變電站電纜選型手冊

變電站電纜選型手冊

一.概述..........................................................2

二.范圍..............................................................2-3

三.參考標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)取值根據(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)濟最佳化計算方法的應(yīng)用....4-11

六.電力電纜經(jīng)濟截面最佳化數(shù)據(jù)查找的使用方法........................1172

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................1275

八.經(jīng)濟截面的校驗條件...............................................16-17

附錄1銅芯電力電纜綜合造價統(tǒng)計表.................................18-19

附錄2電纜造價類別的平均A值.....................................20

附錄3電纜型號與電纜造價類別參照表..............................20

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

附錄4-2銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范圍（1I-A類別）........................24-26

附錄4-3銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范圍（11I-A類別）.........................27-29

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

附錄4-5銅芯電力電纜經(jīng)濟電流范圍（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（不一致電價）...........36-40

附錄6電纜導(dǎo)體交流電阻及感抗.....................................41-42

附錄7銅芯電力電纜同意載流量表...................................42

附錄8損耗費用輔助量卜'-Tmax-P關(guān)系的統(tǒng)計值..................43

附錄9最大負(fù)載利用小時Tmax與最大負(fù)載損耗小時T與cos中的關(guān)系…43

附錄10不一致行業(yè)的年最大負(fù)載利用小時Tmax,（h）......................44

九.參考資料......................................................44

電力電纜經(jīng)濟選型有用手冊

一.概述

導(dǎo)體的經(jīng)濟電流密度是選擇導(dǎo)體的必要條件之一。當(dāng)選擇導(dǎo)體的諸多技術(shù)條件（如發(fā)熱溫

升、機械強度及電壓降要求等）得到操縱或者改善時，往往是經(jīng)濟電流密度起著支配作用。實

踐證明，經(jīng)濟電流密度關(guān)于選擇導(dǎo)體繼而節(jié)約能源，改善環(huán)境，提高電力運行可靠性有著重

要的技術(shù)經(jīng)濟意義。過去，在計劃經(jīng)濟的條件3工程設(shè)計往往偏重技術(shù)、輕視經(jīng)濟：重視

初投資，忽視長期運行的經(jīng)濟性。工程建設(shè)也因此付出過繁重代價。當(dāng)前，我國已經(jīng)進入到

社會主義市場經(jīng)濟的進展時期，工程投資方與經(jīng)營方都越來越注重投資效益與運營效益。追

求工程建設(shè)整體的、長遠(yuǎn)的合理性，倡導(dǎo)基建優(yōu)化設(shè)計。而導(dǎo)體的經(jīng)濟電流密度正是這種優(yōu)

化設(shè)計的內(nèi)容之一。傳統(tǒng)的設(shè)計方法按載流量選擇導(dǎo)體截面時只計算初始投資，導(dǎo)體的截面

選擇過小，將增加電能的損耗：選擇的過大，則增加初始投資。研究與確定導(dǎo)體電流密度的

目的，就是在已知負(fù)荷的情況下，選擇最佳的導(dǎo)體截面；或者是在已選定導(dǎo)體截面的情況下，

確定經(jīng)濟的負(fù)荷范圍，以尋求投資的最優(yōu)方案，取得最理想的經(jīng)濟效益。

本有用手冊應(yīng)用IEC287-3-2/1995《電力電纜尺寸的經(jīng)濟最佳化》標(biāo)準(zhǔn)與方法，使用我

國常用的銅芯聚氯乙稀絕緣聚氯乙稀護套（PVC絕緣）與交聯(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)，統(tǒng)計與匯合了為計算電纜系列截面的經(jīng)濟電流范圍、經(jīng)濟截面與電

纜經(jīng)濟電流密度所需資料，可供電氣設(shè)計人員與運行人員選擇電纜導(dǎo)體經(jīng)濟截面參考。

二.范圍

1.本有用手冊適用于電壓為6/6kV,8.7/10kV及0.6/1.Ok?中低壓等級銅芯電力電纜的

經(jīng)濟選擇。電纜類型為銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜（W型），銅芯聚氯乙烯絕緣

鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電境（VV22型），與交聯(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)包含：根據(jù)產(chǎn)品目錄有等截面的三芯、四芯及五芯，非等截面的四芯及五芯。

2.按照IEC287-3-2/1995國際標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)體截面經(jīng)濟選擇只計及發(fā)熱損耗，不考慮電壓

有關(guān)的損耗，也不包含諸如維修等因素。

三.參考標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)取值根據(jù)

國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC287-3-2/1995《電力電纜截面的經(jīng)濟最佳化》。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16895.15-2002等效于IEC60364-5-523:1999《建筑物電氣裝置電氣設(shè)

備的選擇與安裝布線系統(tǒng)載流量》與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)濟研究中心提供的數(shù)據(jù)。低壓

電力電纜出廠價格根據(jù)《北京工程造價信息》2001年第2期。中壓電力電纜價格及中低壓電

纜敷設(shè)綜合費用根據(jù)西北電力設(shè)計院1981年及東北電力設(shè)計院2001年的專題報告《導(dǎo)體的

經(jīng)濟電流密度》資料。

四.符號說明

本手冊使用的符號及其量值說明如下：

A與導(dǎo)體截面有關(guān)的單位長度成本的可變部分

(造價善用斜率)元/m.mm2

B鄰近效應(yīng)、集膚效應(yīng)的綜合系數(shù)一

C與敷設(shè)條件等有關(guān)的單位長度成本的不變部分元/m

CT電纜系統(tǒng)總成本(總費用)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)熱損耗費用的現(xiàn)值元

N電纜使用的經(jīng)濟壽命期年

Np每回路相導(dǎo)體數(shù)目-

Nc傳輸同型號電纜與負(fù)載值的回路數(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)定義的輔助量(線損輔助量)元/IV

Q由公式(4)定義的輔助量

r由公式(5)定義的輔助量一

aImax的年增長率%

b電價P的年增長率，不計及通貨膨脹先

i計算現(xiàn)值用貼現(xiàn)率先

CI擬確定某段長度的標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的初始費用元

CI1最接近某段長度較小標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的初始費用元

CI2最接近某段長度較大標(biāo)準(zhǔn)截而規(guī)格的初始費用元

R擬確定電纜截面規(guī)格的單位長度交流電阻Q/km

R1最接近較小標(biāo)準(zhǔn)截而規(guī)格的單位長度交流電阻Q/km

R2最接近較大標(biāo)準(zhǔn)截而規(guī)格的單位長度交流電阻Q/km

Tmax最大負(fù)載利用小時h

T最大負(fù)載損耗小時h

S電纜導(dǎo)體截面nir2

Sec電纜導(dǎo)體的經(jīng)濟截面mm2

P20導(dǎo)體20℃下的電阻率Q.m

。20導(dǎo)體20℃下的電阻溫度系數(shù)1/4C

0m導(dǎo)體平均運行溫度七

K溫度及B系數(shù)的綜合系數(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)濟最佳化計算方法的應(yīng)用

1.電纜的總費用。總擁有費用法（TOC.TotalOwningCost）是全面評價電氣裝置能效費

用的方法，包含：初始投資（采購及安裝費用）及其壽命期運行費用的兩個部分。其表達式如

下：

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

式中：C1所安裝的電纜造價（初始投資），包含電纜購置費及敷設(shè)安裝費用，（元）

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

值，阮）。

1.1電纜初始投資CI

包含電纜出廠價及敷設(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

及電纜的運輸，敷設(shè)安裝及電纜構(gòu)筑物等費用，綜合造價系數(shù)隨電纜截面增大而降低。下列

用單位長度與截面有關(guān)系的投資費用斜率A來表示，又叫做投資費用的可變部分A值。各類

類型電纜的A值因價格不一致而異，為求得各類型電纜截面與投資的線性關(guān)系，其斜率A(下

列簡稱A值)按下式計算:

A=(截面S2電纜的初始投資-截面S1電纜的初始投資)/(截面S2-S1),

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

關(guān)于每一種型號電纜，都存在各自變化幅度不大的系列截而斜率A。本手冊共統(tǒng)計28種

型號電纜的A值,將其之間誤差小于10%的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-z\,V-A類別標(biāo)志，見附錄2。電纜造價類別與電纜型號參照表

見附錄3。

五個組的平均A值代表型號數(shù)量不等的電纜單位造價，它們之間的偏差為18'125%?為了

使電纜導(dǎo)體截面范惘建立較好的線性關(guān)系，以平均A值對相應(yīng)型號電纜的初始造價做線性調(diào)

整。使用平均A值比用自身A值計算經(jīng)濟截而與經(jīng)濟電流密度所得結(jié)果只有小于3%很小的誤

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的運行費用，它與負(fù)載大小、年運行忖間、電價、電纜截而、使

用壽命期及資金貼現(xiàn)率等因素有關(guān)。

(1)電纜在N經(jīng)濟壽命年運行的電能損耗費,折算到電纜購買日的現(xiàn)值：

CJ=(I2maxXRXLXNPXNc/1000)X(TXP+D)X[Q/(1+i/100)]?

(兀)(3)

式中：Q為計及N年負(fù)載增長、電價增長與貼現(xiàn)率的系數(shù)，

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

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

(2)為方便于以后對不一致截而損耗費用的一系列計算，將⑶式中除導(dǎo)體電流與電

阻以外的所有參數(shù)以線損輔助量F來表示。

☆F=NpXNcX(TXP+D)X[Q/(1+i%)]/1000,(元/W)---------------(6)

F總括了回路相數(shù)Np與Nc、電價P、D、最大負(fù)載損耗小時T與現(xiàn)值系數(shù)[Q/(Hi%)]。

此處使用我國常用的最大負(fù)載損耗小時(T)法來計算線損。因此最大負(fù)載損耗小時T需

由已知的年最大負(fù)載利用小時Tmax與功率因數(shù)cos<l>關(guān)系表中宜出，見附錄9。功率因數(shù)cos

小對經(jīng)濟電流范圍與經(jīng)濟截面的計算結(jié)果影響很小，本手冊仗用該關(guān)系表的中間值costb

=0.9,在Tmax=1000h至8500h范圍取下T值作為計算用數(shù)。按公式(6)便可算得Tmax/T范

國內(nèi)的線損輔助量F(見附錄81,它在經(jīng)濟電流范圍與經(jīng)

濟電流密度計算過程是經(jīng)常使用的中間量值。在繪制經(jīng)濟電流密度j曲線中習(xí)慣用Tmax而不

用T來表示。不一致行業(yè)的Tnax可從現(xiàn)成統(tǒng)計資

料查出(見附錄10)。公式(6)的線損輔助量F算式中現(xiàn)值系數(shù)[Q/(Hi%)]的參數(shù):a,b,i,

與N均系根據(jù)國家電力公司經(jīng)濟研究中心近年提供的數(shù)據(jù)，即a=0,b=2%,i=10%,N=30年，按

公式⑸算出r=0.927,繼而算得Q與現(xiàn)值系數(shù)[Q/(1+i%)]=11.2<,這樣，總費用的計算式

簡化為：

CT=CI+I2maxXRXF,(元)-------------------------------------------------(7)

2.系列標(biāo)準(zhǔn)截面中每一導(dǎo)體經(jīng)濟電流范圍的算法

原理：電纜系列截而的經(jīng)濟電流范圍是在總費用相等與敷設(shè)條件相同的條件下取

得。

計算公式能夠有兩種表達方式：一種是按總費用計算式通過輸入電纜初始投資與電纜線

路電阻等參數(shù)來計算電流范圍(IEC表達方式)，另一種是通過輸入單位造價平均A值，電纜截

而S與導(dǎo)體電阻率等參數(shù)替代第一種公式原形計算。

2.1第一種計算的表達式：每一線芯截面都有一個經(jīng)濟電流范國，按電纜相鄰線芯截面總費

用相等為條件，其低限值與高限值分別由下列公式給出：

Imax(低限值)=[(CI-CU)/(FXLX(Rl-R))]0.5--------------------------(8)

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

式中：

CI擬確定某段長度電纜截面規(guī)格的初始費用，(元)

R擬確定電纜截面規(guī)格的單位長度交流電阻，(C/km)

CI1最接近某段長度較小標(biāo)準(zhǔn)截而規(guī)格的初始費用，(元)

R1最接近較小標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的單位長度交流電阻，(Q/km)

CI2最接近某段長度較大標(biāo)準(zhǔn)截而規(guī)格的初始費用，(元)

R2最接近較大標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格的單位長度交流電阻，(Q/km)

L確定電纜截面規(guī)格某段長度，(km)

2.2第二種表達式：為便于對每一線芯截而經(jīng)濟電流范圍的計算，原理不變，將電纜造價平

均A值替代CI與電阻率除以截面替代電阻R來表達。

因交流電阻R=p20XBX[l+a20(6m-20)]X106/S,(Q/m)

令K=B[l+a20(0m-20)]f因此交流電阻R=P20XKX106/S,(Q/m)

式中:

P20為銅導(dǎo)體直流電阻率，P20=18.35X10-9,(Q.m)

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

a20為銅線20℃的電阻溫度系數(shù)等于0.00393,(/℃)

為導(dǎo)體溫度，在經(jīng)濟電流運行時導(dǎo)體溫度可降低，0m=40℃o(IEC推薦)

代入有關(guān)參數(shù)，取得K=1.085。將A、S與P2()替換(8)(9)式中的CI與R。公式經(jīng)整理

后，可得經(jīng)濟電流范困高低限值的另一表達式：

Imax(低限值)<A(S1XS)/FX0.0199]0.5---------------------(10)

Imax(高限值)=[A(S2XS)/FXO.019910.5---------------------(11)

3.給定負(fù)載電流下經(jīng)濟截面的算法

原理：計算以給定負(fù)載電流下電纜總費用為最小時的截而，公式演算如下。

電纜總費用按公式⑺可寫成以導(dǎo)體截面S為函數(shù)的表達式：

CT(S)=CI(S)+I2maxXR(S)XLXF,(元)-----------------------(12)

3.1CI(S)以上述不一致電纜類型初始投資推導(dǎo)為線性模型的A值表示：

CI(S)=L(AXS+C)

式中：A—-成本的可變部分(元/m.mm2),各型電纜可取平均A值：

S---導(dǎo)體截面(mm2):

C-—成本的不變部分(元/m)：

L電纜長度(m)o

3.2交流電阻以導(dǎo)體截面S的函數(shù)式表示：

R(S)=P20XBX[l+a20(0m-20)]X106/S,(Q/m)

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

S求導(dǎo)，并令其為零取得：

Sec={I2maxXFXp20XBX[1+a20(0m-20)]X106/A}0.5,(mm2)---------(13)

式中：

P20、a20.、B與K的取值與上節(jié)相同，代入公式(13)整理后可得經(jīng)濟截面：

Sec=[I2maxXFX0.0199/A]0.5,(mm2)------------------------------------(14)

4.電纜導(dǎo)體經(jīng)濟電流密度的算法

電力電纜經(jīng)濟電流密度的計算方法很多，比如年費用最小法，計算費用法，返本期法與

財務(wù)表報法等，但因出發(fā)點不一致，各個國家的各部門都使用不一致的沖算方法。以上IEC

287-3-2標(biāo)準(zhǔn)的兩種計算方法實際上已表述了電纜經(jīng)濟電流密度的內(nèi)容，由于經(jīng)濟電流密度就

是流過經(jīng)濟截而中電流的密度,

4.1經(jīng)濟電流密度的算式：j=Imax/Sec(A/mm2)

將公式(13)的Sec代入上式，得：j=Imax/{I2maxXFXp20XBX[1+a20(0m-20)]

X106/A)0.5

或者公式(14)的Sec代入上式，得:j={A/[FXO.01991)0.5(A/mm2)——(15)

為求電纜的經(jīng)濟電流密度,只需代入電纜造價平均A值與Tmax小時F的F值(設(shè)定不一致

的電價P條件)，便可求得Tmax與j的關(guān)系數(shù)據(jù)與曲線。本手冊收集28種常用的中低壓電力

電纜造價(附錄1)合并為5種類別的平均A數(shù)值(見附錄2)。由公式(15)計算不一致電價(設(shè)

P=0.21.0元/kWh)5種類別28種常用的中低壓電纜的經(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的影響

由經(jīng)濟電流密度j的算式(15)可見，經(jīng)濟電流密度j與A值開方成正比，A的增加說明電

纜投資增加，j便應(yīng)該增大，即要求使用較小截而

是經(jīng)濟的(為要求投資回收年不因此而增長)?！古cF值開方成反比，F(xiàn)是Tmax與P的中間輔

助量值，F(xiàn)增大相當(dāng)于運行時間加長或者電價增加，

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

不可能對每一種型號電纜都分別給出它們的經(jīng)濟電流密度，只能按不一致類型電纜A的

大小分組合成的平均A值來設(shè)置，雖存在一定誤差，在Tmax不變的情況下平均A值開方的差

值操縱j之間的差值范圍，而平均A值與其組內(nèi)各型電纜本身A值的誤差范圍從0.5~8%不等,

影響j的誤差小于3%是同意的。

考慮我國地區(qū)電價差別較大，電價P對j的影響偏差寬度不等，低電價影響j的寬度比

高電價大，能夠操縱j之間的差值1015%來確定P值，附錄5列出的經(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范圍,在兩電價數(shù)值間的實際電

價可在曲線間按

插入法就近取值，由于高電價中的誤差所影響最終經(jīng)濟截面的選擇很小，

可不于計較。必要時(比如電價超出所列范圍很大)仍可按計算公式修改線損輔助量F值來補

充新電價條件下的」值。

5.電力電纜截面經(jīng)濟最佳化計算方法舉例

以上電力電纜截面經(jīng)濟最佳化的三種”?算方法，簡單易行，只要代入有關(guān)參數(shù)(大多已匯

合在附錄中)就可取得所需結(jié)果。舉比如下：

5.1題1:計算W-1型3X50mm2電纜導(dǎo)體的經(jīng)濟電流高低限值范圍。

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)：3X35mm2,3X50mm2,3X70mm2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0.566Q,

0.397Q,0.284Qo由附錄8查得線損輔助量系數(shù)F=65.60元/。

解：(1)3X50mni2電纜導(dǎo)體的經(jīng)濟電流高低限值范圍由上列參數(shù)代入公式(8),(9)計算：

Imax(低限值)=[(74993-55418)/(65.6X1X(0.566-0.397))10.5=42.0A

Imax(高限值)=[(101093-74993)/(65.6X1X(O.397-0.284))10.5=59.3A

50mm2截面的經(jīng)濟電流低限是35mm2截面經(jīng)濟電流的高限，50rnn2截

面的經(jīng)濟電流高限是70mm2截而經(jīng)濟電流的低限。

(2)同上，用(10),(11)公式計算,由附錄2、3查W-1型電纜為I-A類別,其A=1.305

元/m.mm2,計算結(jié)果與(1)相同，

Imax(低限值)=[1.305』(50X35)/(65.6X0.0199)]0.5=41.8A

Imax(高限值)=[1.305X(50X70)/(65.6X0.0199)]0.5=59.1A

(3)查附錄4的電力電纜經(jīng)濟電流范圍數(shù)據(jù)表，可直接得到Imax范圍為42~59A與⑴或

者(2)相同數(shù)值。

5.2題2:計算一路VVT型電纜負(fù)載電流Imax=100A的經(jīng)濟截面，電纜長度為1km(假設(shè)不計

較電壓缺失)。假設(shè)條件:Tmax=5000h,電度電價=0.5元/kWh。

解：由附錄2、3查VVT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(元川)。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式(14),電纜經(jīng)濟截而為：

Sec=[1002X65.6X0.0199/1.30510.5=100.0nun2

由于由計算公式得出的截面數(shù)不可能正好等于一個標(biāo)準(zhǔn)截面，通常宜選用小于計算值的

標(biāo)準(zhǔn)截面95mm2。如需要精確I算，也可由公式⑺計算總費用大小來確定。如今還需查電纜

的單位長度造價(附錄1)與截面的交流電阻(附錄6)。

CT95=133718+1002X0.209X65.6=270822元

CT120=166343+1002X0.156X65.6=275239元

比較總費用的計算結(jié)果，最經(jīng)濟的截面應(yīng)是95mm2。

5.3題3:題同5.2例，用經(jīng)濟電流密度選擇電纜截而。

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

纜為17類別，A=1.305元得j=L0A/nun2,關(guān)于Imax=100A,經(jīng)濟截面

8=100/1,0=100mm2,同樣仍按5.2題選小的原則,選用95mm2。

5.4題4:如何修改經(jīng)濟電流密度。當(dāng)要求電價P=0.85元/kWh,Tmax=6500h,使用的電纜為

YJ\'-10kV,求經(jīng)濟電流密度。

解：(D查附錄9,設(shè)cosD=0.9,當(dāng)Tmax=6500h,得t=5100h,

(2)代入公式(6)：F=NPXNCX(TXP+D)X[Q/(1+i%)]/1000,

(元/W),假設(shè)公式(6)的其他條件不變,即Np=3,Nc=l,D=252元/kW,現(xiàn)值系數(shù)[Q/(1+

i%)]=11.2,

(3)新的F=3X(5100X0.85+252)X11.2/1000=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)修改新的經(jīng)濟電流密度，代入F與A于公式(15),當(dāng)Tmax=6500h,

j={A/[FXO.01991)0.5={1.598/[154.1X0.0199])0.5=0.722A/mni2

6.總結(jié)經(jīng)濟截面最佳化的計算方法

綜上所述，電力電纜經(jīng)濟電流范圍、經(jīng)濟截面與經(jīng)濟電流密度的計算公式是很簡捷的，

從這些計算公式可見，只要輸入卜.列必要的參數(shù)進行計算就可獲得所需數(shù)據(jù)：

(1)不一致型號電纜的平均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)。

比如V"1-(3XS)型電纜的造價類別為I-A,其平均A值等于1.305元/m.mm2。

(2)電纜線損輔助量F,是計算過程的中間值，由不一致的年運行最大負(fù)載利用小時

Tmax(計算過程用負(fù)載損耗小時T)與不一致的電費價格P

計算確定。在計算經(jīng)濟電流范制與截而的公式都用著它，為計算操作方便，附錄8列出了損

耗費用輔助量F-Tmax-P關(guān)系的統(tǒng)計值。

(3)當(dāng)單獨計算線路損耗費用或者總擁有費用時，需要輸入實際使用的最大負(fù)載電流Imax

與電纜導(dǎo)體交流電阻(附錄6)與電纜線損輔助量F值。

六.電力電纜經(jīng)濟截面最佳化數(shù)據(jù)查找的使用方法

應(yīng)用IEC的計算方法所取得電力電纜截面經(jīng)濟最佳化的計算數(shù)據(jù)，為便于在實際工作中

查找使用，大多己匯合在附錄之中，其方法與步驟

都比較簡單易行。不論求取各類型號電纜與不一致運行條件的經(jīng)濟電流范圍、負(fù)載電流的經(jīng)

濟截面與經(jīng)濟電流密度，只要按步查找附錄中的有關(guān)參數(shù)與自定條件(如已知電價或者最大負(fù)

載利用小時)即可取得。

1.已知電纜型號，負(fù)載電流Imax與運行小時Tmax,求經(jīng)濟截面。

(1)從附錄3類別參照表查出給定電纜型號的造價類別。比如YJV-10型，造價類別為II-A。

(2)已知項目電纜所在電網(wǎng)的最大負(fù)載利用小時Tmax,與電價P。例

如Tmax=7000h,P=0.5元/kWh,從附錄4中，找到對應(yīng)電纜造價類別為II-A的經(jīng)濟電流范困

表，找出給定電價P的經(jīng)濟電流范I制小表，選定最大負(fù)載利用小時Tmax一列，確認(rèn)負(fù)載電流

在高低限電流范圍的一行，其左端對應(yīng)的截而就是所求的經(jīng)濟截而。比如在附錄4-2電纜造

價類別為II-A的經(jīng)濟電流范惘表中，找到P=0.5元/kWh的小表,查Tmax=7000h一列，找到

經(jīng)濟電流范畫中Imax=150A正包含在145-183A一行，左端對應(yīng)的截面一列185mm2就是它的

經(jīng)濟截而。

2.已知電纜型號與截面，求經(jīng)濟電流范圍。

(1)從附錄3查出給定電纜型號的造價類別。比如VVT-(3X70)型，造價類別為I-A。

(2)已知項目電纜所在電網(wǎng)的最大負(fù)載利用小時Tmax,與電價P。比如Tmax=7000h,P=0.4

元/kWh。從附錄4中，找到對應(yīng)電纜造價類別為IT的經(jīng)濟電流范圍表，找出給定電價P的

經(jīng)濟電流范圍小表，選定最人

負(fù)載利用小時Tmax一列，從已知截面一行便可查到未知的電纜經(jīng)濟電流范圉。比如從已知截

面為70mm2的一行，它與己知Tmax=7000h一列的交點處便是該截面的經(jīng)濟電流范圍52-71A。

3.已知電纜型號，求經(jīng)濟電流密度。

(1)從附錄3查出給定電纜型號的造價類別。比如VVT-(5XS),查類別為IV-A。

(2)已知項目電纜所在電網(wǎng)的最大負(fù)載利用小時Tmax與電價P。比如Tmax=7000h,P=0.7

元/kWh。

(3)從附錄5查電纜造價類別的經(jīng)濟電流密度數(shù)據(jù)表與曲線。比如類別為IV-A,按數(shù)據(jù)表

查Tmax=7000h一列與P=0.7元/kWh一行的交點便是經(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的曲線與縱坐標(biāo)Tmax=7000h水平交點處取

得對應(yīng)的經(jīng)濟電流密度j為0.89.Vnim2o

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【EC總費用最小的方法來求取經(jīng)濟電流與經(jīng)濟截面。比較發(fā)熱被面與經(jīng)濟截面

的T0C總費用，以電纜壽命為30年與年運行小時為三班制來算，下面的例子可見發(fā)熱截面的

總費用明顯大于經(jīng)濟截面。但是假如電纜負(fù)載電流不大，使用色限不長，年運行小時為一班

工作制，兩種截面方案的經(jīng)濟效益總費用就有比較的可能。下列比較兩種截面的總費用情況。

1.給定負(fù)載電流下發(fā)熱截面與經(jīng)濟截面的總費用比較

當(dāng)已知給定負(fù)載電流下的發(fā)熱截面與經(jīng)濟截面，比較其中三個班制年運行小時的TOC總

費用。應(yīng)用公式(1),分別計算兩種截面的初始投資與年運行費用現(xiàn)值，相加后可得出總費用。

由干電纜使用年的不一致,它

們年運行費用現(xiàn)值及總費用也不相同。IEC標(biāo)準(zhǔn)例中使用年的取值通常

都是取經(jīng)濟壽命年N=30年。當(dāng)人們只需要按幾年的使用期，所得結(jié)果是否也會比按同意我流

量選擇的截面經(jīng)濟，需要計算或者繪制兩者T0C-N曲線比較來說明問題。

從以上總費用與線損的公式可見，總費用是隨線損輔助量F式的現(xiàn)值系數(shù)大小變化，又

公式(4)(5)中，當(dāng)r值不變(與年負(fù)載增長率a、年電價增長率b與貼現(xiàn)率i的系數(shù)不變)，

因現(xiàn)值系數(shù)=［Q/(l+i/100)］式中Q=(l-rN)/(l-r),故現(xiàn)值系數(shù)=Kl-rN)/(l-r)式l+i/100)］。

因此，現(xiàn)值系數(shù)將隨N=0~30年變化的數(shù)值范圍為年數(shù)越大現(xiàn)值系數(shù)越大，總費

用也跟著大，便可繪制出下列三個班制的T0C-N關(guān)系曲線。

舉例：一條100米長VV-lkV型3芯電力電纜線路，負(fù)載電流lmax=80A,

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

kWh。繪制三個班制電纜使用期(N=0、30年)TOC總費用年增長曲線。

解：(1)查電纜同意載流量表(附錄7),空氣中敷設(shè)，發(fā)熱截面按同意載流量表選3X25

mm2。

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

(3)確定三個班制的經(jīng)濟截面：杳VVT三芯電纜為bA類別，其平均A=1.305元

/m.mm2,由電纜的經(jīng)濟電流密度曲線，分別得:

一班制Tmax=3000h,j=l.36A/mm2,S=80/l.36=58.8mm2,選3X50mm2,

兩班制Tmax=5000h,j=l,0A/mm2,S=80/l.0=80mm2,選3X70mm2,

三班制Tmax=7000h,j=0.79A/mm2,S=80/0,79=101mm2,選3X95mm2,

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

=電纜初始投資+｛[Q/U+i/100)]X〉2maxXRXF/lL2)｝。

(5)確定年線損輔助量F值。F值與Tmax有關(guān),查附錄8,對應(yīng)三個班制Tmax與電價

下的F值分別為：一班制F=3E.35,兩班制F=65.60,

三班制F=105.93o

因附錄8的年線路損耗費算式中的F值系N=30年的數(shù)值，當(dāng)需要計算小于30年的線損

時，需改變F式中的現(xiàn)值系數(shù)：如上式中的F需除以11.2以清除30年的現(xiàn)值系數(shù)再乘以N

為變量年的現(xiàn)值系數(shù)。因現(xiàn)值系數(shù)

=Kl-rN)/(l-r)/(l+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

逐年的TOC費用曲線，見圖1、2、3,從中求出30年下列任意年的費用。

(6)從圖1、2、3(三個班制)可見，N=0的TOC總費用為電纜安裝年的投資費，兩曲線交

點是兩截面總費用相等處，對應(yīng)年份為經(jīng)濟截面多支付投資的回收年。

(7)經(jīng)濟截面大于發(fā)熱截而投資的回收年限計算法：

a)簡單算法，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)/(802X0.1X(0.881-0.397)X35.35/11.2=3.34年

兩班制，T=(10109.3-4235.8)/(802X0.1X(0.881-0.284)X65.6/11.2=2.62年

三班制，T=(13371.8-4235.8)/(802X0.1X(0.881-0.209)X105.93/11.2=2.25年

b)計時間價值的回收年，i=log(1-TX(1-r))/logr

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

兩班制，n=log(l-2.62(1-0.927))/logO.927=2.81年

三班制，n=log(l-2.25(1-0.927))/logO.927=2.36年

三個班制發(fā)熱同意截而與經(jīng)濟截面投資、TOC總費用及回收年對比匯總?cè)鏔：

運行班制截面方案一班制二班制三班制

比較項目發(fā)熱截面經(jīng)濟截面發(fā)熱截面經(jīng)濟戰(zhàn)面發(fā)熱截面經(jīng)濟截面

電統(tǒng)截面mu?3x253x503x253x703x253x95

初始投資（元/百米）4235.87499.34236.8101094236.813372

第一年TOC（元/百米）5854.68228.37239.1110779084.814522

第三年TOC（元/百米）8745.99531.212604128071774916577

第五年TOC（元/百米）112321065117218142942519818345

第30年TOC阮/百米）241731648341233220556397727544

回收年（計時間價值）3.682.812.36

兩種截面選擇方案的結(jié)果：負(fù)載下的TOC費用與使用年N的關(guān)系曲線分別見圖1、2、3。

一班制的電纜使用經(jīng)濟截面，電纜截面雖大于發(fā)熱截面2個標(biāo)注級，但多出的投資要在稍長

的3.7年才可回收。因此假如工廠使用壽命年為4年，年負(fù)荷運行小時又很不長，電纜就可

不必按經(jīng)濟截面來選。二班與三班制的電纜使用經(jīng)濟截面，截面大于發(fā)熱截面3與4個標(biāo)準(zhǔn)

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，兩年多很快可回收，發(fā)

熱截面與經(jīng)濟截面TOC費用差值在其曲線交叉點后的隨著使用年數(shù)增加愈來愈大，故使用經(jīng)

濟截面比較合算。

raivv-i監(jiān)電爆發(fā)熱簸而，經(jīng)濟做面比較（?班制）

（經(jīng)濟俄而投食H?t年3.68年在曲曲線交點處）

:Q二lllllllllllllllllllllllllllllllllll

■———MM■■■■■■■■■■■■■■■■

uIUHTTIIIIl」lI用II-2

lllll^!：：；iiiiilllllllllllllll?f

44-

0S101520253035

電0使用年（年）

(

5

0

妾

髭

&

U

O

H

VV-1M電爆發(fā)熱做百與經(jīng)濟酸而比較（三班制）

（經(jīng)濟做面檢資36年在兩曲成交點處）

70000

60000

50000—c-MBJX25

40000--------HHJX9S

30000

20000

10000

05101520253035

電，使用年（年）

八.經(jīng)濟截面的校驗條件

校驗條件的全面計和應(yīng)參見有關(guān)電氣設(shè)計手冊。

1.短路電流熱穩(wěn)固計算電纜最小截面

Smin=lZX（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)固系數(shù)，關(guān)于銅芯PVC絕緣電纜C=U4,銅芯交聯(lián)聚

乙稀絕緣電纜C=137

2.電纜線路電壓缺失公式：以線路電壓缺失百分?jǐn)?shù)表示

AU%=1.732XIXLX(Rcos<P+Xsin①)/10XUL

式中I負(fù)荷計算電流，A

L線路長度，km

UL線路標(biāo)稱電壓，kV

R、X三相線路單位長度的電阻與感抗，Q/km(R,X值見附錄6)

Cose功率因數(shù)

配電線路正常與非正常的電壓降，通常需根據(jù)線路所在系統(tǒng)的具體情況，由負(fù)載對電壓

的不一致要求確定，配電線路通常要求是A1%不大于6-8%,關(guān)干電動機直接起動的電壓缺失

限值取決于用戶按技術(shù)條件要求,通常為5%,偶然起動15機

3.接地故障電流靈敏度校驗

按照《低壓配電設(shè)計規(guī)范》不一致的接地型式要求做。如TN系統(tǒng)需計算線路負(fù)載端單相

短路電流，以校驗線路電源處安裝的斷路器切斷該單相短路電流的靈敏度。

4.按發(fā)熱同意電流選擇電纜截面時，考慮多根電纜成束敷設(shè)時載流量計入降低系數(shù)后的截

面。降低系數(shù)值另查標(biāo)準(zhǔn)或者手冊。

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(fù)載利用小

時Tmax=6000h。電源電纜由變電所低壓屏直接配電，使用VVTY3+1)型電纜架空橋架明設(shè)，

線路長度為150米，環(huán)境溫度30C,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23kAo

5.1按同意發(fā)熱條件選擇截面：Ie=71.4A查載流量標(biāo)準(zhǔn)可選截面S=3X16+lX10mm2.

5.2電動機宜接起動電壓缺失校驗：起動時功率因數(shù)按0.3考慮，查附錄6交流電阻與感抗,

計算電壓降：AU%=1.732X469X0.15X(1.376X0.3+0.082X0.95)/10X0.38=15.7%。因電

壓降過大，試選用70mm2,電壓降可減小到AU%=1.732X469X0.15X(0.315X0.3+0.069X

0.95)/(10X0.38)=5.13%。可滿足要求。

5.3按經(jīng)濟電流密度選截而，查電纜造價I-A類別，經(jīng)濟電流密度曲線Tmax=6000h,P=0.5

元/kNh,j=0.88A/mni2,經(jīng)濟截面選擇應(yīng)考慮電機長時間運行的負(fù)載率，比如負(fù)荷系數(shù)為0.85,

則經(jīng)濟截面S=71.4X0.85/0.88=69mm2,可選電纜3X70+1X35mm2。

5.4當(dāng)電力電纜與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到0.5

降低系數(shù)。本例已按其它條件(短路熱穩(wěn)固)選擇較大截面，不受降低系數(shù)影響。

5.5校驗電纜短路熱穩(wěn)固最小截面:設(shè)短路切斷時間1=0.2秒,S=26000X0.200.5/114=102

mm2,95mm2接近102mm2,可使用95mm2。

5.6低壓TN系統(tǒng)的接地故障俁護靈敏度校驗，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3X16+1X10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3X70+1X35時單相接地故障電流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總費用來說明電纜截面選擇的不一致經(jīng)濟效益：(F值為84.09元/W)

T0C70={101093+[(71.4X0.85)2X0.284X84.09]}X0.15=28358.37C

T0C95={133718+[(71.4X0.85)2X0.209X84.09]}X0.15=29767.6元

可見70nlm2是最經(jīng)濟的，95mn2滿足短路熱穩(wěn)固，電纜截面最后還是按技術(shù)條件選擇大的截

面95mm2。

附錄1銅芯電力電纜綜合造價統(tǒng)計表(1)

電城收2W-w-w-VV-(3xSVV-(3xSW-(4xS%%%T3xYJV-€KVYJV-10KV

S.mm?(3xS?(4xSJ(5xS)+1xS/2)+2xS/2)*1xS/2)(3xS)KxS)(5xS)S+1xS/2)S+2xS/2)S+lxS/2)

1.5117001497318011145601849523535177752182522770

2.5130051657120287195841764617927158652009325811193732371525046

4149631896823701215422048120762178232249029225217702655028460

6175732216428253241522426124542204332568633777249663033033012

10227932855637357293723182132102256533207842881313583789042116

16306233814451013372024316143442334834166656537409464923055772

25423685252671497489476017160452452285604877021553286624076256108955117043

35554186850694257619977907179352582787202899781713088514099016124935133023

50749939247612839781572107421107702778539599813392195278113490133156148905156993

70101093124436173917107672145221145502103953127958179441127238151290178676180865188953

95133718164386230817140297192471192752136578167908236341167188198540235576220815228903

120166343204336287717172922239721240002169203207858293241207138245790292476260765268853

150205493252276355997212072296421296702208353255798361521255078302490360756308705316793

185251168308206435657257747362571362852254028311728441181311008368640440416364635372723

240322943396316560837329522466521466802325803399618566361398898472590565596452525460613

300697397579921702921495018587250548645556733

附錄1銅芯電力電纜綜合造價統(tǒng)計表(2)

電坡截玄YJV-YJV-YJV-YJV-(3xSYJV-(3xSYJV-(4xSY%-丫%-Y--Y%T3xY股一(3xYJ^-(4xYJV^-GKVY%-1CKV

S.mm2<3xSJ(4xS?(5xSJ+1xS/2)+2xS/2)*1xS/2)(3xs)(4xS)(5xS)S+1xS/2)S+2xS/2)S+1xS/2)

1.51677019251242111968231590

2.51836821527271522157234531

42076524941315642320829088349202440728844389432712239114

62396129493374462698833640394722818733396448253167443666

103035338597492103454842744485763574742500565894077852770

1639941522536685645