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电力电缆截面选择

电力电缆截面的选择

电力电缆截面

1电力电缆缆芯截面选择的基本要求。

1.1最大工作电流作用下的缆芯温度，不得超过按电缆使用寿命确定的允许值。

持续工作回路的缆芯工作温度,应符合附录A的规定。

1.2最大短路电流作用时间产生的热效应，应满足热稳定条件。

对非熔断器保护的回路，满足热稳定条件可按短路电流作用下缆芯温度不超过附录A所列允许值。

1.3连接回路在最大工作电流作用下的电压降，不得超过该回路允许值。

1.4较长距离的大电流回路或35kV以上高压电缆，当符合上述条款时，宜选择经济截面，可按“年费用支出最小”原则。

1.5铝芯电缆截面，不宜小于4。

1.6水下电缆敷设当需缆芯承受拉力且较合理时，可按抗拉要求选用截面。

2对10kV及以下常用电缆按持续工作电流确定允许最小缆芯截面时，宜满足附录B电缆允许持续载流量（建议性基础值）、以及由附录C按下列使用条件差异影响计入校正系数所确定的允许载流量。

（1）环境温度差异。

（2）直埋敷设时土壤热阻系数差异。

（3）电缆多根并列的影响。

（4）户外架空敷设无遮阳时的日照影响。

3不属于本规范第2条规定的其他情况下，电缆按持续工作电流确定允许最小缆芯截面时，应经计算或测试验证，且计算内容或参数选择应符合下列规定：

（1）中频供电回路使用非同轴电缆，应计入非工频情况下集肤效应和邻近效应增大损耗发热的影响。

（2）单芯高压电缆以交叉互联接地当单元系统中三个区段不等长时，应计入金属护层的附加损耗发热影响。

（3）敷设于塑料保护管中的电缆，应计入热阻影响；排管中不同孔位的电缆还应分别计入互热因素的影响。

（4）敷设于封闭、半封闭或透气式耐火槽盒中的电缆，应计入包含该型材质及其盒体厚度、尺寸等因素对热阻增大的影响。

（5）施加在电缆上的防火涂料、包带等覆盖层厚度大于1.50mm时，应计入其热阻影响。

（6）沟内电缆埋砂且无经常性水份补充时，应按砂质情况选取大于2.0℃·m/W的热阻系数计入对电缆热阻增大的影响。

4缆芯工作温度大于70℃的电缆，计算持续允许载流量时，尚应符合下列规定：

（1）数量较多的该类电缆敷设于未装机械通风的隧道、竖井时，应计入对环境温升的影响。

（2）电缆直埋敷设在干燥或潮湿土壤中，除实施换土处理等能避免水份迁移的情况外，土壤热阻系数宜选取不小于2.0℃·m/W。

5确定电缆持续允许载流量的环境温度，应按使用地区的气象温度多年平均值,并计入实际环境的温升影响。

宜符合表5的规定：

电缆持续允许载流量的环境温度确定（℃）　　　　　　　　　　表5

电缆敷设场所

有无机械通风

选取的环境温度

土中直埋

埋深处的最热月平均地温

水　下

最热月的日最高水温平均值

户外空气中、电缆沟

最热月的日最高温度平均值

有热源设备的厂房

有

通风设计温度

无

最热月的日最高温度平均值另加5℃

一般性厂房、室内

有

通风设计温度

无

最热月的日最高温度平均值

户内电缆沟

无

最热月的日最高温度平均值另加5℃*

隧　道

有

通风设计温度

注：

当*属于本规范第4条

（1）项的情况时，不能直接采取仅加5℃。

6电缆通过不同散热条件区段时的缆芯截面选择，应符合下列规定：

6.1回路总长未超过电缆制造长度的情况：

（1）重要回路全长宜按其中散热较差区段条件选择同一截面。

（2）水下电缆敷设有机械强度要求需增大截面时，回路全长可选择同一截面。

（3）非重要回路，可对大于10m区段散热条件按段选择截面，但每回路不宜多于三种规格。

6.2回路总长超过电缆制造长度的情况，宜按区段选择相应合适的缆芯截面。

7对非熔断器保护回路，按满足短路热稳定条件确定允许缆芯最小截面时，可按附录D的规定计算。

8选择短路计算条件应符合下列规定：

（1）计算用系统接线，应采取正常运行方式，且宜按工程建成后5年以上规划发展考虑。

（2）短路点应选取在通过电缆回路最大短路电流可能发生处。

（3）宜按三相短路计算。

（4）短路电流作用时间，应取保护切除时间与断路器全分闸时间之和。

对电动机等直馈线，应采取主保护时间；其他情况，宜按后备保护计。

91kV以下电源中性点直接接地时三相四线制系统的电缆中性线截面，不得小于按线路最大不平衡电流持续工作所需最小截面；对有谐波电流影响的回路，还应同时满足所要求截面，且符合下列规定：

（1）以气体放电灯为主要负荷的回路，中性线截面不宜小于相芯线截面。

（2）除

（1）项规定的情况外，中性线截面可不小于50%的相芯线截面。

101kV以下电源中性点直接接地时配置保护接地线、中性线或保护接地中性线系统的电缆芯线截面选择要求。

10.1中性线、保护接地中性线的截面，应符合本规范第9条的规定；保护接地中性线截面，尚应按缆芯材质分别符合下列规定：

（1）铜芯，不小于10mm2。

（2）铝芯，不小于16mm2。

10.2保护地线的截面，应满足回路保护电器可靠动作的要求，且应符合表10的规定。

　按热稳定要求的保护地线允许最小截面（mm2）　　　　表10

电缆相芯线截面S

保护地线允许最小截面

S≤16

16＜S≤35

S＞35

S/2

11交流供电回路由多根电缆并联组成时，宜采用相同截面。

12电力电缆金属屏蔽层的有效截面，应满足在可能的暂态电流作用下温升值不超过绝缘与外护层的短路容许最高温度平均值。

摘要：

电力线路导线截面选择的原则仅按满足设计运行条件考虑，似不够全面。

本文在常规选择导线截面方法的基础上提出，电缆最佳截面应是使初投资和整个电缆经济寿命中的损耗费用之和达到最少的截面。

文中介绍的方法适用于各种电力线路。

关键词：

电力线路导线截面选择

1　概述

　　以往在选择配电电缆时，通常都根据敷设条件确定电缆型号，再按发热条件选择电缆截面，最后选出符合其载流量要求，并满足电压损失及热稳定要求的电缆截面。

　　若考虑经济效益，则电缆最佳截面应是使初投资和整个电缆经济寿命中的损耗费用之和达到最少的截面。

从这一点考虑选择电缆截面时，约需在按发热条件选出的截面基础上，再人为地加大4～5级截面，称此截面为最佳截面。

　　由于加大了电缆截面，提高了载流能力，使电缆的使用寿命得以延长；由于截面增大，线路电阻降低，使线路压降减少，从而大大提高了供电质量，电能损耗降低，使运行费用降低，这样，可保证在整个电缆经济寿命中总费用最低。

　　下面将用总拥有费用法来论证，电缆最佳截面应是在按常规方法选出的截面基础上，再加大4～5级。

　　以一陶器烘干器为例，其三相功率为70kW，供电电压为400V，电流为101A，线路长度为100m。

2　按发热条件选择电缆截面

　　根据敷设要求选用YJLV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为25mm2，此截面所允许的截流量为125A。

3　按总拥有费用法选择电缆截面

　　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。

　　总拥有费用C＝设备初投资+PV值

PV值称为现值PV值＝Q×年电能损耗费

　　本例设备初投资包括电缆价格加上敷设综合造价。

各种截面的电力电缆，长度为100m时的初投资见表1。

表1　各种截面电力电缆的初投资

电缆截面

电缆单价（元/m）

电缆价格（元）

敷设备综合造价（×105元）

初投资C

7.75

775

0.16

16775

9.17

917

0.16

16917

10.64

1064

0.19

20064

12.45

1245

0.19

20245

14.77

1477

0.19

23047

120

20.2

2020

0.22

24020

150

25.14

2514

0.25

27541

电缆初投资C＝电缆单价×电缆长度+敷设综合造价。

总拥有费用：

功率损耗P＝3Ｉ2r0l×10－3（kW），此处I＝101Ａ，l＝0.1km。

　　年电能损耗A＝Pτ（kWh），此处τ为年最大负荷损耗小时数，取τ＝4500h。

　　年电能损耗费Cf＝A×电能电价（元），取东北工业电能电价（0.398元/kWh）。

PV值（现值）＝Q×Cf（元），Q（现值系数）求法：

Q＝｛1-〔（1+a）/（1+i）〕n｝/（i-a）

　　式中i——年利率，i＝7%；

a——年通货膨胀率，a＝0；

n——使用年限，n＝20年。

代入Q式得

Q＝｛1-〔1/（1+0.07）〕20｝/0.07＝10.59

配电电缆的最佳经济截面S为120mm2，其总拥有费用最低。

随着电价的上涨，配电电缆的最佳截面将会变得更大。

配电电缆截面的经济性选择分析

来源：

中国论文下载中心 [06-02-2814:

32:

00] 作者：

佚名编辑：

studa9ngns

摘要：

本文通过偿还年限回收方法对配电电缆截面的经济性选择进行分析，以求得出最理想的截面选择方法，即通过经济技术比较来找出最佳经济效益的选择方案。

关键词：

电缆截面经济性分析选择

电气设计中选择配电电缆时，通常是根据敷设条件确定电缆型号，然后再根据常用数据选出适合其载流量要求并满足电压损失及热稳定要求的电缆截面。

用这种方法选出的截面，技术上是可靠的，工程投资也最低。

但是，这种选择结果是否合理呢？

我们知道，配电线路存在着电阻，它消耗浪费的电能是不可忽视的。

为了节约电能，减少电路电能损耗，可以考虑适当加大线路截面，而加大截面势必造成工程初投资的提高，下面我将通过偿还年限回收方法对这个问题进行论述，以求得出最理想的截面选择方法，即通过经济技术比较来找出最佳经济效益的选择方案。

1.1偿还年限经济技术分析法

对工程经济效益的分析方法有很多种，如：

（1）偿还年限法；

（2）等年度费用法；

（3）现值比较法等。

偿还年限法是直接比较两个技术上可行的方案在多长时间内可以通过其年运行费的节省，将多支出的投资收回来，它的目的就是找出最佳方案。

如果方案1的投资F1低于方案2的投资F2，而方案1的年运行费Y1高于方案2的年运行费Y2。

这时就要正确权衡投资和年运行费两个方面的因素，即应计算选择投资高的方案的偿还年限N。

N=（F2-F1）/（Y1-Y2）年（3）

如果年值较小，如只有二、三年，则显然初投资高的方案经济。

若N值较大，如十年左右，那就偿还年限太长，投资长期积压，初投资高的方案就不经济了。

因此，偿还年限法的关键在于合理地确定标准的偿还年限NH。

一般我国的电力设计通常取5-6年。

在方案比较时，把计算的偿还年限N与标准偿还年限NH作比较，若N=NH，则认为两个方案均可；若NNH，则相反。

1.2利用偿还年限法选择电缆截面

现以380V动力配电电缆为例，取一些典型情况进行计算（实例见附录图纸《商铺导线选择计算书》）。

设回路负荷P1、P2、P3、P4、P5的线路长度都为100m，计算电流（即线路长期通过的最大负荷电流）分别为7.5A、50A、100A、150A、210A，根据敷设要求，选用YJV电力电缆沿桥架敷设。

第一步：

查阅相关资料，按常规方法，即按发热条件选择电缆截面，并校验电压损失，其初选结果如表4所示。

为了简化计算，此表中数据是取功率因数0.8时计算得出的，实际上一般情况下用电设备的功率因数都低于0.8。

所以，实际的电压损失与计算值各有不同，但基本不影响对于截面的选择。

电缆参数初选结果表4

回路号

计算电流（A）

电缆截面（mm2）

载流量（A）

电压损失（△U％）

7.5

3X2.5

4.06

3X10

4.3

100

3X25

105

4.1

150

3X50

157

3.2

210

3X95

245

2.79

上表中电缆截面是按发热条件选取的，所选截面均满足电压损失小于5%的要求。

这种选择方案自然是技术上可靠，节省有色金属，初投资也是最低的。

但是，因截面小而电阻较大，投入运行后，线路电阻年浪费电能较多，即年运行费用较高。

那么，适当的增大截面是否能改善这种情况呢？

加大几级截面才最为经济合理呢？

第二步：

多种方案比较。

首先，对P1回路适当增加截面的几种方案进行比较：

方案1：

按发热条件选截面，即3X2.5mm2。

方案2：

按方案1再增大一级截面，即3X4mm2。

接下来分别计算两种方案的投资与年运行费。

为简化计算，仅比较其投资与年运行费的不同部分。

就投资而言，因截面加大对直埋敷设，除电缆本身造价外，其它附加费用基本相同，故省去不计。

年运行费用中的维护管理实际上也与电缆粗细无多大关系，可以忽略不计，折旧费也忽略不计，所以：

方案1的初投资F1=电缆单价X电缆长度=3500①元/kmX0.1/km=350元。

方案2的初投资F2=电缆单价X电缆长度=3800元/kmX0.1/km=380元。

方案1的年电能损耗费D1=年电能消费量X电度单价=△AkwhX0.8。

式中：

△A=3I2JS*R0*L*τ10-3kwh

R0-线路单位长度电阻（YJV-0.6/1KV-2.5mm2R0=9.16/km）；

L-线路长度；

IJS-线路计算电流；

τ-年最大负荷小时数，这里取3000h（按8小时计算）。

于是：

D1=△AX0.8=3X7.52*0.916*0.1*3000*0.8*10-3=37元

所以，方案1的年运行费Y1即是年电能损耗费37元。

按与上面相同的方法可求得方案2的年运行费（计算略）为30.7元。

显然，方案2投资高于方案1，但年运行费却低于方案1，其偿还年限N为：

N=（F2-F1）/（Y1-Y2）=（380-350）/（37-30.7）=4.7年

可见，偿还年限小于5年，说明方案2优于方案1，方案2的多余投资在3年左右就可通过节省运行费而回收。

也就是说，人为增加一级截面是经济合理的。

那么增大两或三级，甚至更多，其经济效果如何，是否更加经济？

下面作类似计算比较。

现在根据表5的结果，将方案3与方案2比较，方案3的投资高于方案2，但年运行费用少，其偿还年限为：

N’=（409-380）/（30.7-26）=6.17年

显然，因偿还年限超过标准偿还年限5年，故投资高的方案是

------------------------------------------------------

①因近来铜价不稳定，所以这里采用的是2004年铜价未涨时的电缆价格。

不合理的，即投资方案2优于方案3。

同样，方案4与方案3比较，方案4的偿还年限远远高于方案3的：

N’’=（499-409）/（26-21）=18年

P1回路电缆选择方案比较表5

回路号

电缆截面（mm2）

初投资（元）

年运行费

3X2.5

350

3X4

380

30.7

3X6

409

3X10

499

通过以上分析计算，最终可以确定方案2（即按发热条件选出截面之后，再人为加大一级）是该回路选择截面的最佳方案。

对其它P2-P5线路经过上述计算方法均可以得出同样结论，这里不再一一赘述。

因此，我认为在选择电缆截面时，按发热条件选出后，再人为加大一级，从经济学的角度看是明显有效益的；从技术角度看，增大电缆截面，线路压降减小，从而提高了供电质量，而且截面的增大也为系统的增容创造了有利的条件。

但是，当负荷电流较小（IJS<5A）时，通过计算可以发现：

没有必要再加大截面。

因为负荷电流较小，所产生的线路损耗也较小，增大截面而多投资的部分，需要5年以上才能回收，故此时只需按发热条件选择即可。

1.3总结

1.3.1按投资年限法选择电缆截面

首先，按发热条件选出允许截面，然后再加大一级，当负荷计算电流小于5A时就不必加大截面了。

当然，电压损失仍要计算，如损失超过允许的5%时，可以增大一级。

1.3.2线路长短与偿还年限无关

前面计算过程中为简化计算而把电缆长度均设为100m，实际上，线路长度对比较结果是没有影响的，下面把偿还年限公式展开：

N=[α2L/3I2JS*R10*L*τ*d10-3]-[α1L/3I2JS*R20*L*τ*d10-3]

其中：

L-线路长度（km）；

R10、R20-两种电缆单位长度电阻（Ω/km）；

d-电度单价（元/kwh）。

公式的分母、分子都有线路长度L，显然可以消掉。

因此，偿还年限的计算结果与电缆长度无关。

这一点很有意义，因为无论线路长短，都可以用该方法选择电缆导线的截面。

1　概述

　　若考虑经济效益，则电缆最佳截面应是使初投资和整个电缆经济寿命中的损耗费用之和达到最少的截面。

从这一点考虑选择电缆截面时，约需在按发热条件选出的截面基础上，再人为地加大4～5级截面，称此截面为最佳截面。

　　下面将用总拥有费用法来论证，电缆最佳截面应是在按常规方法选出的截面基础上，再加大4～5级。

　　以一陶器烘干器为例，其三相功率为70kW，供电电压为400V，电流为101A，线路长度为100m。

2　按发热条件选择电缆截面

　　根据敷设要求选用YJLV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为25mm2，此截面所允许的截流量为125A。

3　按总拥有费用法选择电缆截面

　　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。

　　总拥有费用C＝设备初投资+PV值

PV值称为现值PV值＝Q×年电能损耗费

　　本例设备初投资包括电缆价格加上敷设综合造价。

各种截面的电力电缆，长度为100m时的初投资见表1。

表1　各种截面电力电缆的初投资

电缆截面

电缆单价（元/m）

电缆价格（元）

敷设备综合造价（×105元）

初投资C

7.75

775

0.16

16775

9.17

917

0.16

16917

10.64

1064

0.19

20064

12.45

1245

0.19

20245

14.77

1477

0.19

23047

120

20.2

2020

0.22

24020

150

25.14

2514

0.25

27541

电缆初投资C＝电缆单价×电缆长度+敷设综合造价。

总拥有费用：

功率损耗P＝3Ｉ2r0l×10－3（kW），此处I＝101Ａ，l＝0.1km。

　　年电能损耗A＝Pτ（kWh），此处τ为年最大负荷损耗小时数，取τ＝4500h。

　　年电能损耗费Cf＝A×电能电价（元），取东北工业电能电价（0.398元/kWh）。

PV值（现值）＝Q×Cf（元），Q（现值系数）求法：

Q＝｛1-〔（1+a）/（1+i）〕n｝/（i-a）

　　式中i——年利率，i＝7%；

a——年通货膨胀率，a＝0；

n——使用年限，n＝20年。

代入Q式得

Q＝｛1-〔1/（1+0.07）〕20｝/0.07＝10.59

配电电缆的最佳经济截面S为120mm2，其总拥有费用最低。

随着电价的上涨，配电电缆的最佳截面将会变得更大。

电力电缆截面的优化选择

简介：

电力线路导线截面选择的原则仅按满足设计运行条件考虑，似不够全面。

本文在常规选择导线截面方法的基础上提出，电缆最佳截面应是使初投资和整个电缆经济寿命中的损耗费用之和达到最少的截面。

文中介绍的方法适用于各种电力线路。

关键字：

电力电缆导线截面选择

1　概述

　　若考虑经济效益，则电缆最佳截面应是使初投资和整个电缆经济寿命中的损耗费用之和达到最少的截面。

从这一点考虑选择电缆截面时，约需在按发热条件选出的截面基础上，再人为地加大4～5级截面，称此截面为最佳截面。

　　下面将用总拥有费用法来论证，电缆最佳截面应是在按常规方法选出的截面基础上，再加大4～5级。

　　以一陶器烘干器为例，其三相功率为70kW，供电电压为400V，电流为101A，线路长度为100m。

2　按发热条件选择电缆截面

　　根据敷设要求选用YJLV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为25mm2，此截面所允许的截流量为125A。

3　按总拥有费用法选择电缆截面

　　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。

　　总拥有费用C＝设备初投资+PV值

PV值称为现值PV值＝Q×年电能损耗费

　　本例设备初投资包括电缆价格加上敷设综合造价。

各种截面的电力电缆，长度为100m时的初投资见表1。

　　表1　各种截面电力电缆的初投资

电缆截面

电缆单价（元/m）

电缆价格（元）

敷设备综合造价（×105元）

初投资C

7.75

775

0.16

16775

9.17

917

0.16

16917

10.64

1064

0.19

20064

12.45

1245

0.19

20245

14.77

1477

0.19

23047

120

20.2

2020

0.22

24020

150

25.14

2514

0.25

27541

电缆初投资C＝电缆单价×电缆长度+敷设综合造价。

总拥有费用：

功率损耗P＝3Ｉ2r0l×10－3（kW），此处I＝101Ａ，l＝0.1km。

　　年电能损耗A＝Pτ（kWh），此处τ为年最大负荷损耗小时数，取τ＝4500h。

　　年电能损耗费Cf＝A×电能电价（元），取东北工业电能电价（0.398元/kWh）。

PV值（现值）＝Q×Cf（元），Q（现值系数）求法：

Q＝｛1-〔（1+a）/（1+i）〕n｝/（i-a）

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