维普资讯 http://www.cqvip.com 浅谈电源电缆选择与节能的关系 卓忠 （哈尔滨量具刃具集团有限责任公司，黑龙江哈尔滨１５００００） 摘要：通过偿还年限回收方法对配电电缆截面积的经济性选择进行分析，以求得出即节能又经济的最理想的截面选择方法，既通过经济技术 比较来找出最佳经济效益的选择方法。 关键词：电缆截面积选择；节能经济性分析；经济效益 １问题的提出 我们在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，然后再根据需用系数法或二项式法计算出负荷的计算电流，然后再按 选定电缆相应的载流量并满足电压损失及热稳定要求的电缆截面。一般来 说，用这种方法选出的截面，技术～ｌｚ是可靠的，工程投资也最低。但是，根据 多年设计经验认为这种选择结果并不一定在任何情况下都是最合理、最节 能的。 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。 ２偿还年限经济技术分析方法介绍 偿还年限法是通过比较两个技术上可行的方案，在多长时间内可以通 过其年运行费用的节省，将多支出的投资收回来，它的目的就是找出效费 比的最佳方案。 如果方案一的投资ｎ低于方案二的投资Ｆ２，而方案一的年运行费Ｙｌ 高于方案二的年运行费Ｙ２。这时就要正确去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 （１） 如果年值较小，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，偿还年限发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。 ３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。 设回路负荷Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ１５的线路长度都为Ｌ，计算电流分别为 ７５Ａ、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：按常规方法选择电缆截面 查阅相关资料，按常规方法，即按发热条件电缆截面，并校验电压损 失，其初选结果如表１所示。为了简化计算，此表中数据是取功率因数０．８ 时汁算得出的。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。 表１电缆参数初选结果 表１中电缆 Ｌ 塑 Ｌ重型 —塑塑 截面是按发热条Ｐｌ ７ ５ ３×２ ５ ２５ ４ ０６ 。… ’一一……… Ｐ２ ５０ ３￣１０ ５８ ４０３ 件选取的，所选截 譬 Ｐ４ 如。１５ ０ 。３ ５：× ０ １５７ ３ ・２１ 面均满足电压损～… 一０… 堕 ！ 墅 ２４５ 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 才最经济合理呢？ 第二步：多种方案的比较 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３ｘ２５ｍｎ？ 方案２：按方案一再增大一级截面：即３ｘ４ｍｍ２ 接下来分别计算两种方案的投资和年运行费。就投资而言，因截面加 大对电缆敷设，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关，可以忽略不计，折旧 费也忽略不计，所以： 方案一的初投资：ＦＩ＝电缆单价×电缆长度＝３５００ Ｙｒ＿，／ＫＭｘ０．１ＫＭ－－３５０ 元；方案一的初投资：ＦＩ＝电缆单价×电缆长度＝３５００元／ｌ（Ｍｘ０．１ＫＭ＝３５０元； 方案一的年电能损耗费ＤＩ＝年电能消费量×每度电单价＝△Ａｋｗｈｘ０．８元； 式中：ＡＡ＝３ Ｒ １ ｗｈ Ｒ 线路单位长度电阻（ＹＪｖ－ ６／１Ｋｖ－＿２５ｍ ，Ｒ ．１６Ｉ１ Ｍ）； Ｌ厂线路长度 钱路计算电流 Ｔ．年最大负荷小时数，这里取３０００ｈ（按每工作日８小时计算） 于是：Ｙ１＝ＡＡｘ０．８＝３ｘ７．Ｓｘｘ０，９１６ｘ０，１ｘ３０００ｘｌ０－：ｋ＇０．８＝３７元 所以，方案１的年运行费用Ｙｌ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＝（Ｆｚ－Ｆ１）／（ＹｒＹ ）＝（３８０－３５０）／（３７－３Ｑ７）：４７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用而回收。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，其经济效益如何，是否更加 经济？下面作类似计算比较。现在根据表２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环年限５年，故投资方案高的方案是不 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：Ｎ，＇－＝（４９９－－４０９）／（２６－２１）＝１８年 Ｐｌ回路电缆选择方案比较表２ 日路｝ 缆截自（ ）初投资（元）年运行 通过以上分析计算，最终可以确定 方案２是该回路选择截面的最佳方案。对 其它Ｐｒ 线路经过上述计算方法均可以 得出同样结论。 在选择电缆截面时，按发热条件选 出后，再人为加大一级，从技术角度看，增大电缆截面后，线路压降减小，从 而提高了供电质量，而且截面积增大也为系统进一步增容创造了有利的条 件。但是，当负荷电流较小（Ｉ Ａ）时，通过计算可以发现：没有必要再增大 截面，因为负荷电流较小，所以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，故此时只需要按发热条件选择即可。 ４总结 ４．１按投资年限发选择截面积。首先，按发热条件选出允许截面，然后 再按投资年限发选择截面。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，尚应增大截面。 ４．２线路长短与偿还年限无关。下面把偿还年限公式展开：Ｎ：（ ｒ ）ＩＶ （ Ｒ∞）×３ ＺｘＬｘ，ｒｘｄｘｌ０－３ 其中：∞、％电缆单价（元／ｋｉｎ） 。、Ｒ 两种电缆单位长度电阻（ｒ ｍ） ｄ．用电单价（元／Ｋｗ功 公式的分母、分子都有线路长度Ｌ，显然可以消掉。因此无论线路长短， 都可以用该方法选择电缆的截面。 ４．３经济效益受市场价格波动的影响。经济效益与电价成正比、经济效 益与铜价成反比从前面的分析过程中，不难看出：电价越高偿还年限越短， 也就是节能后的经济效益越明显。而铜价越高偿还年限越长，也就是铜价 上涨后，放大截面的经济效益回下降。 结束语：根据设计要求，技术人员应根据“安全、可靠、经济、合理”的要 求进行设计工作，但我们在实际工作中一般考虑前两项比较多，而对后两 项特别是设计的经济性考虑不够。因此笔者建议在电气设计中除应主要采 用二项式法和需用系数法保证设计的安全、 合理外还应适当用偿还年限法验证电气设计的经济性。 参考文献 ［１］工厂与民用配电设计手册团．北京：中国电力出版社． 【２】实用电工手册 南昌：江西科技出版社．