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1、电缆经济截面选型设计摘要：本文在常规选择导线截面方法的基础上，提出按经济电流选择电缆截面，即是使电缆初投资和整个电缆运行损耗费用之和达到最少的电流所对应的截面。文中介绍的方法适用于各种电力线路。 关键词： 经济电流 经济截面 选型设计1 引言一般的电缆设计选型步骤是先根据敷设条件确定电缆型号，然后根据负荷电流，按载流量选择电缆截面，最后校验其电压损失和热稳定要求。这种方法实质上是从技术条件来进行电缆选择，从技术上保证电力线路的正常运行要求，但却忽略了电缆在寿命期内导体损耗费用，无法全面考虑电缆长期运行的经济性。而目前考虑电缆经济性所使用的经济电流密度是沿用国家规定较老的数值（见表）。导线材料年
2、最大负荷利用时间（h）铜(铝)3000h以下3000-5000h5000h以上1.65（1.10）1.15（0.77）0.90（0.60）其大小主要与导线的价格、折旧维护费及地区电价，年损耗小时数等众多因数有关。随着社会快速发展，导线的价格、折旧维护费及地区基本电价等都发生了相当大的变化，如果按照以上标准进行校验和电缆选择，无法合理考虑电缆的整体和长远经济性 。2合理的电缆选择原则合理的电缆截面选择应考虑包括技术和经济两个方面，全面考虑电缆选择的技术和经济要求。如果按载流量选择芯线截面，只考虑了电缆初期投资，对电缆的经济选择有局限性。目前，我国已进入市场经济发展时期，各项工程的建设越来越注重整
3、体和长远的经济性，同时，国际电工（简称IEC）制定了“电力电缆芯线截面经济最佳化”标准；我国电力工程电缆设计规程（50217-94）中明确提出“宜选择电缆经济截面”，并给出年运行费用最小的计算公式，推荐按经济选型来确定电缆截面，可以节约电力运行费和总费用、还可以大大提高电力运行的可靠性。为此，本文所要推荐的是按经济电流选择电力电缆截面（也称经济截面）。所谓“经济电流”，是电缆寿命期内，电缆初期投资和运行损耗费用之和最小的适用截面所对应的工作电流；经济截面是电缆初期投资和寿命期内运行损耗费用之和最小所对应的电缆截面。需要特别说明两点：1.电缆截面选择的技术和经济两个方面是相互依存的，在满足技术条
4、件前提下，当减小芯线截面时，初始投资减小，但线路损耗费用增加；反之，增加芯线截面时，线路损耗减少，但初期投资增加。在某一截面区间内，两者之和总费用之和最少，这就是我们所要选择的截面；2.经济截面和经济电流都是有一定范围的，因为电缆芯线截面是非连续的，例1.5mm2、2.5mm2、4mm2 等等，在经济截面的范围内，可选择最小截面。2电缆经济电流和经济截面选择原则和计算方法21总拥有费用法则：总拥有费用法是国际上通用的，进行各种方案经济效益比较的方法。将所比较方案的现在投资及此方案将来的费用都以现时的价值表示，将方案未来费用乘以现值系数Q即可求得，计算后选取总拥有费用最低。计算公式如下:CT=C
5、I+CJ式中：CT总费用； CI初期投资，包括电缆主材、附件费用及安装费用之和，CI电缆单价电缆长度+敷设综合造价； CJ损耗费用现值，与负荷大小、运行时间、电缆电阻、电价有关，可用下式表示:CJQ（现值系数）P(年电能损耗费)；Q1-(1+a)/(1+i)n/(i-a)；P=I2RLP；以上P、Q包含以下内容：（1）I为负荷平均电流（A）、R为电力电缆运行的实际交流电阻（）可查表，L为电缆长度(km)；（2）年最大负荷损耗小时（单班制约为1400h，两班制约为2400h，三班制约为4500h）,为符合使用习惯,将其转化为最大负荷利用小时Tmax(单班制为2000h，两班制约为4000h，三班
6、制约为6000h）；（3）电价P各地差别较大,西南地区取0.40元/kWh；（4）贴现率I，即使用寿命周期内逐年产生的费用折算到当前的利率取i7%；年通货膨胀率，暂取a2%；（5）经济寿命n，根据国家电力公司经济研究中心建议n=30年。2.2经济电流范围 2.2.1经济电流计算方法在一定的敷设条件下,每一电缆都有一个经济电流范围,根据IEC287-3-2/1995提供的范围的上、下限值的计算公式: Iec（下限）=CI-CI1/QL（R1-R）0.5Iec（上限）=CI-CI2/QL（R-R2）0.5式中:CI电缆初期总投资（元）（包括主材、附件及施工费用）；CI1比CI小一级截面电缆初期总投
7、资（元）； CI2比CI大一级截面电缆初期总投资（元）；Q现值系数；L电缆长度（km）；RCI对应截面电缆单位长度的交流电阻（/km）；R1CI1对应截面电缆单位长度的交流电阻（/km）；R2CI2对应截面电缆单位长度的交流电阻（/km）；2.2.2常用电缆经济电流范围根据上述方法,可计算出不同电缆截面的经济电流上、下限值。电缆初期投资CI可查阅重庆工程造价信息上的指导价格，然后乘以敷设综合造价，即得初期投资，现值系数Q根据以上公式计算既可。由于计算过程较为复杂，涉及的计算数据较多，笔者不再将计算过程在此累述，特将中国国际铜业协会根据以上计算方法编制的不同类别电缆的经济电流范围表推荐给大家，以
8、方便查寻和计算。 常用低压、高压电缆经济电流范围表 表1电缆规格0.6/1.0kV低压电缆经济电流范围（A）6-10kV高压(交联)电缆经济电流范围（A）截 面（mm2）发电厂低电价区(西北、西南)发电厂低电价区(西北、西南)3500h7000h一班制二班制三班制3500h7000h一班制二班制三班制2000h4000h6000h2000h4000h6000h铜芯16352431-5024-3719-292535-5224-3550-7337-5529-433552-6335-4973-10455-7843-6157-8138-5462-8746-6636-515062-10349-70104
9、-14778-11161-8681-11454-7787-12366-9351-7270105-14270-96147-202111-15386-119114-15777-106123-17093-12872-10095142-18696-126202-265153-200119-156157-205106-139170-222128-167100-130120186-234126-158265-333200-251156-196205-258139-17522-279167-210130-164150234-290158-196333-414251-312196-243258-320175-
10、217279-347210-261164-203185290-367196-248414-523312-394243-307320-406217-274347-438261-330203-257240367-467248-315523-666394-502307-391406-516274-349438-558330-421257-328300467315666502391516349558421328注:低电价区（西北、西南）0.3元/kWh； 中电价区（华北、华中、东北）0.4元/kWh； 高电价区（华东、华南）0.5元/kWh；发电厂电价按发电成本0.2元/kWh。 架空绝缘电缆经济电流
11、范围表 表2架空电缆规格1kV-4单芯电缆经济电流范围（A）10kV-3单芯电缆经济电流范围（A）主线芯截面（mm2）低电价区(西北、西南)低电价区(西北、西南)一班制二班制三班制一班制二班制三班制2000h4000h6000h2000h4000h6000h铜芯163929232539-5829-4423-343558-8244-6234-4862-8746-6636-515082-11662-8748-6887-12366-9351-7270116-15987-12068-94123-17093-12872-10095159-209120-15794-122170-222128-167100
12、-130120209-262157-198209-26222-279167-210130-164150262-326198-245262-326279-347210-261164-203185326-412245-310326-412347-438261-330203-257240412310412438-558330-421257-328注:本表以铜芯JKYJ单芯电缆为计算依据，其余铜单芯架空电缆可参考应用。3按经济条件选择与按技术条件选择截面的比较 以一台水泵为例，其电动机三相功率为55kW，额定电压为380V，电流为103A，线路长度为L=100m，年最大利用小时数为Tmax=6000h
13、，电缆采用穿管埋地敷设，环境温度35，求电缆截面。 1.按发热条件选择电缆截面（1） 根据敷设要求选用YJV型，1kV三芯电力电缆，穿管直埋敷设，按发热条件选出的电缆截面S=335+116mm2，查表得此截面所允许的截流量为158A，考虑多根电缆并列敷设电流校正系数0.85，允许电流为1580.85=134.3A。 （2）按电压损失校验：起动时设Cos=0.5，起动电流为Iq=618A，L=100m，若按不频繁起动允许起动电压偏移-15%计算，查表得电流矩0.173%A.Km。U=0.100.173618=10.7%15%满足水泵起动和运行要求。2.按经济电流选择电缆截面只要根据当地的电价、最大负荷利用小时和负荷计算电流三个参数,从表中可快捷查得经济截面。（1）根据I=103A，Tmax=6000h，本地电价按P=0.4元/KWh查表0.6/1kV低压电缆经济电流范围表得S=370+135 mm2 （相应范围为86-119A）。（2）电压损失校验：查S=370电流矩为0.130%A.Km,计算电压损失:U=0.100.130618=8.34%15% 满足起动要求。3.结论（1）按经济电流选择的的线芯截面通常要大于按载流量选择的截面，多数情况下，二者相差1-2级。换言之，按载流量选择的截面放大1-2级后，比较接近经济截面。（2）在电缆截面选择过程中, 满足技术条件
