电线电缆的选型手册.docx

1、电线电缆的选型手册一.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

2、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，贝吐曾加初始投资。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IEC 287-3-2/1995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

3、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二芯、 四芯及五芯，非等 截面的四芯及五芯。2 按照IEC 287-3-2/1995国际标准，导体截面经济选择只计及发 热损耗，

4、不考虑电压有关的损耗，也不包括诸如维修等因素。.参考标准及参数取值依据国际电工委员会标准IEC 287-3-2/1995电力电缆截面的经济最佳化国家标准 GB/T16895.15-2002 等效于 IEC 60364-5-523:1999 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 GB 50217-94 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

5、 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.mm2邻近效应、集肤效应的综合系数电缆截面某段长度CJ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由公式定义的辅助量 -r由公式定义的辅助量 -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

6、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Q /kmR1最接近较小标准截面规格的单位长度交流电阻Q /kmR2最接近较大标准截面规格的单位长度交流电阻Q /kmTmax最大负载利用小时 hT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 mm2p 20导体20C下的电阻率Q .ma 20导体20r下的电阻温度系数1/r0 m导体平均运行温度 rK温度及B系数的综合系数-T投资回收年 年电缆选型手册下载-电力电缆经济选型实用手册WOR版本免费下载：点击进入下载电缆选型手册 1 .rarjinshian201

7、1-01-06 10:59金山综合社区中国电线电缆论坛提供免费下载http:/bbs.tianj in dia nlan. com概述-2 - 范H-2-3二参考标准及参数取值依据- 3四.符号说明.3-4五.IEC 287-3-2/1995 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

8、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FTmax-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t和cos的关系 43附录10 不同行业的年最大负

9、载利用小时Tmax,（h） 44九.参考资料 44jinshan 2011-01-06 11:00五.IEC 287-3-2/1995 标准电力电缆截面经济最佳化计算方法的应用1 .电缆的总费用。总拥有费用法（TOC ,Total Ow ning Cost）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 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

10、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%勺A合并为同一类平 均A值，平均A值由小

11、到大分成五组以l-A, ll-A, lll-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18125%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%艮小的误差。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

12、现值：CJ=(l2maxX RX LX NpX Nc /1000) x ( tX P+D)x 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/10 0)2 x (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=NpX Ncx ( tX P+D) X 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

13、t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(T )法来计算线损。因此最大 负载损耗小时t需由已知的年最大负载利用小时 Tmax和功率因数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 cos =0.9，在Tmax=1000h至 8500h范围取下t值作为计算用数。按公式(6)便可算得Tmax / t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t来表示。不同行业的Tmax可从现成统计资料查出(

14、见附录10)。公式(6)的线损辅助量F算式中现值系数Q / (1+ i %) 的参数：a, b, i, 和N均系根据国家电力公司经济研究中心近年提供的数据， 即a=0, b=2%, i=10%, N=30年，按公式算出r=0.927,进而算得Q和现值 系数Q / (1+ i %)=11.2 。这样，总费用的计算式简化为：CT= Cl + I2max x RX F，(元) (7)2. 系列标准截面中每一导体经济电流范围的算法原理：电缆系列截面的经济电流范围是在总费用相等和敷设条件相同 的 条件下取得。计算公式可以有两种表达方式：一种是按总费用计算式通过输入电缆 初始投资和电缆线路电阻等参数来计算

15、电流范围 (IEC表达方式)，另一种是通 过输入单位造价平均A值，电缆截面S和导体电阻率等参数替代第一种公式原 形计算。2.1第一种计算的表达式：每一线芯截面都有一个经济电流范围，按电缆相邻 线芯截面总费用相等为条件，其低限值和高限值分别由下列公式给出 ：lmax(低限值)=(CI - CI1)/(F x Lx (R1-R)0.5 (8)lmax(高限值)=(CI2 - CI)/(F x LX (R-R2)0.5 (9)式中：CI 拟确定某段长度电缆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，(Q /km)CI1最接近某段长度较小标准截面规格的初始费用， (元)R1 最

16、接近较小标准截面规格的单位长度交流电阻， (Q /km)CI2最接近某段长度较大标准截面规格的初始费用，(元)R2 最接近较大标准截面规格的单位长度交流电阻， (Q /km)L 确定电缆截面规格某段长度，(km)2.2 第二种表达式：为便于对每一线芯截面经济电流范围的计算， 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 R来表达。因交流电阻 R = p 20X BX 1+ a 20( 9 m - 20) X 106 / S，( Q/m)令 K=B1 + a 20( 9 m -20)，于是交流电阻 R = p 20X K X 106 / S，(Q /m)式中：P 20为铜导体直

17、流电阻率，p 20=18.35 X 10-9, ( Q .m)B为综合邻近效应、集肤效应的系数，取 VV型和YJV型电缆的B平均值=1.006。a 20为铜线20E的电阻温度系数等于0.00393,(/ C)Bm为导体温度，在经济电流运行时导体温度可降低，B m=40Co (IEC推荐)代入相关参数，取得 K=1.085。将A S和p 20替换(8)(9)式中的CI 与R。公式经整理后，可得经济电流范围高低限值的另一表达式：Imax(低限值)=A(S1 x S)/ F x 0.01990.5 (10)Imax(高限值)=A(S2 x S)/ F x 0.01990.5 (11)3. 给定负载电

18、流下经济截面的算法原理：计算以给定负载电流下电缆总费用为最小时的截面， 公式演算如下。电缆总费用按公式(7)可写成以导体截面S为函数的表达式：CT(S)=CI(S) + I2max x R(S)x Lx F,(元) (12)3.1 CI(S)以上述不同电缆类型初始投资推导为线性模型的 A值表示：CI(S)= L(A x S+C)式中： A-成本的可变部分(元/m.mm2),各型电缆可取平均 A 值； S-导体截面(mm2);C-成本的不变部分(元/m);L-电缆长度(m) o3.2 交流电阻以导体截面S的函数式表示：R(S) = p 20x Bx 1+ a 20( 9 m - 20) x 10

19、6 / S， (Q /m)3.3 总费用为最小时的经济截面 Sec可通过以总费用公式(12)对截面S求导，并令其为零取得：Sec = I2max X FXp 20X BX 1+ a 20( 9 m - 20) X 106 / A0.5 ,(mm2) (13)式中：p 20、a 20、9 m、B和K的取值与上节相同，代入公式(13)整理后可 得经济截面：Sec= I2max X FX 0.0199/ A0.5 ， (mm2) (14)4. 电缆导体经济电流密度的算法电力电缆经济电流密度的计算方法很多，例如年费用最小法，计算费 用法，返本期法和财务表报法等，但因出发点不同，各个国家的各部门都采用

20、不同的计算方法。以上IEC 287-3-2标准的两种计算方法实际上已表述了电缆 经济电流密度的内容，因为经济电流密度就是流过经济截面中电流的密度。4.1经济电流密度的算式：j= Imax / Sec(A/mm2)将公式(13)的Sec代入上式,得:j=lmax / I2max X FXp 20X BX 1+ a 20( 9m -20) X 106 / A0.5或公式(14)的Sec代入上式，得:j= A /F X0.01990.5(A/mm2)-(15)为求电缆的经济电流密度，只需代入电缆造价平均 A值与Tmax小时下 的F值(设定不同的电价P条件)，便可求得Tmax与 j的关系数据和曲线。本

21、 手册收集28种常用的中低压电力电缆造价(附录 1)合并为5种类别的平均A 数值(见附录2)。由公式(15)计算不同电价(设P=0.21.0元/kWh)5种类别28 种常用的中低压电缆的经济电流密度数据及曲线(见附录5)。4.2各参数对经济电流密度j的影响由经济电流密度j的算式（15）可见，经济电流密度j与A值开方成正 比，A的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是经济的（为要求投资回收年不因此而增长）j与F值开方成反比，F是Tmax 和P的中间辅助量值，F增大相当于运行时间加长或电价增加，j应该减小，j减小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

22、出它们的经济电流密度，只能按不 同类型电缆A的大小分组合成的平均 A值来设置，虽存在一定误差，在 Tmax 不变的情况下平均A值开方的差值控制j之间的差值范围，而平均A值与其组 内各型电缆本身A值的误差范围从0.58%不等，影响j的误差小于3%!允许 的。考虑我国地区电价差别较大，电价P对j的影响偏差宽度不等，低电 价影响j的宽度比高电价大，可以控制j之间的差值1015%来确定P值，附录 5列出的经济电流密度Tmax-j曲线是以电价整数P=0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、 1.0元/kWh范围，在两电价数值间的实际电价可在曲线间按插入法就近取值，由于高电价中的误差所影响最终经济截面的选

23、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的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的三种计算方法，简单易行，只要代入相关参数（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VV-1型3X 50 mm2电缆导体的经济电流高低限值范围。假设条件:Tmax=5000h, 电度电价P=0.5元/kWh,L= 1km,电缆为明设。已知：由附录1查得VV-1型电缆数据：3X 35mm2 3X 50mm2 3X 70mm2初始 投资CI每公里分别为55418元,74993元,101093元，导

24、体交流电阻R由附录6 查得每公里分别为0.566 Q , 0.397 Q , 0.284 Q。由附录8查得线损辅助量系 数 F=65.60 元/Wo解: （1） 3X50mm2电缆导体的经济电流高低限值范围由上列参数代入公式 （8），（9）计算：Imax(低限 值)=(74993- 55418)/(65.6 X 1X (0.566 -0.397)0.5=42.0AImax(高限 值)=(101093- 74993)/(65.6 X 1X (0.397 -0.284)0.5=59.3A50mm截面的经济电流低限是35mm截面经济电流的高限，50mm2截 面的经济电流高限是70mm截面经济电流的低

25、限。(2) 同上，用(10) , (11)公式计算，由附录2、3查VV-1型电缆为I-A 类别，其A=1.305元/m.mm2计算结果与(1)相同。Imax(低限值)=1.305 X (50 X 35) / (65.6 X 0.0199)0.5= 41.8 AImax(高限值)=1.305 X (50 X 70) / (65.6 X 0.0199)0.5=59.1 A(3) 查附录4的电力电缆经济电流范围数据表，可直接得到 Imax范围为4259A与 或 相同数值。5.2题2:计算一路VV-1型电缆负载电流Imax=100A的经济截面，电缆长度为 1km(假设不计较电压损失)。假设条件：Tma

26、x=5000h，电度电价=0.5元/kWh。解： 由附录2、3查VV-1型电缆属I-A造价类别，其平均A值=1.305 (元 /m.mm2),附录8查F=65.6(元/W)。将相关数据代入公式(14)，电缆经济截面 为：Sec= 1002 X 65.6 X 0.0199 / 1.3050.5 =100.0mm2因为由计算公式得出的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的标准截面 95 mm2如需要精确计算，也可由公式(7)计算总 费用大小来确定。此时还需查电缆的单位长度造价 (附录1)和截面的交流电阻(附录6)。CT95=133718+100X 0.209 X 65.6=27

27、0822 元CT120=166343+100X 0.166 X 65.6=275239 元比较总费用的计算结果，最经济的截面应是 95 mm25.3题3:题同5.2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Tmax=5000h,电缆为 I-A 类别，A=1.305 元/m.mm2,得 j=1.0A/mm2,对于 lmax=100A,经济截 面S=100/1.0=100 mm2,同样仍按5.2题选小的原则，选用 95 mm25.4题4:如何修改经济电流密度。当要求电价P=0.85元/kWh, Tmax=6500h,采 用的电缆为YJV-10kV,求经济电流密

28、度。解： 查附录 9,设 cos巾=0.9，当 Tmax=6500h得 t =5100h,(2) 代入公式(6) : F=Np NcX ( tX P+D)X Q / (1+ i %)/1000 ,(元/W),假设公式(6)的其他条件不变，即 Np=3, Nc=1, D=252元/kW,现值 系数Q / (1+ i %)=11.2,(3) 新的 F=3X (5100 X 0.85+252) X 11.2/1000 =154.1 元/W,(4) 查附录2、3，YJV-10kV属电缆造价II-A类别，其平均A值 =1.598 元/m.mm2,jinshan 2011-01-06 11:01八.经济截

29、面的校验条件校验条件的详细计算应参见有关电气设计手册。1. 短路电流热稳定计算电缆最小截面Smi n=IZX (t)0.5 /C式中 IZ 短路电流周期分量有效值，At 短路切除时间，sC 热稳定系数， 对于铜芯PVC色缘电缆C=114铜芯交联聚 乙稀绝缘电缆C=1372. 电缆线路电压损失公式：以线路电压损失百分数表示 U%=1.732 I x LX （Rcos + Xs in ）/ 10 x UL式中 I 负荷计算电流， AL 线路长度， kmUL 线路标称电压，kVR、X三相线路单位长度的电阻和感抗，Q /km（R, X值见附 录6）Cos功率因数配电线路正常和非正常的电压降，一般需根据线路所在系统的具体情 况，由负载对电压的不同要求确定，配电线路一般要求是 U%P大于6-8%,对于电动机直接起动的电压损失限值取决于用户按技术条件要求 ，一般为5%偶然起动15%3. 接地故障电流灵敏度校验按照低压配电设计规范不同的接地型式要求做。如 TN系统需计算线路负载端单相短路电流，以校验线路电源处安装的断路器切断该单相短 路电流的灵敏度。4. 按发热允许电流选择电缆截面时，考虑多根电缆成束敷设时载流量计入降 低系数后的截面。降低系数值另查标准或手册。5 校验举例 以工厂低压异步电动机配电为例，一台给水泵电动机功率37kW额定电流71.4A,起动电流469A，低压馈线断路器整定电流