电力电缆截面选择方法的发展与应用

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1、电力电缆截面选择方法的发展与应用摘要：文章分析介绍了按经济电流选择电力电缆截面的经济选型方法，并通过具体实例分析，对经济电流和经济截面如何进行选择及相关问题进行了分析。指出按经济电流选择电缆截面的方法可起到节约能源、改善环境、提高电力运行可靠性等多方面作用，应积极广泛推广该技术的发展与应用。　　关键词：电力电缆；经济电流；经济截面；经济选型 　　电力电缆截面选择是一个大家十分关心的问题，因为它是电气（供配电）设计的主要内容之一。传统的电缆截面选择方法是按技术体选择，可分为4类：①按允许发热条件选择,

2、也就是按允许载流量选择；②按允许电压损失校验；③按短路热稳定校验；④按保护灵敏度校验。另一种电缆截面选择方法是按经济电流选择，过去由于缺乏基本数据，设计人员难以在这方面着手，长期没有很好解决。　　我国成为WTO成员国之后，电气设计领域也要与国际接轨，陆续等同、等效采用国际标准来充实或替代原有标准。在电力电缆截面选择标准方面，近年来有两大发展，一是低压电缆的载流量国家标准（GB/T1689515—2002）问世了。它等同采用了IEC60364-5-523—1999，从2003年3月1日开始实施，这个标准的

3、问世，填补了我国此领域长期缺乏国家标准的空白。二是推广应用IEC287-3-2—1995《电力电缆截面的经济最佳化》，也就是经济选型。1　经济选型的概念　　按经济电流选择电力电缆截面的方法是经济选型。所谓经济电流是“寿命期内，投资和导体损耗费用之和最小的适用截面所对应的工作电流”。　　按载流量选择线芯截面时，只计算初始投资；按经济电流选择线芯截面时，除计算初始投资外，还要考虑经济寿命期内导体损耗费用，二者之和应最小。当减小线芯截面时，初始投资减少，但线路损耗费用增加；反之，增加线芯截面时，线路损耗减少

4、，但初始投资增加。某一截面区间内，二者之和总费用最少，就是我们追求的目标——经济选型。　　有几点需要加以说明：①线芯截面选择时，技术和经济是一件事情的两个方面，相互依存。②经济截面和经济电流都是有一定范围的，因为电缆线芯截面是非连续的。图1给出了VV-1电缆线芯截面与总费用的关系曲线。图1中，曲线2代表初始费用，它包括电缆及附件与敷设费用之和。当截面增大时，投资费用随之增大。曲线3代表损耗费用，当截面增大时，损耗减少，损耗费用随之减少。曲线1代表总费用，是曲线1、2的叠加。曲线1的最低点就是总费用最少的

5、一个截面80mm2。显然，选择70～95mm2它的总费用TOC都非常接近最经济截面80mm2，因此，经济截面是一个区间。同样，经济电流也有一定范围。③在经济截面的范围内，可选择较小截面。 1—总费用；2—初始费用；3—电能损耗费图1　VV-1电缆线芯截面与总费用的关系　　2　推广经济选型的原因　　按经济选型来确定电缆截面，可以节约电力运行费用和总费用，可以节省能源、改善环境，还可以提高电力运行的可靠性。我国在两网改造之前，农村电网的线路损耗达20%～30%，城市线损也在10%以上。全国装机容量已超过

6、3亿kW，也就是说，电厂发出的电能有数千万千瓦白白地消耗在电网中。目前，我国已进入市场经济的发展时期，工程投资越来越注重整体和长远的经济性。因此，经济选型必须提到议程上来了。　　3　历史回顾　　1881年英国人Cord首先提出电缆经济截面的概念。1989～1991年Parr提出了较为完整的经济截面和经济电流的概念和计算方法。在上述基础上，IEC制定了《电力电缆线芯截面的经济最佳化》标准IEC287-3-2—1995。20世纪50年代，前苏联也进行了电力传输最佳经济截面的研究，但局限于高压架空线范畴。2

7、0世纪50年代，我国也开始研究这一课题。80年代初，原水电部给出了架空导线的经济电流密度数据，但也局限于高压线路，中、低压线路不使用，也没有电缆线芯的经济电流和经济截面数据。1994～1995年的电力工程电缆设计规程GB50217—1994中提出“宜选择经济截面，可按年费用支出B最小原则”，并给出了B=0.11Z+1.11N的计算公式，式中Z为投资，N为年运行费。但是存在2个问题：①年运行费N的计算涉及许多因素，没有提供这些数据，实际上无法进行计算；②该规程限定“较长距离的大电流回路或35kV以上高压

8、电缆，当符合载流量、电压损失、热稳定等技术条件时，宜选择经济截面”。这条限定是不恰当的。根据统计，我国实际使用的35kV及以下的电缆约占电缆总量的85%。很显然，针对15%的电缆进行经济核算，必定是事倍而功半。最近，该规范正在组织修订，笔者也诚恳地提出意见和建议，受到了编写单位的高度重视。　　4　IEC标准中关于导体经济电流和经济截面选择的原理和方法简介　　4.1　总费用最小法则　　CT=CI+CJ　　　　式中，CT为总费用；CI为