电缆选型手册.docx

1、电缆选型手册一、 概述 2二。 范围 2三。 参考标准及参数取值依据 3 四. 符号说明34五、 IE 2873-2/95标准电力电缆截面经济最佳化计算方法得应用-1六。电力电缆经济截面最佳化数据查找得使用方法1112七。 电缆经济截面与发热截面总费用比较及投资回收年计算 1215八。经济截面得校验条件1617附录1 铜芯电力电缆综合造价统计表 1-19附录2 电缆造价类别得平均A值20附录电缆型号与电缆造价类别对照表20附录4-铜芯电力电缆经济电流范围(IA类别)23附录-2铜芯电力电缆经济电流范围(I-类别) 4-26附录43 铜芯电力电缆经济电流范围(IIIA类别)27-29附录4-4

2、铜芯电力电缆经济电流范围(IA类别)0-32附录45 铜芯电力电缆经济电流范围(VA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) 6-0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4附录8 损耗费用辅助量FTmaxP关系得统计值 4附录9最大负载利用小时Tax与最大负载损耗小时与cs得关系附录10不同行业得年最大负载利用小时Tmax,()44九. 参考资料44 电力电缆经济选型实用手册一。概述导体得经济电流密度就是选择导体得必要条件之一。当选择导体得诸多技术条件(如发热温升、机械强度及电压降要求等)得到控制或改善时,往往就是经济电流密度起

3、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得技术经济意义。过去,在计划经济得条件下,工程设计往往偏重技术、轻视经济;重视初投资,忽视长期运行得经济性。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得发展时期,工程投资方与经营方都越来越注重投资效益与运营效益。追求工程建设整体得、长远得合理性,倡导基建优化设计。而导体得经济电流密度正就是这种优化设计得内容之一。传统得设计方法按载流量选择导体截面时只计算初始投资,导体得截面选择过小,将增加电能得损耗;选择得过大,则增加初始投资。研究与确定导体电流密度得目得,就就是在已知负荷得

4、情况下,选择最佳得导体截面;或就是在已选定导体截面得情况下,确定经济得负荷范围,以寻求投资得最优方案,取得最理想得经济效益。 本实用手册应用IC 287-3-/195电力电缆尺寸得经济最佳化标准与方法,采用我国常用得铜芯聚氯乙稀绝缘聚氯乙稀护套(PVC绝缘)与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,统计与汇集了为计算电缆系列截面得经济电流范围、经济截面与电缆经济电流密度所需资料,可供电气设计人员与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、7/0V及.61、0V中低压等级铜芯电力电缆得经济选择、电缆类型为铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯

5、护套电力电缆(V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得三芯、四芯及五芯,非等截面得四芯及五芯。2.按照EC272/995国际标准,导体截面经济选择只计及发热损耗,不考虑电压有关得损耗,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IEC 287-/995电力电缆截面得经济最佳化。国家标准GBT1685、-200 等效于IE 6036455:199 建筑物电气装置电气设备得选择与安装布线

6、系统载流量以及GB 50219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得数据、低压电力电缆出厂价格根据北京工程造价信息200年第期、中压电力电缆价格及中低压电缆敷设综合费用根据西北电力设计院18年及东北电力设计院201年得专题报告导体得经济电流密度资料。四、符号说明本手册使用得符号及其量值说明如下:A 与导体截面有关得单位长度成本得可变部分 (造价费用斜率) 元/m。m2 B 邻近效应、集肤效应得综合系数- 与敷设条件等有关得单位长度成本得不变部分 元T 电缆系统总成本(总费用)元 Imax 最大负载电流A L 电缆截面某段长度mCJ 年期间内电缆

7、导体发热损耗费用得现值元 N 电缆使用得经济寿命期 年 p 每回路相导体数目Nc传输同型号电缆与负载值得回路数目 - P电价,电度电费元/kWD 每年最大需量电费元kW年 F 由公式(6)定义得辅助量(线损辅助量)元/WQ 由公式()定义得辅助量r 由公式()定义得辅助量 -a Iax得年增长率 b电价P得年增长率,不计及通货膨胀 i计算现值用贴现率 CI 拟确定某段长度得标准截面规格得初始费用元CI1 最接近某段长度较小标准截面规格得初始费用元I2 最接近某段长度较大标准截面规格得初始费用 元 R 拟确定电缆截面规格得单位长度交流电阻/k R最接近较小标准截面规格得单位长度交流电阻/2 最接

8、近较大标准截面规格得单位长度交流电阻/m Ta 最大负载利用小时 h 最大负载损耗小时 hS 电缆导体截面mm2Sec 电缆导体得经济截面mm 导体2下得电阻率。m 20 导体0下得电阻温度系数 1/ m 导体平均运行温度温度及B系数得综合系数 - T 投资回收年 年五.E287-/195标准电力电缆截面经济最佳化计算方法得应用 1.电缆得总费用。总拥有费用法(TOC ,Ttl Ownig Cst)就是全面评价电气装置能效费用得方法,包含:初始投资(采购及安装费用)及其寿命期运行费用得两个部分、其表达式如下: 总费用 T=C+CJ-(1)式中:I 所安装得电缆造价(初始投资), 包括电缆购置费

9、及敷设安 装费用,(元) 等效于电缆购买时得线路损耗费用,即电缆年经济寿命期发热损耗费用现值,(元)、1、 电缆初始投资C包括电缆出厂价及敷设费用(附录),敷设费用以综合造价系数来折算,综合造价系数计及电缆得运输,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、以下用单位长度与截面有关系得投资费用斜率来表示,又叫做投资费用得可变部分A值。各种类型电缆得A值因价格不同而异,为求得各类型电缆截面与投资得线性关系,其斜率A(以下简称A值)按下式计算: A(截面S2电缆得初始投资-截面1电缆得初始投资)(截面S-1),(元/。mm2) -(2)对于每一种型号电缆,都存在各自变化幅度不大得

10、系列截面斜率A。本手册共统计2种型号电缆得A值,将其之间误差小于10得A合并为同一类平均A值, 平均A值由小到大分成五组以IA,I-A,III, IV, 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、 五个组得平均A值代表型号数量不等得电缆单位造价,它们之间得偏差为18125%。为了使电缆导体截面范围建立较好得线性关系,以平均A值对相应型号电缆得初始造价做线性调整。采用平均值比用自身A值计算经济截面与经济电流密度所得结果只有小于3%很小得误差。1.2 电缆在N寿命年期间发热损耗现值CJ 这就是计算电缆造价以外得运行费用,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

11、现率等因素有关、() 电缆在经济寿命年运行得电能损耗费,折算到电缆购买日得现值: CJ=(I2maxRLpNc 100) (P+D) /(+ i100), (元)- (3)式中: Q为计及年负载增长、电价增长与贴现率得系数,Q(rN)/ (r)-()其中 r=(1a0)2(+b/100)/(1+ i/100)-() (2) 为方便于以后对不同截面损耗费用得一系列计算,将(3)式中 除导体电流与电阻以外得所有参数以线损辅助量来表示。令F=NpNc( +D) Q/ (1+ )/00,(元/W)-(6) F总括了回路相数N与Nc、电价、最大负载损耗小时与现值系数/ (1+%)。 此处采用我国常用得最

12、大负载损耗小时()法来计算线损。因此最大负载损耗小时需由已知得年最大负载利用小时Ta与功率因数cos关系表中查出,见附录9。功率因数cos对经济电流范围与经济截面得计算结果影响很小,本手册采用该关系表得中间值os=0。9,在max=1000h至85范围取下值作为计算用数、按公式(6)便可算得Tmax/范围内得线损辅助量F(见附录),它在经济电流范围与经济电流密度计算过程就是经常使用得中间量值。在绘制经济电流密度j曲线中习惯用Tmax而不用来表示、不同行业得max可从现成统计资料查出(见附录0)。公式(6)得线损辅助量算式中现值系数/ (1+ %)得参数:a, b, i, 与均系根据国家电力公司

13、经济研究中心近年提供得数据,即=, b=%,i=1,=0年, 按公式()算出 r=0。92,进而算得Q与现值系数Q / (1+ i %)=1、2。这样,总费用得计算式简化为:CT= I I2axR,(元)-(7)、系列标准截面中每一导体经济电流范围得算法原理:电缆系列截面得经济电流范围就是在总费用相等与敷设条件相同得 条件下取得。计算公式可以有两种表达方式:一种就是按总费用计算式通过输入电缆初始投资与电缆线路电阻等参数来计算电流范围(IEC表达方式),另一种就是通过输入单位造价平均值,电缆截面S与导体电阻率等参数替代第一种公式原形计算。2、1第一种计算得表达式:每一线芯截面都有一个经济电流范围

14、,按电缆相邻线芯截面总费用相等为条件,其低限值与高限值分别由下列公式给出: Iax(低限值) =(CI C)/(F L (R1R)0.5-(8) Im(高限值)=(I I)/(F L (R)、-()式中:CI拟确定某段长度电缆截面规格得初始费用,(元)R拟确定电缆截面规格得单位长度交流电阻,(/km) CI1最接近某段长度较小标准截面规格得初始费用,(元) R1 最接近较小标准截面规格得单位长度交流电阻,(/km)I2 最接近某段长度较大标准截面规格得初始费用,(元) R2最接近较大标准截面规格得单位长度交流电阻,(/km)确定电缆截面规格某段长度,(km)。2 第二种表达式:为便于对每一线芯

15、截面经济电流范围得计算,原理不变,将电缆造价平均A值替代CI以及电阻率除以截面替代电阻来表达。 因交流电阻R 2B1+20(m2) 106 / S,(/)令K=B1+20(m0),于就是交流电阻R=20K16 /S,(/m)式中:20 为铜导体直流电阻率,0=18、3510-, (.m) B为综合邻近效应、集肤效应得系数,取V型与YJV型电缆得B平均值。6。 20为铜线20得电阻温度系数等于0。009,(/) m为导体温度,在经济电流运行时导体温度可降低,m=40、(IEC推荐)代入相关参数,取得K 、05。将A、与20替换()()式中得CI与R、公式经整理后,可得经济电流范围高低限值得另一表

16、达式: Imax(低限值)=(S1 S) F0、0199。5-(10) mx(高限值)A(S2S) 、9、5-()3.给定负载电流下经济截面得算法原理:计算以给定负载电流下电缆总费用为最小时得截面,公式演算如下。 电缆总费用按公式(7)可写成以导体截面S为函数得表达式: CT(S)=CI(S) +I2xR(S) L,(元)-(2)3。1 CI(S)以上述不同电缆类型初始投资推导为线性模型得A值表示: CI(S)= L(+C)式中: -成本得可变部分(元/m。m),各型电缆可取平均A值; S导体截面(m2); C-成本得不变部分(元); -电缆长度(m)。3。2 交流电阻以导体截面S得函数式表示

17、: (S) =20B10(m2)106 / S,(m)3.3 总费用为最小时得经济截面Sc可通过以总费用公式(12)对截面S求导,并令其为零取得: Sec = I2maxF20B1+20(m-20) 106 / 0。5 , (mm)-(3) 式中:20、2、 、B与K得取值与上节相同,代入公式(13)整理后可得经济截面: Sec= IxF.0199 A0、,(m2) -(1)、电缆导体经济电流密度得算法 电力电缆经济电流密度得计算方法很多,例如年费用最小法,计算费用法,返本期法与财务表报法等,但因出发点不同,各个国家得各部门都采用不同得计算方法。以上C 287-3-标准得两种计算方法实际上已表

18、述了电缆经济电流密度得内容,因为经济电流密度就就是流过经济截面中电流得密度、4.1经济电流密度得算式:j Imax / Sec(A/mm) 将公式(13)得Sc代入上式,得: j=max/ Imax20B+20(m20)0 A0.5 或公式(14)得ec代入上式,得: = A 0。190。(Amm2)-(15) 为求电缆得经济电流密度,只需代入电缆造价平均A值与Ta小时下得F值(设定不同得电价条件), 便可求得Tmx与j得关系数据与曲线。本手册收集28种常用得中低压电力电缆造价(附录1)合并为种类别得平均数值(见附录)。由公式(15)计算不同电价(设P0。1。0元/Wh)5种类别28种常用得中

19、低压电缆得经济电流密度数据及曲线(见附录5)。. 各参数对经济电流密度得影响 由经济电流密度j得算式(15)可见,经济电流密度j与A值开方成正比,A得增加表明电缆投资增加,j便应该增大,即要求采用较小截面就是经济得(为要求投资回收年不因此而增长)。j与值开方成反比,就是Tmax与P得中间辅助量值,F增大相当于运行时间加长或电价增加,应该减小, j减小就就是要使截面加大使损耗费用减小才经济、 不可能对每一种型号电缆都分别给出它们得经济电流密度,只能按不同类型电缆A得大小分组合成得平均A值来设置,虽存在一定误差,在mx不变得情况下平均值开方得差值控制j之间得差值范围, 而平均A值与其组内各型电缆本

20、身值得误差范围从0.8%不等,影响j得误差小于3就是允许得。 考虑我国地区电价差别较大, 电价P对j得影响偏差宽度不等,低电价影响j得宽度比高电价大,可以控制j之间得差值105来确定P值, 附录5列出得经济电流密度Tmaxj曲线就是以电价整数P0.2、0。3、0.4、0。5、0。、1。0元/kh范围,在两电价数值间得实际电价可在曲线间按插入法就近取值,由于高电价中得误差所影响最终经济截面得选择很小,可不于计较。必要时(例如电价超出所列范围很大)仍可按计算公式修改线损辅助量F值来补充新电价条件下得j值、5.电力电缆截面经济最佳化计算方法举例以上电力电缆截面经济最佳化得三种计算方法,简单易行,只要

21、代入相关参数(大多已汇集在附录中)就可取得所需结果。举例如下:5、1 题1: 计算V-1型30m2电缆导体得经济电流高低限值范围。假设条件:Tmax=000h, 电度电价P=0。元/kWh,L= 1km,电缆为明设。已知:由附录1查得V-1型电缆数据:3m2,3mm2,70mm2初始投资CI每公里分别为5418元,793元,0193元,导体交流电阻R由附录6查得每公里分别为0。566, 0、3, 0。28。 由附录查得线损辅助量系数F65、60元/W。解:(1) 35m2电缆导体得经济电流高低限值范围由上列参数代入公式(8),()计算:Imax(低限值)=(793-5418)/(65、61(0

22、.5660、397)0、5=40AImax(高限值)=(109374993)/(65。1(、390。284)0.5=593A50mm2截面得经济电流低限就是35mm2截面经济电流得高限, 50m2截面得经济电流高限就是0mm截面经济电流得低限。 ()同上,用(0),(1)公式计算,由附录2、3查VV型电缆为I-A类别,其=1.05元/m。m2,计算结果与(1)相同、Ima(低限值)1。305(503)/ (65、099)0. 1。A Imax(高限值)=1。35 (5070) / (65、6.019)0。59.1 (3)查附录4得电力电缆经济电流范围数据表,可直接得到Imx范围为4259A与(

23、1)或(2)相同数值、2 题2: 计算一路VV-1型电缆负载电流Ia=10A得经济截面,电缆长度为1km(假设不计较电压损失)。假设条件:ma5000,电度电价0.5元/kWh。 解: 由附录2、3查V1型电缆属IA造价类别,其平均A值.05(元/m。m2),附录8查F=。(元/W)。将相关数据代入公式(14),电缆经济截面为: Sc= 00265、60、0199 / 1。300、 =10.0mm因为由计算公式得出得截面数不可能正好等于一个标准截面,一般宜选用小于计算值得标准截面 mm2。如需要精确计算,也可由公式()计算总费用大小来确定。此时还需查电缆得单位长度造价(附录1)与截面得交流电阻

24、(附录)。 CT5=13371+10020、20965。6=27022元 CT120=16633+1020、1665、=2753元比较总费用得计算结果,最经济得截面应就是95 2。、3题3: 题同5。例,用经济电流密度选择电缆截面。解: 由经济电流密度数据表或曲线(附录5)查:当Ta=500, 电缆为IA类别,A=1.35元m。m2, 得j=1/mm, 对于 Iax=100A, 经济截面 =100/1、100 mm2, 同样仍按5、2题选小得原则,选用95 m2。5.4 题4:如何修改经济电流密度、当要求电价P=0。5元kWh, Ta6500h, 采用得电缆为JV0k,求经济电流密度。解: (

25、1)查附录,设os0.,当Tma=50h,得=5100h,(2)代入公式(6):=pN(P+) / (1+ i )/0,(元/W),假设公式()得其她条件不变,即Np,c=, D=25元/kW,现值系数Q/ (1+i %)=11.2, ()新得F=3(500。8552)11。21000 =。1元W,(4)查附录2、3,JVkV属电缆造价IIA类别,其平均A值=1.59 元/m、m2, (5)修改新得经济电流密度, 代入F与A于公式(15),当Tmax=50h, j F0。019.=1。598 / 5。10。01990.5=72A/m6、 总结经济截面最佳化得计算方法 综上所述,电力电缆经济电流范围、经济截面与经济电流密度得计算公式就是很简捷得,从这些计算公式可见,只要输入以下必要得参数进行计算就可获得所需数据: (1)不同型号电缆得平均A值(由附录3先查出电缆造价类别,由附录2即得平均A值)。例如VV-1(S)型电缆得造价类别为I-,其平均A值等于1、305元/m、mm2。 (2)电缆线损辅助量F,就是计算过程得中间值,由不同得年运行最大负载利用小时Tmax(计算过程用负载损耗小时)与不同得电费价格P计算确定。在计算经济电