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电力电缆线芯经济截面的选择 |
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作者：新疆稀有金属有限责任公司 彭建勋 |
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摘要：阐述了电力电缆采用允许载流量选择电缆线芯截面及采用经济运行选择电缆线芯截面的不同，对安全经济运行节能降耗具有明显的经济效益。
关键词：线芯；截面；载流量；绝缘
1 前言
我国目前电力电缆设计和运行单位普遍使用允许载流量来选择电力电缆芯截面，电缆的线芯和表面温度不允许超过绝缘材料或电缆表面最高允许温度，保证电缆安全长期稳定运行，又使电力电缆线路初始投资最少，这种选择原则在过去也许是合理的。这个时期资金非常缺乏，电力电缆网络和输送线路非常短，但是也给我们电力资源造成很大的经济损失。据有关资料统计，我国城乡主网损失10%~30%，我国现装机容量超过3亿千kW，这意味着数千万的功率损失在线路上，并且线路上安全性能也随之下降。
随着经济建设的发展，我们的建设不能只考虑短期效益，应该考虑长期的经济效果，只有这样我们才能持续稳定地发展。因此我们在电力电缆线芯截面选择时，不能只考虑购买电缆和安装的费用，而且必须考虑运行期内电能损耗的费用，即采用经济方法来选择电缆线芯面积。经济方法选择线芯截面，已在世界各国得到普遍的采用，而在我国刚刚才开始，以前仅仅只在高压架空输电线路上部分采用。本文主要内容是能够使这种方法在中低电缆线芯得到普遍推广。
2 两种选择方法的比较
采用满足载流量发热要求选择电力电缆的线芯截面，即电缆的线芯或表面温度不超过绝缘材料或电缆表面的允许最高温度，采用这种方法得到的线芯截面是保证电缆安全运行的最小截面。这种方法只考虑初始投资最少，不考虑电缆在经济运行年限内线路损耗的费用。
采用总投资(初始投资和经济运行寿命期内线路损耗费用之和)最少的原则来选择电缆线芯截面，不仅可以降低总的投资费用，而且还可以提高线路的安全性，我们用下面的例子来说明这一问题。本例中的电缆为聚氯乙烯铜芯电缆(PVC)，线路电流为80A，年最大负荷为4 000 h，电费价设为0.5元/kWh，图中的曲线⑴代表经济寿命期内的总费用(初始投资和经济寿命期内线路损耗费用之和)，曲线⑵代表初始投资(购买电缆和安装费用之和)，曲线(3)代表经济寿命期N年内电能损耗的费用。曲线⑵是一条上升的近似直线，曲线⑶是一条迅速下降的曲线，曲线索⑴是呈抛物线变化，曲线⑵和曲线⑶的交点就是曲线⑴的最低点，即总费用(TOC)最少值，对应的横坐标称最佳经济截面S=70 mm2，曲线起始点的横坐标是按空气数设允许载流量选择的截面积S=70 mm2，前者的初始投资 (TOC)比后者大1. 4倍，后者的能量损耗比前者大2倍。增大的初始投资由于线路损耗的减少，可在3. 38年内回收，以上结果是年最大4 000 h，如果年利用率增大，还会相应增大电缆的截面积。采用允许载流量选择线芯截面，在正常运行时，线芯温度较高，PVC(聚氯乙烯)70℃，XLPE(交联聚乙烯)为90℃。若采用最佳经济方法选择芯截面，线芯运行温度较低，一般只有40℃左右，因此线路安全性有较大提高，按经济方法选用的电缆截面，一般比按空气数设载流量选择的电缆截面大1~4级，所以在线路设计时，必须同时采用经济方法和载流选择电缆截面，最后选择二者中最大的截面，无论如何不能选用小于载流量要求选用的截面，否则线路的安全得不到保障。按载流量选择电力电缆截面时只计算初始投资，按经济电流选择线芯截面，除初始投资还要考虑经济寿命期内线芯损耗费用，两者之和的总费用最少，减少线芯截面，初始投资增加。某一截面区间内两者之和的总投资最少，这一区间称为最佳经济截面或称经济电流。
图1 ⑴TOC总费用；⑵初始费用；⑶电能损耗费用。
3 结论
在电缆选择设计时，除了考虑电缆安全运行，必须采用允许载流量选择线芯截面，同时还应该从电能损耗和初始投资之和最少的原则选择线芯截面，这才是科学和经济的。一般采用经济电流来选用电缆线芯截面，可减少大量的线路损耗，并节约大量投资。
参考文献
〔1〕电力电缆尺寸最佳化.IEC287-3-2/1995。(end)
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(11/29/2008) |
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