电力电缆经济选型实用手册

电线电缆://www.hncablew.com://www.xlhqly.com://www.hncables.com1电力电缆经济选型实用手册目录一.概述……………………………………………………………………………2二.范围……………………………………………………………………………2-3三.参考标准及参数取值依据……………………………………………………3四.符号说明………………………………………………………………………3-4五.IEC287-3-2/1995标准电力电缆截面经济最佳化计算方法的应用………4-11六.电力电缆经济截面最佳化数据查找的使用方法……………………………11-12七.电缆经济截面与发热截面总费用比较及投资回收年计算…………………12-15八.经济截面的校验条件…………………………………………………………16-17附录1铜芯电力电缆综合造价统计表…………………………………………18-19附录2电缆造价类别的平均A值………………………………………………20附录3电缆型号与电缆造价类别对照表………………………………………20附录4-1铜芯电力电缆经济电流范围(I-A类别)………………………………21-23附录4-2铜芯电力电缆经济电流范围(II-A类别)………………………………24-26附录4-3铜芯电力电缆经济电流范围(III-A类别)………………………………27-29附录4-4铜芯电力电缆经济电流范围(IV-A类别)………………………………30-32附录4-5铜芯电力电缆经济电流范围(V-A类别)………………………………33-35附录5铜芯电力电缆经济电流密度计算数据及图表(不同电价)……………36-40附录6电缆导体交流电阻及感抗………………………………………………41-42附录7铜芯电力电缆允许载流量表……………………………………………42附录8损耗费用辅助量F─Tmax─P关系的统计值………………………43附录9最大负载利用小时Tmax与最大负载损耗小时τ和cosΦ的关系…43附录10不同行业的年最大负载利用小时Tmax,(h)……………………………44九.参考资料………………………………………………………………………44电线电缆://www.hncablew.com://www.xlhqly.com://www.hncables.com2电力电缆经济选型实用手册一.概述导体的经济电流密度是选择导体的必要条件之一。当选择导体的诸多技术条件(如发热温升、机械强度及电压降要求等)得到控制或改善时，往往是经济电流密度起着支配作用。实践证明，经济电流密度对于选择导体进而节省能源，改善环境，提高电力运行可靠性有着重要的技术经济意义。过去，在计划经济的条件下，工程设计往往偏重技术、轻视经济；重视初投资，忽视长期运行的经济性。工程建设也因此付出过沉重代价。当前，我国已经进入到社会主义市场经济的发展时期，工程投资方和经营方都越来越注重投资效益和运营效益。追求工程建设整体的、长远的合理性，倡导基建优化设计。而导体的经济电流密度正是这种优化设计的内容之一。传统的设计方法按载流量选择导体截面时只计算初始投资，导体的截面选择过小，将增加电能的损耗；选择的过大，则增加初始投资。研究和确定导体电流密度的目的，就是在已知负荷的情况下，选择最佳的导体截面；或是在已选定导体截面的情况下，确定经济的负荷范围，以寻求投资的最优方案，取得最理想的经济效益。本实用手册应用IEC287-3-2/1995《电力电缆尺寸的经济最佳化》标准和方法，采用我国常用的铜芯聚氯乙稀绝缘聚氯乙稀护套(PVC绝缘)和交联聚乙稀绝缘聚氯乙稀护套(XLPE绝缘)中低压电力电缆数据，统计和汇集了为计算电缆系列截面的经济电流范围、经济截面和电缆经济电流密度所需资料，可供电气设计人员和运行人员选择电缆导体经济截面参考。二.范围1．本实用手册适用于电压为6/6kV,8.7/10kV及0.6/1.0kV中低压等级铜芯电力电缆的经济选择。电缆类型为铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆(VV型)，铜芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆(VV22型)，以及交联铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆(YJV型)，交联铜芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆(YJV22型)。电缆芯数包括：根据产品目录有等截面的三芯、四芯及五芯，非等截面的四芯及五芯。2．按照IEC287-3-2/1995国际标准，导体截面经济选择只计及发热损耗，不考虑电压有关的损耗,也不包括诸如维修等因素。三.参考标准及参数取值依据国际电工委员会标准IEC287-3-2/1995《电力电缆截面的经济最佳化》。国家标准GB/T16895.15-2002等效于IEC60364-5-523:1999《建筑物电气装置电气设备的选择和安装布线系统载流量》以及GB50217-94《电力工程电缆设计规范》。金融贴现率，电价年增长率等按照近年来国家电力公司经济研究中心提供的数据。低压电力电缆出厂价格根据《北京工程造价信息》2001年第2期。中压电力电缆价格及中低压电电线电缆://www.hncablew.com://www.xlhqly.com://www.hncables.com3缆敷设综合费用根据西北电力设计院1981年及东北电力设计院2001年的专题报告《导体的经济电流密度》资料。四.符号说明本手册使用的符号及其量值说明如下：A与导体截面有关的单位长度成本的可变部分(造价费用斜率)元/m.mm2B邻近效应、集肤效应的综合系数—C与敷设条件等有关的单位长度成本的不变部分元/mCT电缆系统总成本(总费用)元Imax最大负载电流AL电缆截面某段长度mCJ年期间内电缆导体发热损耗费用的现值元N电缆使用的经济寿命期年Np每回路相导体数目--Nc传输同型号电缆和负载值的回路数目--P电价，电度电费元/kWhD每年最大需量电费元/kW·年F由公式(6)定义的辅助量(线损辅助量)元/WQ由公式(4)定义的辅助量--r由公式(5)定义的辅助量--aImax的年增长率%b电价P的年增长率，不计及通货膨胀%i计算现值用贴现率%CI拟确定某段长度的标准截面规格的初始费用元CI1最接近某段长度较小标准截面规格的初始费用元CI2最接近某段长度较大标准截面规格的初始费用元R拟确定电缆截面规格的单位长度交流电阻Ω/kmR1最接近较小标准截面规格的单位长度交流电阻Ω/kmR2最接近较大标准截面规格的单位长度交流电阻Ω/kmTmax最大负载利用小时hτ最大负载损耗小时hS电缆导体截面mm2Sec电缆导体的经济截面mm2ρ20导体20℃下的电阻率Ω.mα20导体20℃下的电阻温度系数1/℃θm导体平均运行温度℃K温度及B系数的综合系数--T投资回收年年五.IEC287-3-2/1995标准电力电缆截面经济最佳化计算方法的应用电线电缆://www.hncablew.com://www.xlhqly.com://www.hncables.com41．电缆的总费用。总拥有费用法(TOC,TotalOwningCost)是全面评价电气装置能效费用的方法，包含：初始投资(采购及安装费用)及其寿命期运行费用的两个部分。其表达式如下：总费用CT=CI+CJ------------------------------------------------(1)式中:CI所安装的电缆造价(初始投资),包括电缆购置费及敷设安装费用,(元)CJ等效于电缆购买时的线路损耗费用,即电缆N年经济寿命期发热损耗费用现值,(元)。1.1电缆初始投资CI包括电缆出厂价及敷设费用(附录1)，敷设费用以综合造价系数来折算，综合造价系数计及电缆的运输，敷设安装及电缆构筑物等费用，综合造价系数随电缆截面增大而降低。以下用单位长度和截面有关系的投资费用斜率A来表示，又叫做投资费用的可变部分A值。各种类型电缆的A值因价格不同而异，为求得各类型电缆截面与投资的线性关系，其斜率A(以下简称A值)按下式计算：A=(截面S2电缆的初始投资-截面S1电缆的初始投资)/(截面S2-S1)，(元/m.mm2)-----------------------------------------------------------------(2)对于每一种型号电缆，都存在各自变化幅度不大的系列截面斜率A。本手册共统计28种型号电缆的A值，将其之间误差小于10%的A合并为同一类平均A值,平均A值由小到大分成五组以I-A,II-A,III-A,IV-A,V-A类别标志，见附录2。电缆造价类别与电缆型号对照表见附录3。五个组的平均A值代表型号数量不等的电缆单位造价，它们之间的偏差为18~125%。为了使电缆导体截面范围建立较好的线性关系，以平均A值对相应型号电缆的初始造价做线性调整。采用平均A值比用自身A值计算经济截面和经济电流密度所得结果只有小于3%很小的误差。1.2电缆在N寿命年期间发热损耗现值CJ这是计算电缆造价以外的运行费用，它与负载大小、年运行时间、电价、电缆截面、使用寿命期及资金贴现率等因素有关。(1)电缆在N经济寿命年运行的电能损耗费,折算到电缆购买日的现值:CJ=(I2max×R×L×Np×Nc/1000)×(τ×P+D)×[Q/(1+i/100)],(元)-------------------------------------------------------------------(3)式中:Q为计及N年负载增长、电价增长和贴现率的系数，Q=(1-rN)/(1-r)---------------------------------------------------------(4)其中r=[(1+a/100)2×(1+b/100)]/(1+i/100)----------------------------(5)(2)为方便于以后对不同截面损耗费用的一系列计算，将(3)式中除导体电流和电阻以外的所有参数以线损辅助量F来表示。令F=Np×Nc×(τ×P+D)×[Q/(1+i%)]/1000，(元/W)---------------(6)F总括了回路相数Np和Nc、电价P、D、最大负载损耗小时τ和现值系数[Q/(1+i%)]。此处采用我国常用的最大负载损耗小时(τ)法来计算线损。因此最大负载损耗小时τ需由已知的年最大负载利用小时Tmax和功率因数cosφ关系表中查出，见附录9。功率因数cosφ对经济电流范围和经济截面的计算结果影响很小，本手册采用该关系表的中间值cosφ=0.9，在Tmax=1000h至8500h范围取下τ值作为计算用数。按公式(6)便可算得Tmax/τ范围内的线损辅助量F(见附录8),它在经济电流范围和经济电流密度计算过程是经常使用的中间量值。在绘制经济电流密度j曲线中习惯用Tmax而不用τ来表示。不同行业的Tmax可从现成统计资电线电缆://www.hncablew.com://www.xlhqly.com://www.hncables.com5料查出(见