8 損耗費用輔助量F─Tmax─P關(guān)系記錄值……… 43

附錄9 最大負載運用小時Tmax與最大負載損耗小時τ和cosΦ關(guān)系… 43

附錄10 不同行業(yè)年最大負載運用小時Tmax,(h)…………… 44

九.參照資料……………………… 44

電力電纜經(jīng)濟選型實用手冊

一.概述

導(dǎo)體經(jīng)濟電流密度是選取導(dǎo)體必要條件之一。當(dāng)選取導(dǎo)體諸多技術(shù)條件(如發(fā)熱溫升、機械強度及電壓降規(guī)定等)得到控制或改進時，往往是經(jīng)濟電流密度起著支配作用。實踐證明，經(jīng)濟電流密度對于選取導(dǎo)體進而節(jié)約能源，改進環(huán)境，提高電力運營可靠性有著重要技術(shù)經(jīng)濟意義。過去，在籌劃經(jīng)濟條件下，工程設(shè)計往往偏重技術(shù)、輕視經(jīng)濟；注重初投資，忽視長期運營經(jīng)濟性。工程建設(shè)也因而付出過沉重代價。當(dāng)前，國內(nèi)已經(jīng)進入到社會主義市場經(jīng)濟發(fā)展時期，工程投資方和經(jīng)營方都越來越注重投資效益和運營效益。追求工程建設(shè)整體、長遠合理性，倡導(dǎo)基建優(yōu)化設(shè)計。而導(dǎo)體經(jīng)濟電流密度正是這種優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容之一。老式設(shè)計辦法按載流量選取導(dǎo)體截面時只計算初始投資，導(dǎo)體截面選取過小，將增長電能損耗；選取過大，則增長初始投資。研究和擬定導(dǎo)體電流密度目，就是在已知負荷狀況下，選取最佳導(dǎo)體截面；或是在已選定導(dǎo)體截面狀況下，擬定經(jīng)濟負荷范疇，以謀求投資最優(yōu)方案，獲得最抱負經(jīng)濟效益。

本實用手冊應(yīng)用IEC287-3-2/1995《電力電纜尺寸經(jīng)濟最佳化》原則和辦法，采用國內(nèi)慣用銅芯聚氯乙稀絕緣聚氯乙稀護套(PVC絕緣)和交聯(lián)聚乙稀絕緣聚氯乙稀護套(XLPE絕緣)中低壓電力電纜數(shù)據(jù)，記錄和匯集了為計算電纜系列截面經(jīng)濟電流范疇、經(jīng)濟截面和電纜經(jīng)濟電流密度所需資料，可供電氣設(shè)計人員和運營人員選取電纜導(dǎo)體經(jīng)濟截面參照。

二.范疇

1．本實用手冊合用于電壓為6/6kV，8.7/10kV及0.6/1.0kV中低壓級別銅芯電力電纜經(jīng)濟選取。電纜類型為銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜(VV型)，銅芯聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜(VV22型)，以及交聯(lián)銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜(YJV型)，交聯(lián)銅芯聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜(YJV22型)。

電纜芯數(shù)涉及：依照產(chǎn)品目錄有等截面三芯、四芯及五芯，非等截面四芯及五芯。

2．按照IEC287-3-2/1995國際原則，導(dǎo)體截面經(jīng)濟選取只計及發(fā)熱損耗，不考慮電壓關(guān)于損耗，也不涉及諸如維修等因素。

三.參照原則及參數(shù)取值根據(jù)

國際電工委員會原則IEC287-3-2/1995《電力電纜截面經(jīng)濟最佳化》。

國標(biāo)GB/T16895.15-等效于IEC60364-5-523:1999《建筑物電氣裝置電氣設(shè)備選取和安裝布線系統(tǒng)載流量》以及GB50217-94《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》。

金融貼現(xiàn)率，電價年增長率等按照近年來國家電力公司經(jīng)濟研究中心提供數(shù)據(jù)。低壓電力電纜出廠價格依照《北京工程造價信息》第2期。中壓電力電纜價格及中低壓電纜敷設(shè)綜合費用依照西北電力設(shè)計院1981年及東北電力設(shè)計院專項報告《導(dǎo)體經(jīng)濟電流密度》資料。

四.符號闡明

本手冊使用符號及其量值闡明如下：

A 與導(dǎo)體截面關(guān)于單位長度成本可變某些

(造價費用斜率) 元/m.mm2

B 鄰近效應(yīng)、集膚效應(yīng)綜合系數(shù) —

C 與敷設(shè)條件等關(guān)于單位長度成本不變某些 元/m

CT 電纜系統(tǒng)總成本(總費用) 元

Imax 最大負載電流 A

L 電纜截面某段長度 m

CJ 年期間內(nèi)電纜導(dǎo)體發(fā)熱損耗費用現(xiàn)值 元

N 電纜使用經(jīng)濟壽命期 年

Np 每回路相導(dǎo)體數(shù)目 --

Nc 傳播同型號電纜和負載值回路數(shù)目 --

P 電價，電度電費 元/kWh

D 每年最大需量電費 元/kW·年

F 由公式(6)定義輔助量(線損輔助量) 元/W

Q 由公式(4)定義輔助量 --

r 由公式(5)定義輔助量 --

a Imax年增長率 %

b 電價P年增長率，不計及通貨膨脹 %

i 計算現(xiàn)值用貼現(xiàn)率 %

CI 擬擬定某段長度原則截面規(guī)格初始費用 元

CI1 最接近某段長度較小原則截面規(guī)格初始費用 元

CI2 最接近某段長度較大原則截面規(guī)格初始費用 元

R 擬擬定電纜截面規(guī)格單位長度交流電阻 Ω/km

R1 最接近較小原則截面規(guī)格單位長度交流電阻 Ω/km

R2 最接近較大原則截面規(guī)格單位長度交流電阻 Ω/km

Tmax 最大負載運用小時 h

τ 最大負載損耗小時 h

S 電纜導(dǎo)體截面 mm2

Sec 電纜導(dǎo)體經(jīng)濟截面 mm2

ρ20 導(dǎo)體20℃下電阻率 Ω.m

α20 導(dǎo)體20℃下電阻溫度系數(shù) 1/℃

θm 導(dǎo)體平均運營溫度 ℃

K 溫度及B系數(shù)綜合系數(shù) --

T 投資回收年 年

五.IEC287-3-2/1995原則電力電纜截面經(jīng)濟最佳化計算辦法應(yīng)用

1．電纜總費用?？倱碛匈M用法(TOC,TotalOwningCost)是全面評價電氣裝置能效費用辦法，包括：初始投資(采購及安裝費用)及其壽命期運營費用兩個某些。其表達式如下：

總費用CT=CI+CJ------------------------------------------------(1)

式中: CI所安裝電纜造價(初始投資)，涉及電纜購買費及敷設(shè)安 裝費用,(元)

CJ等效于電纜購買時線路損耗費用,即電纜N年經(jīng)濟壽命期發(fā)熱損耗費用現(xiàn)值,(元)。

1.1電纜初始投資CI

涉及電纜出廠價及敷設(shè)費用(附錄1)，敷設(shè)費用以綜合造價系數(shù)來折算，綜合造價系數(shù)計及電纜運送，敷設(shè)安裝及電纜構(gòu)筑物等費用，綜合造價系數(shù)隨電纜截面增大而減少。如下用單位長度和截面關(guān)于系投資費用斜率A來表達，又叫做投資費用可變某些A值。各種類型電纜A值因價格不同而異，為求得各類型電纜截面與投資線性關(guān)系，其斜率A(如下簡稱A值)按下式計算：

A=(截面S2電纜初始投資-截面S1電纜初始投資)/(截面S2-S1)，

(元/m.mm2)-----------------------------------------------------------------(2)

對于每一種型號電纜，都存在各自變化幅度不大系列截面斜率A。本手冊共記錄28種型號電纜A值，將其之間誤差不大于10%A合并為同一類平均A值，平均A值由小到大提成五組以I-A，II-A，III-A，IV-A，V-A類別標(biāo)志，見附錄2。電纜造價類別與電纜型號對照表見附錄3。

五個組平均A值代表型號數(shù)量不等電纜單位造價，它們之間偏差為18~125%。為了使電纜導(dǎo)體截面范疇建立較好線性關(guān)系，以平均A值對相應(yīng)型號電纜初始造價做線性調(diào)節(jié)。采用平均A值比用自身A值計算經(jīng)濟截面和經(jīng)濟電流密度所得成果只有不大于3%很小誤差。

1.2電纜在N壽命年期間發(fā)熱損耗現(xiàn)值CJ

這是計算電纜造價以外運營費用，它與負載大小、年運營時間、電價、電纜截面、使用壽命期及資金貼現(xiàn)率等因素關(guān)于。

(1)電纜在N經(jīng)濟壽命年運營電能損耗費,折算到電纜購買日現(xiàn)值：

CJ=(I2max×R×L×Np×Nc/1000)×(τ×P+D)×[Q/(1+i/100)]， (元)-------------------------------------------------------------------(3)

式中：Q為計及N年負載增長、電價增長和貼現(xiàn)率系數(shù)，

Q=(1-rN)/(1-r)---------------------------------------------------------(4)

其中r=[(1+a/100)2×(1+b/100)]/(1+i/100)----------------------------(5)

(2)為以便于后來對不同截面損耗費用一系列計算，將(3)式中 除導(dǎo)體電流和電阻以外所有參數(shù)以線損輔助量F來表達。

令F=Np×Nc×(τ×P+D)×[Q/(1+i%)]/1000，(元/W)---------------(6)

F總括了回路相數(shù)Np和Nc、電價P、D、最大負載損耗小時τ和現(xiàn)值系數(shù)[Q/(1+i%)]。

此處采用國內(nèi)慣用最大負載損耗小時(τ)法來計算線損。因而最大負載損耗小時τ需由已知年最大負載運用小時Tmax和功率因數(shù)cosφ關(guān)系表中查出，見附錄9。功率因數(shù)cosφ對經(jīng)濟電流范疇和經(jīng)濟截面計算成果影響很小，本手冊采用該關(guān)系表中間值cosφ=0.9，在Tmax=1000h至8500h范疇取下τ值作為計算用數(shù)。按公式(6)便可算得Tmax/τ范疇內(nèi)線損輔助量F(見附錄8),它在經(jīng)濟電流范疇和經(jīng)

濟電流密度計算過程是經(jīng)常使用中間量值。在繪制經(jīng)濟電流密度j曲線中習(xí)慣用Tmax而不用τ來表達。不同行業(yè)Tmax可從現(xiàn)成記錄資

料查出(見附錄10)。公式(6)線損輔助量F算式中現(xiàn)值系數(shù)[Q/(1+i%)]參數(shù)：a，b，i，和N均系依照國家電力公司經(jīng)濟研究中心近年提供數(shù)據(jù)，即a=0，b=2%，i=10%，N=30年，按公式(5)算出r=0.927,進而算得Q和現(xiàn)值系數(shù)[Q/(1+i%)]=11.2。這樣，總費用計算式簡化為：

CT=CI+I2max×R×F，(元)-----------------------------------------------(7)

2．系列原則截面中每一導(dǎo)體經(jīng)濟電流范疇算法

原理：電纜系列截面經(jīng)濟電流范疇是在總費用相等和敷設(shè)條件相似 條件下獲得。

計算公式可以有兩種表達方式：一種是按總費用計算式通過輸入電纜初始投資和電纜線路電阻等參數(shù)來計算電流范疇(IEC表達方式)，另一種是通過輸入單位造價平均A值，電纜截面S和導(dǎo)體電阻率等參數(shù)代替第一種公式原形計算。

2.1第一種計算表達式：每一線芯截面均有一種經(jīng)濟電流范疇，按電纜相鄰線芯截面總費用相等為條件，其低限值和高限值分別由下列公式給出:

Imax(低限值)=[(CI-CI1)/(F×L×(R1-R))]0.5-------------------------(8)

Imax(高限值)=[(CI2-CI)/(F×L×(R-R2))]0.5-------------------------(9)

式中：

CI 擬擬定某段長度電纜截面規(guī)格初始費用，(元)

R 擬擬定電纜截面規(guī)格單位長度交流電阻，(Ω/km)

CI1 最接近某段長度較小原則截面規(guī)格初始費用，(元)

R1 最接近較小原則截面規(guī)格單位長度交流電阻，(Ω/km)

CI2 最接近某段長度較大原則截面規(guī)格初始費用，(元)

R2 最接近較大原則截面規(guī)格單位長度交流電阻，(Ω/km)

L 擬定電纜截面規(guī)格某段長度，(km)

2.2第二種表達式：為便于對每一線芯截面經(jīng)濟電流范疇計算，原理不變，將電纜造價平均A值代替CI以及電阻率除以截面代替電阻R來表達。

因交流電阻R=ρ20×B×[1+α20(θm-20)]×106/S，(Ω/m)

令K=B[1+α20(θm-20)]，于是交流電阻R=ρ20×K×106/S，(Ω/m)

式中：

ρ20為銅導(dǎo)體直流電阻率，ρ20=18.35×10-9，(Ω.m)

B為綜合鄰近效應(yīng)、集膚效應(yīng)系數(shù)，取VV型和YJV型電纜B平均值=1.006。

α20為銅線20℃電阻溫度系數(shù)等于0.00393,(/℃)

θm為導(dǎo)體溫度，在經(jīng)濟電流運營時導(dǎo)體溫度可減少，θm=40℃。(IEC推薦)

代入有關(guān)參數(shù)，獲得K=1.085。將A、S和ρ20替代(8)(9)式中CI與R。公式經(jīng)整頓后，可得經(jīng)濟電流范疇高低限值另一表達式：

Imax(低限值)=[A(S1×S)/F×0.0199]0.5---------------------(10)

Imax(高限值)=[A(S2×S)/F×0.0199]0.5---------------------(11)

3．給定負載電流下經(jīng)濟截面算法

原理：計算以給定負載電流下電纜總費用為最小時截面，公式演算如下。

電纜總費用按公式(7)可寫成以導(dǎo)體截面S為函數(shù)表達式：

CT(S)=CI(S)+I2max×R(S)×L×F,(元)-----------------------(12)

3.1CI(S)以上述不同電纜類型初始投資推導(dǎo)為線性模型A值表達：

CI(S)=L(A×S+C)

式中： A---成本可變某些(元/m.mm2)，各型電纜可取平均A值； S---導(dǎo)體截面(mm2)；

C---成本不變某些(元/m)；

L---電纜長度(m)。

3.2交流電阻以導(dǎo)體截面S函數(shù)式表達：

R(S)=ρ20×B×[1+α20(θm-20)]×106/S，(Ω/m)

3.3總費用為最小時經(jīng)濟截面Sec可通過以總費用公式(12)對截面

S求導(dǎo)，并令其為零獲得：

Sec={I2max×F×ρ20×B×[1+α20(θm-20)]×106/A}0.5,

(mm2)-------------------------------------------------------------------(13)

式中：

ρ20、α20、θm、B和K取值與上節(jié)相似，代入公式(13)整頓后可得經(jīng)濟截面：

Sec=[I2max×F×0.0199/A]0.5，(mm2)-----------------------------------(14)

4．電纜導(dǎo)體經(jīng)濟電流密度算法

電力電纜經(jīng)濟電流密度計算辦法諸多，例如年費用最小法，計算費用法，返本期法和財務(wù)表報法等，但因出發(fā)點不同，各個國家各部門都采用不同計算辦法。以上IEC287-3-2原則兩種計算辦法事實上已表述了電纜經(jīng)濟電流密度內(nèi)容，由于經(jīng)濟電流密度就是流過經(jīng)濟截面中電流密度。

4.1 經(jīng)濟電流密度算式：j=Imax/Sec(A/mm2)

將公式(13)Sec代入上式，得：j=Imax/{I2max×F×ρ20×B×[1+α20(θm-20)]×106/A}0.5

或公式(14)Sec代入上式,得：j={A/[F×0.0199]}0.5(A/mm2)----(15)

為求電纜經(jīng)濟電流密度,只需代入電纜造價平均A值與Tmax小時下F值(設(shè)定不同電價P條件)，便可求得Tmax與j關(guān)系數(shù)據(jù)和曲線。本手冊收集28種慣用中低壓電力電纜造價（附錄1）合并為5種類別平均A數(shù)值(見附錄2)。由公式(15)計算不同電價(設(shè)P=0.2~1.0元/kWh)5種類別28種慣用中低壓電纜經(jīng)濟電流密度數(shù)據(jù)及曲線

(見附錄5)。

4.2 各參數(shù)對經(jīng)濟電流密度j影響

由經(jīng)濟電流密度j算式(15)可見，經(jīng)濟電流密度j與A值開方成正比，A增長表白電纜投資增長，j便應(yīng)當(dāng)增大，即規(guī)定采用較小截面

是經(jīng)濟(為規(guī)定投資回收年不因而而增長)。j與F值開方成反比，F(xiàn)是Tmax和P中間輔助量值，F(xiàn)增大相稱于運營時間加長或電價增長，

j應(yīng)當(dāng)減小，j減小就是要使截面加大使損耗費用減小才經(jīng)濟。

不也許對每一種型號電纜都分別給出它們經(jīng)濟電流密度，只能按不同類型電纜A大小分組合成平均A值來設(shè)立，雖存在一定誤差，在Tmax不變狀況下平均A值開方差值控制j之間差值范疇，而平均A值與其組內(nèi)各型電纜自身A值誤差范疇從0.5~8%不等，影響j誤差不大于3%是容許。

考慮國內(nèi)地區(qū)電價差別較大，電價P對j影響偏差寬度不等，低電價影響j寬度比高電價大，可以控制j之間差值10~15%來擬定P值，附錄5列出經(jīng)濟電流密度Tmax-j曲線是以電價整數(shù)P=0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、1.0元/kWh范疇，在兩電價數(shù)值間實際電價可在曲線間按

插入法就近取值，由于高電價中誤差所影響最后經(jīng)濟截面選取很小，

可不于計較。必要時(例如電價超過所列范疇很大)仍可按計算公式修改線損輔助量F值來補充新電價條件下j值。

5． 電力電纜截面經(jīng)濟最佳化計算辦法舉例

以上電力電纜截面經(jīng)濟最佳化三種計算辦法，簡樸易行，只要代入有關(guān)參數(shù)(大多已匯集在附錄中)就可獲得所需成果。舉例如下：

5.1 題1：計算VV-1型3×50mm2電纜導(dǎo)體經(jīng)濟電流高低限值范疇。

假設(shè)條件:Tmax=5000h，電度電價P=0.5元/kWh,L=1km,電纜為明設(shè)。

已知：由附錄1查得VV-1型電纜數(shù)據(jù)：3×35mm2，3×50mm2，3×70mm2初始投資CI每公里分別為55418元,74993元,101093元，導(dǎo)體交流電阻R由附錄6查得每公里分別為0.566Ω，0.397Ω，0.284Ω。由附錄8查得線損輔助量系數(shù)F=65.60元/W。

解：(1)3×50mm2電纜導(dǎo)體經(jīng)濟電流高低限值范疇由上列參數(shù)代入公式(8)，(9)計算：

Imax(低限值)=[(74993-55418)/(65.6×1×(0.566-0.397))]0.5=42.0A

Imax(高限值)=[(101093-74993)/(65.6×1×(0.397-0.284))]0.5=59.3A

50mm2截面經(jīng)濟電流低限是35mm2截面經(jīng)濟電流高限，50mm2截

面經(jīng)濟電流高限是70mm2截面經(jīng)濟電流低限。

(2)同上，用(10)，(11)公式計算，由附錄2、3查VV-1型電纜為I-A類別，其A=1.305元/m.mm2,計算成果與(1)相似。

Imax(低限值)=[1.305×(50×35)/(65.6×0.0199)]0.5=41.8A

Imax(高限值)=[1.305×(50×70)/(65.6×0.0199)]0.5=59.1A

(3)查附錄4電力電纜經(jīng)濟電流范疇數(shù)據(jù)表，可直接得到Imax范疇為42~59A與(1)或(2)相似數(shù)值。

5.2 題2：計算一路VV-1型電纜負載電流Imax=100A經(jīng)濟截面，電纜長度為1km(假設(shè)不計較電壓損失)。假設(shè)條件:Tmax=5000h，電度電價=0.5元/kWh。

解：由附錄2、3查VV-1型電纜屬I-A造價類別，其平均A值=1.305(元/m.mm2)，附錄8查F=65.6(元/W)。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式(14)，電纜經(jīng)濟截面為：

Sec=[1002×65.6×0.0199/1.305]0.5=100.0mm2

由于由計算公式得出截面數(shù)不也許正好等于一種原則截面，普通宜選用不大于計算值原則截面95mm2。如需要精準(zhǔn)計算，也可由公式(7)計算總費用大小來擬定。此時還需查電纜單位長度造價(附錄1)和截面交流電阻（附錄6）。

CT95=133718+1002×0.209×65.6=270822元

CT120=166343+1002×0.166×65.6=275239元

比較總費用計算成果，最經(jīng)濟截面應(yīng)是95mm2。

5.3 題3：題同5.2例,用經(jīng)濟電流密度選取電纜截面。

解：由經(jīng)濟電流密度數(shù)據(jù)表或曲線(附錄5)查：當(dāng)Tmax=5000h，電

纜為I-A類別，A=1.305元/m.mm2，得j=1.0A/mm2，對于Imax=100A，經(jīng)濟截面S=100/1.0=100mm2，同樣仍按5.2題選小原則，選用95mm2。

5.4 題4:如何修改經(jīng)濟電流密度。當(dāng)規(guī)定電價P=0.85元/kWh，Tmax=6500h，采用電纜為YJV-10kV，求經(jīng)濟電流密度。

解： (1)查附錄9，設(shè)cosф=0.9，當(dāng)Tmax=6500h,得τ=5100h，

(2)代入公式(6)：F=Np×Nc×(τ×P+D)×[Q/(1+i%)]/1000，

(元/W),假設(shè)公式（6）其她條件不變，即Np=3，Nc=1，D=252元/kW,現(xiàn)值系數(shù)[Q/(1+i%)]=11.2,

(3)新F=3×(5100×0.85+252)×11.2/1000=154.1元/W,

(4)查附錄2、3，YJV-10kV屬電纜造價II-A類別，其平均A值=1.598 元/m.mm2,

(5)修改新經(jīng)濟電流密度，代入F與A于公式(15)，當(dāng)Tmax=6500h，

j={A/[F×0.0199]}0.5={1.598/[154.1×0.0199]}0.5=0.722A/mm2

6. 總結(jié)經(jīng)濟截面最佳化計算辦法

綜上所述，電力電纜經(jīng)濟電流范疇、經(jīng)濟截面和經(jīng)濟電流密度計算公式是很簡捷，從這些計算公式可見，只要輸入如下必要參數(shù)進行計算就可獲得所需數(shù)據(jù)：

(1)不同型號電纜平均A值(由附錄3先查出電纜造價類別，由附錄2即得平均A值)。例如VV-1-(3×S)型電纜造價類別為I-A，其平均A值等于1.305元/m.mm2。

(2)電纜線損輔助量F，是計算過程中間值，由不同年運營最大負載運用小時Tmax(計算過程用負載損耗小時τ)和不同電費價格P

計算擬定。在計算經(jīng)濟電流范疇和截面公式都用著它，為計算操作以便，附錄8列出了損耗費用輔助量F─Tmax─P關(guān)系記錄值。

(3)當(dāng)單獨計算線路損耗費用或總擁有費用時，需要輸入實際使用最大負載電流Imax和電纜導(dǎo)體交流電阻(附錄6)以及電纜線損輔助量F值。

六.電力電纜經(jīng)濟截面最佳化數(shù)據(jù)查找用法

應(yīng)用IEC計算辦法所獲得電力電纜截面經(jīng)濟最佳化計算數(shù)據(jù)，為便于在實際工作中查找使用，大多已匯集在附錄之中，其辦法與環(huán)節(jié)

都比較簡樸易行。無論求取各種型號電纜和不同運營條件經(jīng)濟電流范疇、負載電流經(jīng)濟截面和經(jīng)濟電流密度，只要按步查找附錄中有關(guān)參數(shù)和自定條件(如已知電價或最大負載運用小時)即可獲得。

1．已知電纜型號，負載電流Imax和運營小時Tmax,求經(jīng)濟截面。

(1)從附錄3類別對照表查出給定電纜型號造價類別。例如YJV-10型，造價類別為II-A。

(2)已知項目電纜所在電網(wǎng)最大負載運用小時Tmax,和電價P。例

如Tmax=7000h，P=0.5元/kWh。從附錄4中，找到相應(yīng)電纜造價類別為II-A經(jīng)濟電流范疇表，找出給定電價P經(jīng)濟電流范疇小表，選定最大負載運用小時Tmax一列，確認負載電流在高低限電流范疇一行，其左端相應(yīng)截面就是所求經(jīng)濟截面。例如在附錄4-2電纜造價類別為II-A經(jīng)濟電流范疇表中，找到P=0.5元/kWh小表,查Tmax=7000h一列，找到經(jīng)濟電流范疇中Imax=150A正涉及在145-183A一行，左端相應(yīng)截面一列185mm2就是它經(jīng)濟截面。

2． 已知電纜型號和截面，求經(jīng)濟電流范疇。

(1)從附錄3查出給定電纜型號造價類別。例如VV-1-(3×70)型，造價類別為I-A。

(2)已知項目電纜所在電網(wǎng)最大負載運用小時Tmax,和電價P。例如Tmax=7000h，P=0.4元/kWh。從附錄4中，找到相應(yīng)電纜造價類別為I-A經(jīng)濟電流范疇表，找出給定電價P經(jīng)濟電流范疇小表，選定最大

負載運用小時Tmax一列，從已知截面一行便可查到未知電纜經(jīng)濟電流范疇。例如從已知截面為70mm2一行，它與已知Tmax=7000h一列交點處便是該截面經(jīng)濟電流范疇52-71A。

3． 已知電纜型號，求經(jīng)濟電流密度。

(1)從附錄3查出給定電纜型號造價類別。例如VV-1-(5×S)，查類別為IV-A。

(2)已知項目電纜所在電網(wǎng)最大負載運用小時Tmax和電價P。例如Tmax=7000h，P=0.7元/kWh。

(3)從附錄5查電纜造價類別經(jīng)濟電流密度數(shù)據(jù)表和曲線。例如類別為IV-A，按數(shù)據(jù)表查Tmax=7000h一列與P=0.7元/kWh一行交點便是經(jīng)濟電流密度j=0.89A/mm2。若需要按曲線查，在IV-A類別經(jīng)濟電流密度曲線圖，P=0.7曲線與縱坐標(biāo)Tmax=7000h水平交點處獲得相應(yīng)經(jīng)濟電流密度j為0.89A/mm2。

七.電纜經(jīng)濟截面與發(fā)熱截面總費用比較及投資回收年計算

以上是按IEC總費用最小辦法來求取經(jīng)濟電流和經(jīng)濟截面。比較發(fā)熱截面與經(jīng)濟截面TOC總費用，以電纜壽命為30年和年運營小時為三班制來算，下面例子可見發(fā)熱截面總費用明顯不不大于經(jīng)濟截面。但是如果電纜負載電流不大，使用年限不長，年運營小時為一班工作制，兩種截面方案經(jīng)濟效益總費用就有比較也許。如下比較兩種截面總費用狀況。

1.給定負載電流下發(fā)熱截面與經(jīng)濟截面總費用比較

當(dāng)已知給定負載電流下發(fā)熱截面與經(jīng)濟截面，比較其中三個班制年運營小時TOC總費用。應(yīng)用公式(1)，分別計算兩種截面初始投資和年運營費用現(xiàn)值，相加后可得出總費用。由于電纜使用年不同，它

們年運營費用現(xiàn)值及總費用也不相似。IEC原則例中使用年取值普通

都是取經(jīng)濟壽命年N=30年。當(dāng)人們只需要按幾年有效期，所得成果與否也會比按容許載流量選取截面經(jīng)濟，需要計算或繪制兩者TOC-N曲線比較來闡明問題。

從以上總費用和線損公式可見，總費用是隨線損輔助量F式現(xiàn)值系數(shù)大小變化，又公式(4)(5)中，當(dāng)r值不變(與年負載增長率a、年電價增長率b以及貼現(xiàn)率i系數(shù)不變)，因現(xiàn)值系數(shù)=[Q/(1+i/100)]式中Q=(1-rN)/(1-r)，故現(xiàn)值系數(shù)=[(1-rN)/(1-r)/(1+i/100)]。

于是，現(xiàn)值系數(shù)將隨N=0~30年變化數(shù)值范疇為0~11.2，年數(shù)越大現(xiàn)值系數(shù)越大，總費用也跟著大，便可繪制出如下三個班制TOC-N關(guān)系曲線。

舉例：一條100米長VV-1kV型3芯電力電纜線路，負載電流Imax=80A，

比較三個班制工作發(fā)熱截面與經(jīng)濟截面TOC總費用，電價P=0.5元/

kWh。繪制三個班制電纜有效期（N=0~30年）TOC總費用年增長曲線。

解： （1）查電纜容許載流量表(附錄7)，空氣中敷設(shè)，發(fā)熱截面按容許載 流量表選3×25mm2。

（2）經(jīng)濟截面按三個班制年Tmax小時數(shù)：假設(shè)為3000h，5000h， 7000h。

(3)擬定三個班制經(jīng)濟截面：查VV-1三芯電纜為I-A類別，其平 均A=1.305元/m.mm2,由電纜經(jīng)濟電流密度曲線，分別得：

一班制Tmax=3000h，j=1.36A/mm2，S=80/1.36=58.8mm2，選3×50mm2,

兩班制Tmax=5000h，j=1.0A/mm2，S=80/1.0=80mm2，選3×70mm2,

三班制Tmax=7000h，j=0.79A/mm2，S=80/0.79=101mm2，選3×95mm2,

(4)每個班制TOC總費用=電纜初始投資+{現(xiàn)值系數(shù)×年線路損耗費}

=電纜初始投資+{[Q/(1+i/100)]×(I2max×R×F/11.2)}。

(5)擬定年線損輔助量F值。F值與Tmax關(guān)于,查附錄8，相應(yīng)三個 班制Tmax和電價下F值分別為：一班制F=35.35，兩班制F=65.60,

三班制F=105.93。

因附錄8年線路損耗費算式中F值系N=30年數(shù)值，當(dāng)需要計算不大于30年線損時，需變化F式中現(xiàn)值系數(shù)：如上式中F需除以11.2以清除30年現(xiàn)值系數(shù)再乘以N為變量年現(xiàn)值系數(shù)。因現(xiàn)值系數(shù)

=[(1-rN)/(1-r)/(1+i/100)]，代入i=10%，r=0.927,得到N與現(xiàn)值系數(shù)關(guān)系，便可繪出N=0~30逐年TOC費用曲線，見圖1、2、3，從中求出30年如下任意年費用。

(6)從圖1、2、3(三個班制)可見，N=0TOC總費用為電纜安裝年投資費，兩曲線交點是兩截面總費用相等處，相應(yīng)年份為經(jīng)濟截面多支付投資回收年。

(7)經(jīng)濟截面不不大于發(fā)熱截面投資回收年限計算法：

a)簡樸算法，回收年,T=電纜初始投資差值/年線路損耗費差值

一班制，T=(7499.3-4236.8)/(802×0.1×(0.881-0.397)×35.35/11.2=3.34年

兩班制，T=(10109.3-4236.8)/(802×0.1×(0.881-0.284)×65.6/11.2=2.62年

三班制，T=(13371.8-4236.8)/(802×0.1×(0.881-0.209)×105.93/11.2=2.25年

b)計時間價值回收年，n=log(1-T×(1-r))/logr

一班制，n=log(1-3.34(1-0.927))/log0.927=3.68年

兩班制，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

三個班制發(fā)熱容許截面與經(jīng)濟截面投資、TOC總費用及回收年對比匯總?cè)缦拢?/p>

兩種截面選取方案成果：負載下TOC費用與使用年N關(guān)系曲線分別見圖1、2、3。一班制電纜采用經(jīng)濟截面，電纜截面雖不不大于發(fā)熱截面2個原則級，但多余投資要在稍長3.7年才可回收。因此如果工廠使用壽命年為4年，年負荷運營小時又很不長，電纜就可不必按經(jīng)濟截面來選。二班和三班制電纜采用經(jīng)濟截面，截面不不大于發(fā)熱截面3和4個原則級，初始投資雖要大些，但年用電時間長，年損耗費用差值比較大，兩年多不久可回收，發(fā)熱截面與經(jīng)濟截面TOC費用差值在其曲線交叉點后隨著使用年數(shù)增長愈來愈大，故采用經(jīng)濟截面比較合算。

八.經(jīng)濟截面校驗條件

校驗條件詳細計算應(yīng)參見關(guān)于電氣設(shè)計手冊。

1.短路電流熱穩(wěn)定計算電纜最小截面

Smin=IZ×(t)0.5/C

式中 IZ 短路電流周期分量有效值，A

t 短路切除時間，s

C 熱穩(wěn)定系數(shù)，對于銅芯PVC絕緣電纜C=114，銅芯交聯(lián)聚 乙稀絕緣電纜C=137

2.電纜線路電壓損失公式：以線路電壓損失百分數(shù)表達

ΔU%=1.732×I×L×(RcosΦ+XsinΦ)/10×UL

式中 I 負荷計算電流，A

L 線路長度，km

UL 線路標(biāo)稱電壓，kV

R、X三相線路單位長度電阻和感抗，Ω/km(R，X值見附錄6)

CosΦ功率因數(shù)

配電線路正常和非正常電壓降，普通需依照線路所在系統(tǒng)詳細狀況，由負載對電壓不同規(guī)定擬定，配電線路普通規(guī)定是ΔU%不不不大于6-8%，對于電動機直接起動電壓損失限值取決于顧客按技術(shù)條件規(guī)定,普通為5%，偶爾起動15%。

3.接地故障電流敏捷度校驗

按照《低壓配電設(shè)計規(guī)范》不同接地型式規(guī)定做。如TN系統(tǒng)需計算線路負載端單相短路電流，以校驗線路電源處安裝斷路器切斷該單相短路電流敏捷度。

4.按發(fā)熱容許電流選取電纜截面時,考慮多根電纜成束敷設(shè)時載流量計入減少系數(shù)后截面。減少系數(shù)值另查原則或手冊。

5．校驗舉例以工廠低壓異步電動機配電為例，一臺給水泵電動機功率37kW,額定電流71.4A，起動電流469A，低壓饋線斷路器整定電流85A，速斷動作電流850A。已知年最大負載運用小時Tmax=6000h。電源電纜由變電所低壓屏直接配電，采用VV-1-(3+1)型電纜架空橋架明設(shè)，線路長度為150米，環(huán)境溫度30℃，變電所低壓屏母線短路電流有效值為26kA，低壓屏母線單相接地(相保)電流23kA。

5.1按容許發(fā)熱條件選取截面：Ie=71.4A查載流量原則可選截面S=3×16+1×10mm2。

5.2 電動機直接起動電壓損失校驗：起動時功率因數(shù)按0.3考慮，查附錄6交流電阻和感抗，計算電壓降：ΔU%=1.732×469×0.15×(1.376×0.3+0.082×0.95)/10×0.38=15.7%。因電壓降過大，試選用70mm2,電壓降可減小到ΔU%=1.732×469×0.15×(0.315×0.3+0.069×0.95)/(10×0.38)=5.13%。可滿足規(guī)定。

5.3按經(jīng)濟電流密度選截面，查電纜造價I-A類別，經(jīng)濟電流密度曲線Tmax=6000h，P=0.5元/kWh，j=0.88A/mm2，經(jīng)濟截面選取應(yīng)考慮電機長時間運營負載率，例如負荷系數(shù)為0.85，則經(jīng)濟截面S=71.4×0.85/0.88=69mm2，可選電纜3×70+1×35mm2。

5.4當(dāng)電力電纜與其他電纜多根并列在電纜橋架封閉式敷設(shè)，例如電纜載流量也許達到0.5減少系數(shù)。本例已按其他條件（短路熱穩(wěn)定）選取較大截面，不受減少系數(shù)影響。

5.5校驗電纜短路熱穩(wěn)定最小截面：設(shè)短路切斷時間t=0.2秒，S=26000×0.200.5/114=102mm2，95mm2接近102mm2，可采用95mm2。

5.6低壓TN系統(tǒng)接地故障保護敏捷度校驗，斷路器速斷整定動作電流Iz=850A，距斷路器150米處故障：

1)當(dāng)電纜截面為3×16+1×10時單相接地故障電流Id=338A，斷路器速斷不動。

2)試改用電纜截面為3×70+1×35時單相接地故障電流Id=1190A，可滿足斷路器動作敏捷度1.25規(guī)定(1190/850=1.4)。

5.7用TOC總費用來闡明電纜截面選取不同經(jīng)濟效益：(F值為84.09元/W)

TOC70={101093+［(71.4×0.85)2×0.284×84.09］}×0.15=28358.3元

TOC95={133718+［(71.4×0.85)2×0.209×84.09］}×0.15=29767.6元

可見70mm2是最經(jīng)濟，95mm2滿足短路熱穩(wěn)定，電纜截面最后還是按技術(shù)條件選取大截面95mm2。

附錄2 電纜造價類別平均A(造價費用斜率)表(A單位：元/m.mm2)

附錄3 電纜型號與電纜造價類別對照表

附錄4-1銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(I-A類別)(1)

1.應(yīng)用范疇：電纜類別I-A，A=1.305元/m.mm2，相應(yīng)電纜型號見附錄2、3A對照匯總表。

2.電纜經(jīng)濟電流范疇計算式見手冊闡明：Imax(低限值)=[A（S1×S）/F×0.0199]0.5,

Imax(高限值)=[A(S2×S)/F×0.0199]0.5

附錄4-1銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(I-A類別)(2)

附錄4-1銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(I-A類別)(3)

附錄4-2銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(II-A類別)(1)

1.應(yīng)用范疇：電纜類別II-A，A=1.598元/m.mm2，相應(yīng)電纜型號見附錄2、3A對照匯總表。 2.電纜經(jīng)濟電流范疇計算式見手冊闡明：Imax(低限值)=[A（S1×S）/F×0.0199]0.5,

Imax(高限值)=[A（S2×S）/F×0.0199]0.5

附錄4-2銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(II-A類別)(2)

附錄4-2銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(II-A類別)(3)

附錄4-3銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(III-A類別)(1)

1.應(yīng)用范疇：電纜類別III-A，A=1.890元/m.mm2，相應(yīng)電纜型號見附錄2、3A對照匯總表。

2.電纜經(jīng)濟電流范疇計算式見手冊闡明：Imax(低限值)=[A（S1×S）/F×0.0199]0.5,

Imax(高限值)=[A（S2×S）/F×0.0199]0.5

附錄4-3銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(III-A類別)(2)

附錄4-3銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(III-A類別)(3)

附錄4-4銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(IV-A類別)(1)

1.應(yīng)用范疇：電纜類別IV-A，A=2.276元/m.mm2，相應(yīng)電纜型號見附錄2、3A對照匯總表。

2.電纜經(jīng)濟電流范疇計算式見手冊闡明：Imax(低限值)=[A(S1×S)/F×0.0199]0.5,

Imax(高限值)=[A(S2×S)/F×0.0199]0.5

附錄4-4銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(IV-A類別)(2)

附錄4-4銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(IV-A類別)(3)

附錄4-5銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(V-A類別)(1)

1.應(yīng)用范疇：電纜類別V-A，A=2.941元/m.mm2，相應(yīng)電纜型號見附錄2、3A對照匯總表。

2.電纜經(jīng)濟電流范疇計算式見手冊闡明：Imax(低限值)=[A(S1×S)/F×0.0199]0.5,

Imax(高限值)=[A(S2×S)/F×0.0199]0.5

附錄4-5銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(V-A類別)(2)

附錄4-5銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范疇(V-A類別)(3)

附錄5銅芯電力電纜經(jīng)濟電流密度計算數(shù)據(jù)及圖表(不同電價)(1)

1.應(yīng)用范疇：電纜造價類別：I-A,II-A,III-A,IV-A,V-A。相應(yīng)電纜型號見附錄2A匯總表。

2.電纜經(jīng)濟電流密度計算式見手冊闡明：j=I/Sec=[A/(F×0.0199)]0.5(A/mm2)

3.各類別造價電纜不同電價(P)時經(jīng)濟電流密度(j)。 電纜造價類別I-A經(jīng)濟電流密度j(A/mm2)

附錄5銅芯電力電纜經(jīng)濟電流密度計算數(shù)據(jù)及圖表(不同電價)(2)

電纜造價類別II-A，經(jīng)濟電流密度j(A/mm2)

附錄5銅芯電力電纜經(jīng)濟電流密度計算數(shù)據(jù)及圖表(不同電價)(3)

電纜造價類別III-A，經(jīng)濟電流密度j(A/mm2)