電纜選型手冊模板

目錄

一.概述…………… 2

二.范圍…………… 2-3

三.參考標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)取值依據(jù)…………………… 3

四.符號說明……………………… 3-4

五.IEC287-3-2/1995標(biāo)準(zhǔn)電力電纜截面經(jīng)濟(jì)最好化計(jì)算方法應(yīng)用……… 4-11

六.電力電纜經(jīng)濟(jì)截面最好化數(shù)據(jù)查找使用方法…………… 11-12

七.電纜經(jīng)濟(jì)截面和發(fā)燒截面總費(fèi)用比較及投資回收年計(jì)算… 12-15

八.經(jīng)濟(jì)截面校驗(yàn)條件………… 16-17

附錄1 銅芯電力電纜綜合造價(jià)統(tǒng)計(jì)表………… 18-19

附錄2 電纜造價(jià)類別平均A值……………… 20

附錄3 電纜型號和電纜造價(jià)類別對照表……… 20

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

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

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

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

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

附錄5 銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算數(shù)據(jù)及圖表(不一樣電價(jià))…………… 36-40

附錄6 電纜導(dǎo)體交流電阻及感抗……………… 41-42

附錄7 銅芯電力電纜許可載流量表…………… 42

附錄8 損花費(fèi)用輔助量F─Tmax─P關(guān)系統(tǒng)計(jì)值……… 43

附錄9 最大負(fù)載利用小時(shí)Tmax和最大負(fù)載損耗小時(shí)τ和cosΦ關(guān)系… 43

附錄10 不一樣行業(yè)年最大負(fù)載利用小時(shí)Tmax,(h)…………… 44

九.參考資料……………………… 44

電力電纜經(jīng)濟(jì)選型實(shí)用手冊

一.概述

導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流密度是選擇導(dǎo)體必需條件之一。當(dāng)選擇導(dǎo)體很多技術(shù)條件(如發(fā)燒溫升、機(jī)械強(qiáng)度及電壓降要求等)得到控制或改善時(shí)，往往是經(jīng)濟(jì)電流密度起著支配作用。實(shí)踐證實(shí)，經(jīng)濟(jì)電流密度對于選擇導(dǎo)體進(jìn)而節(jié)省能源，改善環(huán)境，提升電力運(yùn)行可靠性有著關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。過去，在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)條件下，工程設(shè)計(jì)往往偏重技術(shù)、輕視經(jīng)濟(jì)；重視初投資，忽略長久運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。工程建設(shè)也所以付出過沉重代價(jià)。目前，中國已經(jīng)進(jìn)入到社會主義市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)期，工程投資方和經(jīng)營方全部越來越重視投資效益和運(yùn)行效益。追求工程建設(shè)整體、長遠(yuǎn)合理性，提倡基建優(yōu)化設(shè)計(jì)。而導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流密度正是這種優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容之一。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法按載流量選擇導(dǎo)體截面時(shí)只計(jì)算初始投資，導(dǎo)體截面選擇過小，將增加電能損耗；選擇過大，則增加初始投資。研究和確定導(dǎo)體電流密度目標(biāo)，就是在已知負(fù)荷情況下，選擇最好導(dǎo)體截面；或是在已選定導(dǎo)體截面情況下，確定經(jīng)濟(jì)負(fù)荷范圍，以尋求投資最優(yōu)方案，取得最理想經(jīng)濟(jì)效益。

本實(shí)用手冊應(yīng)用IEC287-3-2/1995《電力電纜尺寸經(jīng)濟(jì)最好化》標(biāo)準(zhǔn)和方法，采取中國常見銅芯聚氯乙稀絕緣聚氯乙稀護(hù)套(PVC絕緣)和交聯(lián)聚乙稀絕緣聚氯乙稀護(hù)套(XLPE絕緣)中低壓電力電纜數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)和聚集了為計(jì)算電纜系列截面經(jīng)濟(jì)電流范圍、經(jīng)濟(jì)截面和電纜經(jīng)濟(jì)電流密度所需資料，可供電氣設(shè)計(jì)人員和運(yùn)行人員選擇電纜導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)截面參考。

二.范圍

1．本實(shí)用手冊適適用于電壓為6/6kV,8.7/10kV及0.6/1.0kV中低壓等級銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)選擇。電纜類型為銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜(VV型)，銅芯聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜(VV22型)，和交聯(lián)銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)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(hù)套電力電纜(YJV22型)。

電纜芯數(shù)包含：依據(jù)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．根據(jù)IEC287-3-2/1995國際標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)體截面經(jīng)濟(jì)選擇只計(jì)及發(fā)燒損耗，不考慮電壓相關(guān)損耗,也不包含諸如維修等原因。

三.參考標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)取值依據(jù)

國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC287-3-2/1995《電力電纜截面經(jīng)濟(jì)最好化》。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16895.15-等效于IEC60364-5-523:1999《建筑物電氣裝置電氣設(shè)備選擇和安裝布線系統(tǒng)載流量》和GB50217-94《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》。

金融貼現(xiàn)率，電價(jià)年增加率等根據(jù)多年來國家電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)研究中心提供數(shù)據(jù)。低壓電力電纜出廠價(jià)格依據(jù)《北京工程造價(jià)信息》第2期。中壓電力電纜價(jià)格及中低壓電纜敷設(shè)綜合費(fèi)用依據(jù)西北電力設(shè)計(jì)院1981年及東北電力設(shè)計(jì)院專題匯報(bào)《導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流密度》資料。

四.符號說明

本手冊使用符號及其量值說明以下：

A 和導(dǎo)體截面相關(guān)單位長度成本可變部分

(造價(jià)費(fèi)用斜率) 元/m.mm2

B 鄰近效應(yīng)、集膚效應(yīng)綜合系數(shù) —

C 和敷設(shè)條件等相關(guān)單位長度成本不變部分 元/m

CT 電纜系統(tǒng)總成本(總費(fèi)用) 元

Imax 最大負(fù)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)燒損花費(fèi)用現(xiàn)值 元

N 電纜使用經(jīng)濟(jì)壽命期 年

Np 每回路相導(dǎo)體數(shù)目 --

Nc 傳輸同型號電纜和負(fù)載值回路數(shù)目 --

P 電價(jià)，電度電費(fèi) 元/kWh

D 每十二個(gè)月最大需量電費(fèi) 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年增加率 %

b 電價(jià)P年增加率，不計(jì)及通貨膨脹 %

i 計(jì)算現(xiàn)值用貼現(xiàn)率 %

CI 擬確定某段長度標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格初始費(fèi)用 元

CI1 最靠近某段長度較小標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格初始費(fèi)用 元

CI2 最靠近某段長度較大標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格初始費(fèi)用 元

R 擬確定電纜截面規(guī)格單位長度交流電阻 Ω/km

R1 最靠近較小標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格單位長度交流電阻 Ω/km

R2 最靠近較大標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格單位長度交流電阻 Ω/km

Tmax 最大負(fù)載利用小時(shí) h

τ 最大負(fù)載損耗小時(shí) h

S 電纜導(dǎo)體截面 mm2

Sec 電纜導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)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(yùn)行溫度 ℃

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標(biāo)準(zhǔn)電力電纜截面經(jīng)濟(jì)最好化計(jì)算方法應(yīng)用

1．電纜總費(fèi)用。總擁有費(fèi)使用方法(TOC,TotalOwningCost)是全方面評價(jià)電氣裝置能效費(fèi)用方法，包含：初始投資(采購及安裝費(fèi)用)及其壽命期運(yùn)行費(fèi)用兩個(gè)部分。其表示式以下：

總費(fèi)用CT=CI+CJ------------------------------------------------(1)

式中: CI所安裝電纜造價(jià)(初始投資),包含電纜購置費(fèi)及敷設(shè)安 裝費(fèi)用,(元)

CJ等效于電纜購置時(shí)線路損花費(fèi)用,即電纜N年經(jīng)濟(jì)壽命期發(fā)燒損花費(fèi)用現(xiàn)值,(元)。

1.1電纜初始投資CI

包含電纜出廠價(jià)及敷設(shè)費(fèi)用(附錄1)，敷設(shè)費(fèi)用以綜合造價(jià)系數(shù)來折算，綜合造價(jià)系數(shù)計(jì)及電纜運(yùn)輸，敷設(shè)安裝及電纜構(gòu)筑物等費(fèi)用，綜合造價(jià)系數(shù)隨電纜截面增大而降低。以下用單位長度和截面相關(guān)系投資費(fèi)用斜率A來表示，又叫做投資費(fèi)用可變部分A值。多種類型電纜A值因價(jià)格不一樣而異，為求得各類型電纜截面和投資線性關(guān)系，其斜率A(以下簡稱A值)按下式計(jì)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)

對于每一個(gè)型號電纜，全部存在各自改變幅度不大系列截面斜率A。本手冊共統(tǒng)計(jì)28種型號電纜A值，將其之間誤差小于10%A合并為同一類平均A值,平均A值由小到大分成五組以I-A,II-A,III-A,IV-A,V-A類別標(biāo)志，見附錄2。電纜造價(jià)類別和電纜型號對照表見附錄3。

五個(gè)組平均A值代表型號數(shù)量不等電纜單位造價(jià)，它們之間偏差為18~125%。為了使電纜導(dǎo)體截面范圍建立很好線性關(guān)系，以平均A值對對應(yīng)型號電纜初始造價(jià)做線性調(diào)整。采取平均A值比用本身A值計(jì)算經(jīng)濟(jì)截面和經(jīng)濟(jì)電流密度所得結(jié)果只有小于3%很小誤差。

1.2電纜在N壽命年期間發(fā)燒損耗現(xiàn)值CJ

這是計(jì)算電纜造價(jià)以外運(yùn)行費(fèi)用，它和負(fù)載大小、年運(yùn)行時(shí)間、電價(jià)、電纜截面、使用壽命期及資金貼現(xiàn)率等原因相關(guān)。

(1)電纜在N經(jīng)濟(jì)壽命年運(yùn)行電能損花費(fèi),折算到電纜購置日現(xiàn)值:

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

式中:Q為計(jì)及N年負(fù)載增加、電價(jià)增加和貼現(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)為方便于以后對不一樣截面損花費(fèi)用一系列計(jì)算，將(3)式中 除導(dǎo)體電流和電阻以外全部參數(shù)以線損輔助量F來表示。

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(jià)P、D、最大負(fù)載損耗小時(shí)τ和現(xiàn)值系數(shù)[Q/(1+i%)]。

此處采取中國常見最大負(fù)載損耗小時(shí)(τ)法來計(jì)算線損。所以最大負(fù)載損耗小時(shí)τ需由已知年最大負(fù)載利用小時(shí)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(jì)電流范圍和經(jīng)濟(jì)截面計(jì)算結(jié)果影響很小，本手冊采取該關(guān)系表中間值cosφ=0.9，在Tmax=1000h至8500h范圍取下τ值作為計(jì)算用數(shù)。按公式(6)便可算得Tmax/τ范圍內(nèi)線損輔助量F(見附錄8),它在經(jīng)濟(jì)電流范圍和經(jīng)

濟(jì)電流密度計(jì)算過程是常常使用中間量值。在繪制經(jīng)濟(jì)電流密度j曲線中習(xí)常見Tmax而不用τ來表示。不一樣行業(yè)Tmax可從現(xiàn)成統(tǒng)計(jì)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均系依據(jù)國家電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)研究中心多年提供數(shù)據(jù)，即a=0,b=2%,i=10%,N=30年,按公式(5)算出r=0.927,進(jìn)而算得Q和現(xiàn)值系數(shù)[Q/(1+i%)]=11.2。這么，總費(fèi)用計(jì)算式簡化為：

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

2．系列標(biāo)準(zhǔn)截面中每一導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流范圍算法

原理：電纜系列截面經(jīng)濟(jì)電流范圍是在總費(fèi)用相等和敷設(shè)條件相同 條件下取得。

計(jì)算公式能夠有兩種表示方法：一個(gè)是按總費(fèi)用計(jì)算式經(jīng)過輸入電纜初始投資和電纜線路電阻等參數(shù)來計(jì)算電流范圍(IEC表示方法)，另一個(gè)是經(jīng)過輸入單位造價(jià)平均A值，電纜截面S和導(dǎo)體電阻率等參數(shù)替換第一個(gè)公式原形計(jì)算。

2.1第一個(gè)計(jì)算表示式：每一線芯截面全部有一個(gè)經(jīng)濟(jì)電流范圍,按電纜相鄰線芯截面總費(fèi)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 擬確定某段長度電纜截面規(guī)格初始費(fèi)用，(元)

R 擬確定電纜截面規(guī)格單位長度交流電阻，(Ω/km)

CI1 最靠近某段長度較小標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格初始費(fèi)用，(元)

R1 最靠近較小標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格單位長度交流電阻，(Ω/km)

CI2 最靠近某段長度較大標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格初始費(fèi)用，(元)

R2 最靠近較大標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格單位長度交流電阻，(Ω/km)

L 確定電纜截面規(guī)格某段長度，(km)

2.2第二種表示式：為便于對每一線芯截面經(jīng)濟(jì)電流范圍計(jì)算，原理不變，將電纜造價(jià)平均A值替換CI和電阻率除以截面替換電阻R來表示。

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(jì)電流運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度可降低，θm=40℃。(IEC推薦)

代入相關(guān)參數(shù)，取得K=1.085。將A、S和ρ20替換(8)(9)式中CI和R。公式經(jīng)整理后，可得經(jīng)濟(jì)電流范圍高低限值另一表示式：

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(fù)載電流下經(jīng)濟(jì)截面算法

原理：計(jì)算以給定負(fù)載電流下電纜總費(fèi)用為最小時(shí)截面，公式演算以下。

電纜總費(fèi)用按公式(7)可寫成以導(dǎo)體截面S為函數(shù)表示式：

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

3.1CI(S)以上述不一樣電纜類型初始投資推導(dǎo)為線性模型A值表示：

CI(S)=L(A×S+C)

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

C---成本不變部分(元/m)；

L---電纜長度(m)。

3.2交流電阻以導(dǎo)體截面S函數(shù)式表示：

R(S)=ρ20×B×[1+α20(θm-20)]×106/S，(Ω/m)

3.3總費(fèi)用為最小時(shí)經(jīng)濟(jì)截面Sec可經(jīng)過以總費(fèi)用公式(12)對截面

S求導(dǎo)，并令其為零取得：

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

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

式中：

ρ20、α20、θm、B和K取值和上節(jié)相同，代入公式(13)整理后可得經(jīng)濟(jì)截面：

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

4．電纜導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流密度算法

電力電纜經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算方法很多，比如年費(fèi)用最小法，計(jì)算費(fèi)使用方法，返本期法和財(cái)務(wù)表報(bào)法等，但因出發(fā)點(diǎn)不一樣，各個(gè)國家各部門全部采取不一樣計(jì)算方法。以上IEC287-3-2標(biāo)準(zhǔn)兩種計(jì)算方法實(shí)際上已表述了電纜經(jīng)濟(jì)電流密度內(nèi)容，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)電流密度就是流過經(jīng)濟(jì)截面中電流密度。

4.1 經(jīng)濟(jì)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(jì)電流密度,只需代入電纜造價(jià)平均A值和Tmax小時(shí)下F值(設(shè)定不一樣電價(jià)P條件),便可求得Tmax和j關(guān)系數(shù)據(jù)和曲線。本手冊搜集28種常見中低壓電力電纜造價(jià)（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(jì)算不一樣電價(jià)(設(shè)P=0.2~1.0元/kWh)5種類別28種常見中低壓電纜經(jīng)濟(jì)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(jì)電流密度j影響

由經(jīng)濟(jì)電流密度j算式(15)可見，經(jīng)濟(jì)電流密度j和A值開方成正比，A增加表明電纜投資增加，j便應(yīng)該增大，即要求采取較小截面

是經(jīng)濟(jì)(為要求投資回收年不所以而增加)。j和F值開方成反比，F(xiàn)是Tmax和P中間輔助量值，F(xiàn)增大相當(dāng)于運(yùn)行時(shí)間加長或電價(jià)增加，

j應(yīng)該減小，j減小就是要使截面加大使損花費(fèi)用減小才經(jīng)濟(jì)。

不可能對每一個(gè)型號電纜全部分別給出它們經(jīng)濟(jì)電流密度，只能按不一樣類型電纜A大小分組合成平均A值來設(shè)置，雖存在一定誤差，在Tmax不變情況下平均A值開方差值控制j之間差值范圍,而平均A值和其組內(nèi)各型電纜本身A值誤差范圍從0.5~8%不等，影響j誤差小于3%是許可。

考慮中國地域電價(jià)差異較大,電價(jià)P對j影響偏差寬度不等，低電價(jià)影響j寬度比高電價(jià)大，能夠控制j之間差值10~15%來確定P值,附錄5列出經(jīng)濟(jì)電流密度Tmax-j曲線是以電價(jià)整數(shù)P=0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、1.0元/kWh范圍，在兩電價(jià)數(shù)值間實(shí)際電價(jià)可在曲線間按

插入法就近取值，因?yàn)楦唠妰r(jià)中誤差所影響最終經(jīng)濟(jì)截面選擇很小，

可不于計(jì)較。必需時(shí)(比如電價(jià)超出所列范圍很大)仍可按計(jì)算公式修改線損輔助量F值來補(bǔ)充新電價(jià)條件下j值。

5． 電力電纜截面經(jīng)濟(jì)最好化計(jì)算方法舉例

以上電力電纜截面經(jīng)濟(jì)最好化三種計(jì)算方法，簡單易行，只要代入相關(guān)參數(shù)(大多已聚集在附錄中)就可取得所需結(jié)果。舉例以下：

5.1 題1:計(jì)算VV-1型3×50mm2電纜導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流高低限值范圍。

假設(shè)條件:Tmax=5000h，電度電價(jià)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(jì)電流高低限值范圍由上列參數(shù)代入公式(8)，(9)計(jì)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(jì)電流低限是35mm2截面經(jīng)濟(jì)電流高限,50mm2截

面經(jīng)濟(jì)電流高限是70mm2截面經(jīng)濟(jì)電流低限。

(2)同上，用(10)，(11)公式計(jì)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(jì)算結(jié)果和(1)相同。

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(jì)電流范圍數(shù)據(jù)表，可直接得到Imax范圍為42~59A和(1)或(2)相同數(shù)值。

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

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

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

因?yàn)橛捎?jì)算公式得出截面數(shù)不可能恰好等于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)截面,通常宜選擇小于計(jì)算值標(biāo)準(zhǔn)截面95mm2。如需要正確計(jì)算，也可由公式(7)計(jì)算總費(fèi)用大小來確定。此時(shí)還需查電纜單位長度造價(jià)(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(fèi)用計(jì)算結(jié)果，最經(jīng)濟(jì)截面應(yīng)是95mm2。

5.3 題3:題同5.2例,用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面。

解:由經(jīng)濟(jì)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(jì)截面S=100/1.0=100mm2,一樣仍按5.2題選小標(biāo)準(zhǔn)，選擇95mm2。

5.4 題4:怎樣修改經(jīng)濟(jì)電流密度。當(dāng)要求電價(jià)P=0.85元/kWh,Tmax=6500h,采取電纜為YJV-10kV,求經(jīng)濟(jì)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）其它條件不變，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(jià)II-A類別，其平均A值=1.598 元/m.mm2,

(5)修改新經(jīng)濟(jì)電流密度,代入F和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(jì)截面最好化計(jì)算方法

總而言之，電力電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍、經(jīng)濟(jì)截面和經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算公式是很簡捷，從這些計(jì)算公式可見，只要輸入以下必需參數(shù)進(jìn)行計(jì)算就可取得所需數(shù)據(jù)：

(1)不一樣型號電纜平均A值(由附錄3先查出電纜造價(jià)類別，由附錄2即得平均A值)。比如VV-1-(3×S)型電纜造價(jià)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(jì)算過程中間值，由不一樣年運(yùn)行最大負(fù)載利用小時(shí)Tmax(計(jì)算過程用負(fù)載損耗小時(shí)τ)和不一樣電費(fèi)價(jià)格P

計(jì)算確定。在計(jì)算經(jīng)濟(jì)電流范圍和截面公式全部用著它，為計(jì)算操作方便，附錄8列出了損花費(fèi)用輔助量F─Tmax─P關(guān)系統(tǒng)計(jì)值。

(3)當(dāng)單獨(dú)計(jì)算線路損花費(fèi)用或總擁有費(fèi)用時(shí)，需要輸入實(shí)際使用最大負(fù)載電流Imax和電纜導(dǎo)體交流電阻(附錄6)和電纜線損輔助量F值。

六.電力電纜經(jīng)濟(jì)截面最好化數(shù)據(jù)查找使用方法

應(yīng)用IEC計(jì)算方法所取得電力電纜截面經(jīng)濟(jì)最好化計(jì)算數(shù)據(jù)，為便于在實(shí)際工作中查找使用，大多已聚集在附錄之中，其方法和步驟

全部比較簡單易行。不管求取多種型號電纜和不一樣運(yùn)行條件經(jīng)濟(jì)電流范圍、負(fù)載電流經(jīng)濟(jì)截面和經(jīng)濟(jì)電流密度，只要按步查找附錄中相關(guān)參數(shù)和自定條件(如已知電價(jià)或最大負(fù)載利用小時(shí))即可取得。

1．已知電纜型號，負(fù)載電流Imax和運(yùn)行小時(shí)Tmax,求經(jīng)濟(jì)截面。

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

(2)已知項(xiàng)目電纜所在電網(wǎng)最大負(fù)載利用小時(shí)Tmax,和電價(jià)P。例

如Tmax=7000h,P=0.5元/kWh。從附錄4中，找到對應(yīng)電纜造價(jià)類別為II-A經(jīng)濟(jì)電流范圍表，找出給定電價(jià)P經(jīng)濟(jì)電流范圍小表，選定最大負(fù)載利用小時(shí)Tmax一列，確定負(fù)載電流在高低限電流范圍一行，其左端對應(yīng)截面就是所求經(jīng)濟(jì)截面。比如在附錄4-2電纜造價(jià)類別為II-A經(jīng)濟(jì)電流范圍表中，找到P=0.5元/kWh小表,查Tmax=7000h一列，找到經(jīng)濟(jì)電流范圍中Imax=150A正包含在145-183A一行，左端對應(yīng)截面一列185mm2就是它經(jīng)濟(jì)截面。

2． 已知電纜型號和截面，求經(jīng)濟(jì)電流范圍。

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

(2)已知項(xiàng)目電纜所在電網(wǎng)最大負(fù)載利用小時(shí)Tmax,和電價(jià)P。比如Tmax=7000h,P=0.4元/kWh。從附錄4中，找到對應(yīng)電纜造價(jià)類別為I-A經(jīng)濟(jì)電流范圍表，找出給定電價(jià)P經(jīng)濟(jì)電流范圍小表，選定最大

負(fù)載利用小時(shí)Tmax一列，從已知截面一行便可查到未知電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍。比如從已知截面為70mm2一行,它和已知Tmax=7000h一列交點(diǎn)處便是該截面經(jīng)濟(jì)電流范圍52-71A。

3． 已知電纜型號，求經(jīng)濟(jì)電流密度。

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

(2)已知項(xiàng)目電纜所在電網(wǎng)最大負(fù)載利用小時(shí)Tmax和電價(jià)P。比如Tmax=7000h,P=0.7元/kWh。

(3)從附錄5查電纜造價(jià)類別經(jīng)濟(jì)電流密度數(shù)據(jù)表和曲線。比如類別為IV-A，按數(shù)據(jù)表查Tmax=7000h一列和P=0.7元/kWh一行交點(diǎn)便是經(jīng)濟(jì)電流密度j=0.89A/mm2。若需要按曲線查,在IV-A類別經(jīng)濟(jì)電流密度曲線圖,P=0.7曲線和縱坐標(biāo)Tmax=7000h水平交點(diǎn)處取得對應(yīng)經(jīng)濟(jì)電流密度j為0.89A/mm2。

七.電纜經(jīng)濟(jì)截面和發(fā)燒截面總費(fèi)用比較及投資回收年計(jì)算

以上是按IEC總費(fèi)用最小方法來求取經(jīng)濟(jì)電流和經(jīng)濟(jì)截面。比較發(fā)燒截面和經(jīng)濟(jì)截面TOC總費(fèi)用，以電纜壽命為30年和年運(yùn)行小時(shí)為三班制來算，下面例子可見發(fā)燒截面總費(fèi)用顯著大于經(jīng)濟(jì)截面。不過假如電纜負(fù)載電流不大，使用年限不長，年運(yùn)行小時(shí)為一班工作制，兩種截面方案經(jīng)濟(jì)效益總費(fèi)用就有比較可能。以下比較兩種截面總費(fèi)用情況。

1.給定負(fù)載電流下發(fā)燒截面和經(jīng)濟(jì)截面總費(fèi)用比較

當(dāng)已知給定負(fù)載電流下發(fā)燒截面和經(jīng)濟(jì)截面，比較其中三個(gè)班制年運(yùn)行小時(shí)TOC總費(fèi)用。應(yīng)用公式(1),分別計(jì)算兩種截面初始投資和年運(yùn)行費(fèi)用現(xiàn)值，相加后可得出總費(fèi)用。因?yàn)殡娎|使用年不一樣，它

們年運(yùn)行費(fèi)用現(xiàn)值及總費(fèi)用也不相同。IEC標(biāo)準(zhǔn)例中使用年取值通常

全部是取經(jīng)濟(jì)壽命年N=30年。當(dāng)大家只需要按幾年使用期，所得結(jié)果是否也會比按許可載流量選擇截面經(jīng)濟(jì)，需要計(jì)算或繪制二者TOC-N曲線比較來說明問題。

從以上總費(fèi)用和線損公式可見，總費(fèi)用是隨線損輔助量F式現(xiàn)值系數(shù)大小改變，又公式(4)(5)中，當(dāng)r值不變(和年負(fù)載增加率a、年電價(jià)增加率b和貼現(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年改變數(shù)值范圍為0~11.2，年數(shù)越大現(xiàn)值系數(shù)越大，總費(fèi)用也跟著大，便可繪制出以下三個(gè)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(fù)載電流Imax=80A，

比較三個(gè)班制工作發(fā)燒截面和經(jīng)濟(jì)截面TOC總費(fèi)用,電價(jià)P=0.5元/

kWh。繪制三個(gè)班制電纜使用期（N=0~30年）TOC總費(fèi)用年增加曲線。

解： （1）查電纜許可載流量表(附錄7),空氣中敷設(shè)，發(fā)燒截面按許可載 流量表選3×25mm2。

（2）經(jīng)濟(jì)截面按三個(gè)班制年Tmax小時(shí)數(shù)：假設(shè)為3000h,5000h, 7000h。

(3)確定三個(gè)班制經(jīng)濟(jì)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(jì)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(gè)班制TOC總費(fèi)用=電纜初始投資+{現(xiàn)值系數(shù)×年線路損花費(fèi)}

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

(5)確定年線損輔助量F值。F值和Tmax相關(guān),查附錄8，對應(yīng)三個(gè) 班制Tmax和電價(jià)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年線路損花費(fèi)算式中F值系N=30年數(shù)值，當(dāng)需要計(jì)算小于30年線損時(shí)，需改變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和現(xiàn)值系數(shù)關(guān)系，便可繪出N=0~30逐年TOC費(fèi)用曲線，見圖1、2、3，從中求出30年以下任意年費(fèi)用。

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

(7)經(jīng)濟(jì)截面大于發(fā)燒截面投資回收年限計(jì)算法：

a)簡單算法，回收年,T=電纜初始投資差值/年線路損花費(fèi)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(jì)時(shí)間價(jià)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(gè)班制發(fā)燒許可截面和經(jīng)濟(jì)截面投資、TOC總費(fèi)用及回收年對比匯總以下：

兩種截面選擇方案結(jié)果：負(fù)載下TOC費(fèi)用和使用年N關(guān)系曲線分別見圖1、2、3。一班制電纜采取經(jīng)濟(jì)截面，電纜截面雖大于發(fā)燒截面2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)級，但多出投資要在稍長3.7年才可回收。所以假如工廠使用壽命年為4年，年負(fù)荷運(yùn)行小時(shí)又很不長，電纜就可無須按經(jīng)濟(jì)截面來選。二班和三班制電纜采取經(jīng)濟(jì)截面，截面大于發(fā)燒截面3和4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)級，初始投資雖要大些，但年用電時(shí)間長，年損花費(fèi)用差值比較大，兩年多很快可回收,發(fā)燒截面和經(jīng)濟(jì)截面TOC費(fèi)用差值在其曲線交叉點(diǎn)后伴隨使用年數(shù)增加愈來愈大，故采取經(jīng)濟(jì)截面比較合算。

八.經(jīng)濟(jì)截面校驗(yàn)條件

校驗(yàn)條件具體計(jì)算應(yīng)參見相關(guān)電氣設(shè)計(jì)手冊。

1.短路電流熱穩(wěn)定計(jì)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(shí)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?jǐn)?shù)表示

ΔU%=1.732×I×L×(RcosΦ+XsinΦ)/10×UL

式中 I 負(fù)荷計(jì)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，通常需依據(jù)線路所在系統(tǒng)具體情況，由負(fù)載對電壓不一樣要求確定，配電線路通常要求是ΔU%小于6-8%，對于電動機(jī)直接起動電壓損失限值取決于用戶按技術(shù)條件要求,通常為5%，偶然起動15%。

3.接地故障電流靈敏度校驗(yàn)

根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》不一樣接地型式要求做。如TN系統(tǒng)需計(jì)算線路負(fù)載端單相短路電流，以校驗(yàn)線路電源處安裝斷路器切斷該單相短路電流靈敏度。

4.按發(fā)燒許可電流選擇電纜截面時(shí),考慮多根電纜成束敷設(shè)時(shí)載流量計(jì)入降低系數(shù)后截面。降低系數(shù)值另查標(biāo)準(zhǔn)或手冊。

5．校驗(yàn)舉例以工廠低壓異步電動機(jī)配電為例，一臺給水泵電動機(jī)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(fù)載利用小時(shí)Tmax=6000h。電源電纜由變電所低壓屏直接配電，采取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按許可發(fā)燒條件選擇截面：Ie=71.4A查載流量標(biāo)準(zhǔn)可選截面S=3×16+1×10mm2。

5.2 電動機(jī)直接起動電壓損失校驗(yàn)：起動時(shí)功率因數(shù)按0.3考慮，查附錄6交流電阻和感抗，計(jì)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，試選擇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%?？蓾M足要求。

5.3按經(jīng)濟(jì)電流密度選截面，查電纜造價(jià)I-A類別，經(jīng)濟(jì)電流密度曲線Tmax=6000h,P=0.5元/kWh,j=0.88A/mm2,經(jīng)濟(jì)截面選擇應(yīng)考慮電機(jī)長時(shí)間運(yùn)行負(fù)載率，比如負(fù)荷系數(shù)為0.85,則經(jīng)濟(jì)截面S=71.4×0.85/0.88=69mm2，可選電纜3×70+1×35mm2。

5.4當(dāng)電力電纜和其它電纜多根并列在電纜橋架封閉式敷設(shè),比如電纜載流量可能達(dá)成0.5降低系數(shù)。本例已按其它條件（短路熱穩(wěn)定）選擇較大截面，不受降低系數(shù)影響。

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

5.6低壓TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)靈敏度校驗(yàn)，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(shí)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(shí)單相接地故障電流Id=1190A，可滿足斷路器動作靈敏度1.25要求(1190/850=1.4)。

5.7用TOC總費(fèi)用來說明電纜截面選擇不一樣經(jīng)濟(jì)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(jì)，95mm2滿足短路熱穩(wěn)定，電纜截面最終還是按技術(shù)條件選擇大截面95mm2。

附錄2 電纜造價(jià)類別平均A(造價(jià)費(fèi)用斜率)表(A單位：元/m.mm2)

附錄3 電纜型號和電纜造價(jià)類別對照表

附錄4-1銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍(I-A類別)(1)

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

2.電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍計(jì)算式見手冊說明: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(jì)電流范圍(I-A類別)(2)

附錄4-1銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍(I-A類別)(3)

附錄4-2銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍(II-A類別)(1)

1.應(yīng)用范圍：電纜類別II-A，A=1.598元/m.mm2,對應(yīng)電纜型號見附錄2、3A對照匯總表。 2.電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍計(jì)算式見手冊說明: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(jì)電流范圍(II-A類別)(2)

附錄4-2銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍(II-A類別)(3)

附錄4-3銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍(III-A類別)(1)

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

2.電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍計(jì)算式見手冊說明: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(jì)電流范圍(III-A類別)(2)

附錄4-3銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍(III-A類別)(3)

附錄4-4銅芯電力電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍(IV-A類別)(1)

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

2.電纜經(jīng)濟(jì)