电缆截面选择节能经济性浅析
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[摘 要]钢铁企业电缆用量非常庞大，合理选择电缆截面，直接影响到钢铁企业经济效益及保证电气设备可靠运行。寻求一种经济合理的电缆截面选择办法非常有必要，本文浅析一下偿还年限回收方法对配电电缆截面进行选择。
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）04-0357-01
1.配电电缆截面问题提出
冶金企业电气设计中选择配电电缆时，通常是根据载流量要求并考虑电压损失及热稳定要求选择电缆截面。用这种方法选出的截面，技术可靠，工程投资比较低。但是配电线路存在着电阻，电能损失不可忽视。为了节约电能，减少电路电能损耗，可以考虑适当加大电缆截面，而加大截面将造成初始投资增加，下面我将通过偿还年限回收方法找到一种最佳经济效益的选择方案。
2.偿还年限经济技术分析法介绍
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的年运行损耗费Y1高于方案2的年运行损耗费Y2。这时比较一下投资和年运行损耗费用两个方面，即应计算选择投资高的方案的偿还年限N。
N=（F2-F1）/（Y1-Y2）年
如果年限值较小，如只有一、二年，则显然初始投资高的方案经济。若N值较大，如大于五年，那就说明偿还年限太长，投资总是回收不回来，初始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。一般冶金企业通常取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。
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、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，选择用YJV电力电缆敷设。
第一步：按常规方法选择电缆截面。
按发热条件选择电缆截面，并校验电压损失，其结果如表1所示。
按发热条件选取的截面均满足电压损失小于5%的要求。这种选择方案技术上是可靠的，材料使用也比较节省，初始投资比较低。但是截面小电阻较大，投入运行后，线路上电能年损耗比较大进而造成了年运行损耗费用增加，那么，适当的增大截面能否改善这种情况呢？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3*2.5mm。
方案2：在方案1选取基础上再增大一级截面，即3*4 mm。
接下来分别计算两种方案的投资与年运行损耗费。为简化计算，仅比较其投资与年运行损耗费的不同部分。
方案1的初始投资 F1=电缆单价*电缆长度=6500元/km*0.1km=650元。
方案2的初始投资 F2=电缆单价*电缆长度=9680元/km*0.1km=968元。
方案1的年电能损耗费 D1=年电能消费量*电度单价=Akwh*0.8。
式中：A=3***L*τ*kwh
-线路单位长度电阻（YJV-0.6/1kV―2.5mm2 =10.42Ω/km）；
L-线路长度；
-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=A*0.8=3*7.52*10.42*0.1*3000*0.8*10-3=422元
方案1的年运行损耗费Y1是422元。
按与上面相同的方法可求得方案2的年运行损耗费（计算略）为257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）=（968-650）/（422-257）=1.92年
可见，偿还年限比较小，说明方案2优于方案1，方案2的多余投资在2年左右就可通过节省运行损耗费而回收。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，但年运行损耗费用少，其偿还年限为：
N’=（1392-650）/（422-149）=2.71年
经过比较知投资方案2优于方案3
相同方法比较方案4也不及方案2
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，本人认为在选择电缆截面时，按发热条件选出后，再加大一级，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（
4.总结
4.1 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，然后再按投资年限法将电缆截面加大一级。当负荷计算电流小于5A时截面不再加大。只考虑电压损失，如损失超过允许的5%时，也应增大截面。
4.2 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=
其中：α1、α2-电缆单价（元/km）；
L-线路长度（km）；
、-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。
因此，合理放大一级配电电缆的截面，对提高经济效益效果显著，工程设计中电缆使用量比较大的情况尤其注意此点。
参考文献
[1] 李秀中.电线电缆常用数据速查手册.北京：中国电力出版社，2009.
[2] 李金伴.常用电线电缆选用手册.化学工业出版社，2011.