配电电缆截面选择的经济技术 1 点击：826 | 回复：20
发表于：2007-08-28 13:32:00
楼主
配电电缆选择时，通常是根据敷设条件确定电缆型号，而后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，它所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。本文将利用补偿年限回收方法对这个问题加以讨论，通过定量分析计算即经济技术比较来寻求具有最佳经济效益的选择方案。
1.经济技术分析的方法
对工程经济效益的分析方法通常有：
（1）补偿年限法；
（2）年总费用法；
（3）财务报表法等。
偿还年限法是直接比较两个技术上可行的方案在投资和年运行费上的差值，并算出投资高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，其目的是找出最佳方案。
如方案Ⅰ的投资F1低于方案Ⅱ的投资F2，而方案Ⅰ的年运行费Y1高于方案Ⅱ的年运行费Y2.这时应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偿还年限N.
N＝（年）
如果年值较小：如只二、三年，则显然初投资高的方案经济。若N值较大，如十年左右，即偿还年太长，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的确定标准偿还年限NH.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N＜NH，则认为投资高的方案优于投资低的方案，若N＞NH，则相反。
2利用补偿年限法选择电缆截面
本节以380V动力配电电缆为例，取下列几种典型情况进行计算。
设回路负荷P1、P2、P3、P4其线路长度均为100m，计算电充（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，可选用VLV或VV型电力电缆直接埋地敷设。
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1所示。
在这里，为了简化计算，取负荷功率因数0.8，实际上一般情况下应好0.7，V用电设备组的cosΦ值都低于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。
上面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，适当地增大截面是否可行，加大几级截面才是最为经济合理的呢？
第二步：多种方案比较。
首先，对P1回路适当增大截面的几种可行方案进行比较：
方案1：按发热条件选截面，即3×2.5mm2；
方案2：按方案1再增大一级截面，即3×4mm2.
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，因截面加大对直埋或沟内敷设，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关系不大，这一项费用的差价所占比重较小，同样可以略去不计，于是：
方案1的初投资F1＝电缆单价×电缆长度＝3500元／km×0.1／km＝350元。
方案2的初投资F2＝电缆单价×电缆长度＝3800元／km×0.1／km＝380元。
方案1的年折旧费E1＝初投资F1×年折旧率＝350×0.030＝10.5，方案1年电能损耗费D1＝年电能消耗量×电度电价＝ΔAkwh×0.085.
式中：ΔA＝3I2ls×R0×L×τ×10－3kwh
R0——线路单位长度电阻（VLV－2.5mm2R0＝14.7／km）；
L——线路长度；
Ijs——线路计算电流；
τ——年最大负荷小时数，根据最大负荷，利用小时数T和功率因数查曲线得出，这里取T＝3000n及T＝2000n，则查出τ分别为：
T＝3000n τ＝2100n
T＝2000n τ＝1600n
于是：
（1）当T＝3000n、τ＝2100n时，方案1的年电能损耗费：
D1＇＝ΔA×0.085＝3×7.52×14.7×0.1×2100×0.085×10－3＝44元
（2）当T＝2000n、τ＝1600n时，方案1的年电能损耗费：
D1＇＝ΔA×0.085＝3×7.52×14.7×0.1×1600×0.085×10－3＝33.7元
方案1的年运行费Y1＝年折旧费＋年电能损耗费。
T＝3000n时Y1＇＝10.5＋44＝54.5元
T＝2000n时Y1＇＇＝10.5＋33.7＝44.2元
按与上面相同的方法可求得方案2的年运行费（计算略）：
T＝3000n时Y2＇＝11.4＋27.8＝39.2元
T＝2000n时Y1＇＇＝11.4＋21.2＝32.6元
1.经济技术分析的方法
对工程经济效益的分析方法通常有：
（1）补偿年限法；
（2）年总费用法；
（3）财务报表法等。
偿还年限法是直接比较两个技术上可行的方案在投资和年运行费上的差值，并算出投资高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，其目的是找出最佳方案。
如方案Ⅰ的投资F1低于方案Ⅱ的投资F2，而方案Ⅰ的年运行费Y1高于方案Ⅱ的年运行费Y2.这时应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偿还年限N.
N＝（年）
如果年值较小：如只二、三年，则显然初投资高的方案经济。若N值较大，如十年左右，即偿还年太长，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的确定标准偿还年限NH.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N＜NH，则认为投资高的方案优于投资低的方案，若N＞NH，则相反。
2利用补偿年限法选择电缆截面
本节以380V动力配电电缆为例，取下列几种典型情况进行计算。
设回路负荷P1、P2、P3、P4其线路长度均为100m，计算电充（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，可选用VLV或VV型电力电缆直接埋地敷设。
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1所示。
在这里，为了简化计算，取负荷功率因数0.8，实际上一般情况下应好0.7，V用电设备组的cosΦ值都低于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。
上面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，适当地增大截面是否可行，加大几级截面才是最为经济合理的呢？
第二步：多种方案比较。
首先，对P1回路适当增大截面的几种可行方案进行比较：
方案1：按发热条件选截面，即3×2.5mm2；
方案2：按方案1再增大一级截面，即3×4mm2.
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，因截面加大对直埋或沟内敷设，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关系不大，这一项费用的差价所占比重较小，同样可以略去不计，于是：
方案1的初投资F1＝电缆单价×电缆长度＝3500元／km×0.1／km＝350元。
方案2的初投资F2＝电缆单价×电缆长度＝3800元／km×0.1／km＝380元。
方案1的年折旧费E1＝初投资F1×年折旧率＝350×0.030＝10.5，方案1年电能损耗费D1＝年电能消耗量×电度电价＝ΔAkwh×0.085.
式中：ΔA＝3I2ls×R0×L×τ×10－3kwh
R0——线路单位长度电阻（VLV－2.5mm2R0＝14.7／km）；
L——线路长度；
Ijs——线路计算电流；
τ——年最大负荷小时数，根据最大负荷，利用小时数T和功率因数查曲线得出，这里取T＝3000n及T＝2000n，则查出τ分别为：
T＝3000n τ＝2100n
T＝2000n τ＝1600n
于是：
（1）当T＝3000n、τ＝2100n时，方案1的年电能损耗费：
D1＇＝ΔA×0.085＝3×7.52×14.7×0.1×2100×0.085×10－3＝44元
（2）当T＝2000n、τ＝1600n时，方案1的年电能损耗费：
D1＇＝ΔA×0.085＝3×7.52×14.7×0.1×1600×0.085×10－3＝33.7元
方案1的年运行费Y1＝年折旧费＋年电能损耗费。
T＝3000n时Y1＇＝10.5＋44＝54.5元
T＝2000n时Y1＇＇＝10.5＋33.7＝44.2元
按与上面相同的方法可求得方案2的年运行费（计算略）：
T＝3000n时Y2＇＝11.4＋27.8＝39.2元
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