摘要：文章對配電電纜設計選擇載流量截面、投資費用與選擇方案等方面均進(jìn)行了有關(guān)經(jīng)濟技術(shù)的分析，提出了可行的補償年限法，在經(jīng)濟方面取得了顯著(zhù)效果。

　　關(guān)鍵詞：配電電纜選擇　　投資與償還　　節電

　　配電電纜選擇時(shí)，通常是根據敷設條件確定電纜型號，而后根據常用數據選出適合其載流量要求并滿(mǎn)足電壓損失及熱穩定要求的電纜截面。用這種方法選出的截面，技術(shù)上是可靠的，工程投資也最低。但是，這種選擇結果是否合理呢？我們知道，配電線(xiàn)路存在著(zhù)電阻，它所消耗浪費的電能是不可忽視的。為了節約電能，減少電路電能損耗，可以考慮適當加大線(xiàn)路截面，而加大截面勢必造成工程初投資的提高。本文將利用補償年限回收方法對這個(gè)問(wèn)題加以討論，通過(guò)定量分析計算即經(jīng)濟技術(shù)比較來(lái)尋求具有最佳經(jīng)濟效益的選擇方案。

　　1.經(jīng)濟技術(shù)分析的方法

　　對工程經(jīng)濟效益的分析方法通常有：

　�。�1）補償年限法；

　�。�2）年總費用法；

　�。�3）財務(wù)報表法等。

　　償還年限法是直接比較兩個(gè)技術(shù)上可行的方案在投資和年運行費上的差值，并算出投資高的方案在多長(cháng)時(shí)間內可以通過(guò)其年運行費的節省，將多支出的投資收回來(lái)，其目的是找出最佳方案。

　　如方案Ⅰ的投資F1低于方案Ⅱ的投資F2，而方案Ⅰ的年運行費Y1高于方案Ⅱ的年運行費Y2.這時(shí)應正確權衡投資和年運行費兩個(gè)方面的因素，即應計算選擇投資高的方案償還年限N.

　　N＝（年）

　　如果年值較�。喝缰欢�、三年，則顯然初投資高的方案經(jīng)濟。若N值較大，如十年左右，即償還年太長(cháng)，投資長(cháng)期積壓，初投資高的方案就不經(jīng)濟了。因此，償還年限法的關(guān)鍵在于合理的確定標準償還年限NH.我國的電力設計通常取5～6年。在方案比較時(shí)，把計算的償還年限N與標準償還年限NH作比較，若N＝NH，則認為兩個(gè)方案均可；若N＜NH，則認為投資高的方案優(yōu)于投資低的方案，若N＞NH，則相反。

　　2利用補償年限法選擇電纜截面

　　本節以380V動(dòng)力配電電纜為例，取下列幾種典型情況進(jìn)行計算。

　　設回路負荷P1、P2、P3、P4其線(xiàn)路長(cháng)度均為100m，計算電充（即線(xiàn)路長(cháng)期通過(guò)的最大負荷電流）分別為7.5A、50A、100A、150A、210A，根據敷設要求，可選用VLV或VV型電力電纜直接埋地敷設。

　　第一步：查閱相關(guān)資料，按常規方法，即按發(fā)熱條件選擇電纜截面，并校驗電壓損失，其初選結果如表1所示。

　　在這里，為了簡(jiǎn)化計算，取負荷功率因數0.8，實(shí)際上一般情況下應好0.7，V用電設備組的cosΦ值都低于0.8.所以，實(shí)際的電壓損失與計算值各有不同，但基本不影響對于截面的選擇。

　　上面電纜截面是按發(fā)熱條件選取的，所選截面均滿(mǎn)足電壓損失小于5％的要求。這種選擇方案自然是技術(shù)上可靠，節省有色金屬，初投資最低的。但是，因截面小而電阻較大，投入運行后，線(xiàn)路電阻年浪費電能較多，即年運行費用較高。那么，適當地增大截面是否可行，加大幾級截面才是最為經(jīng)濟合理的呢？

　　第二步：多種方案比較。

　　首先，對P1回路適當增大截面的幾種可行方案進(jìn)行比較：

　　方案1：按發(fā)熱條件選截面，即3×2.5mm2；

　　方案2：按方案1再增大一級截面，即3×4mm2.

　　分別計算兩種方案的投資與年運行費。為簡(jiǎn)化計算，僅比較其投資與年運行費的不同部分。就投資而言，因截面加大對直埋或溝內敷設，除電纜本身造價(jià)外，其它附加費用基本相同，故省去不計。年運行費用中的維護管理實(shí)際上也與電纜粗細關(guān)系不大，這一項費用的差價(jià)所占比重較小，同樣可以略去不計，于是：

　　方案1的初投資F1＝電纜單價(jià)×電纜長(cháng)度＝3500元／km×0.1／km＝350元。

　　方案2的初投資F2＝電纜單價(jià)×電纜長(cháng)度＝3800元／km×0.1／km＝380元。

　　方案1的年折舊費E1＝初投資F1×年折舊率＝350×0.030＝10.5，方案1年電能損耗費D1＝年電能消耗量×電度電價(jià)＝ΔAkwh×0.085.

　　式中：ΔA＝3I2ls×R0×L×τ×10－3kwh

　　R0——線(xiàn)路單位長(cháng)度電阻（VLV－2.5mm2R0＝14.7／km）；

　　L——線(xiàn)路長(cháng)度；

　　Ijs——線(xiàn)路計算電流；

　　τ——年最大負荷小時(shí)數，根據最大負荷，利用小時(shí)數T和功率因數查曲線(xiàn)得出，這里取T＝3000n及T＝2000n，則查出τ分別為：

　　T＝3000n　　τ＝2100n

　　T＝2000n　　τ＝1600n

　　于是：

　�。�1）當T＝3000n、τ＝2100n時(shí)，方案1的年電能損耗費：

　　D1＇＝ΔA×0.085＝3×7.52×14.7×0.1×2100×0.085×10－3＝44元

　�。�2）當T＝2000n、τ＝1600n時(shí)，方案1的年電能損耗費：

　　D1＇＝ΔA×0.085＝3×7.52×14.7×0.1×1600×0.085×10－3＝33.7元

　　方案1的年運行費Y1＝年折舊費＋年電能損耗費。

　　T＝3000n時(shí)Y1＇＝10.5＋44＝54.5元

　　T＝2000n時(shí)Y1＇＇＝10.5＋33.7＝44.2元

　　按與上面相同的方法可求得方案2的年運行費（計算略）：

　　T＝3000n時(shí)Y2＇＝11.4＋27.8＝39.2元

　　T＝2000n時(shí)Y1＇＇＝11.4＋21.2＝32.6元

　　顯然，方案2投資高于方案1，但年運行費卻低于方案1，其償還年限N為：

　　當T＝3000n時(shí)N＇2－1＝＝＝2.0年

　　當T＝2000n時(shí)N＇＇2－2＝＝2.5年

　　可見(jiàn)，償還年限小于5年，說(shuō)明方案2優(yōu)于方案1，其方案2的多投資額僅在2～3年內，即可通過(guò)節省年運行費而收回。也就是說(shuō)，人為增加一級截面是經(jīng)濟合理的。那么，若是人為增加兩級三級，其經(jīng)濟效果如何？則需類(lèi)似計算比較。

　　現在根據表2的結果，將方案3與方案2比較，方案3投資高于方案2，但年運行費用少，其償還年限為：

　　當T＝3000n時(shí)N＇3－2＝＝3.3年

　　當T＝2000n時(shí)N＇＇3－2＝＝4.6年

　　綜上所述，投資高的方案3優(yōu)于方案2.為了找出最佳方案，我們可以將方案4與方案3比較，其償還年限為：

　　當T＝3000n時(shí)N＇4－3＝＝20年

　　當T＝2000n時(shí)N＇＇4－3＝＝29年

　　顯然，因償還年限遠超過(guò)標準償還年限5年，故投資高的方案是不合理的，即投資方案3優(yōu)于方案4.

　　通過(guò)以上分析計算，最終確定方案3（即按發(fā)熱條件選出截面之后，再人為加大兩級）是所選截面的最佳方案。對其它P2～P5線(xiàn)路經(jīng)過(guò)上述計算方法均得出同樣結論，即方案3為最佳方案。

　　因此，我們認為在選擇截面時(shí)，按發(fā)熱條件選出后，再人為加大兩級，從經(jīng)濟角度看有明顯的效益。即使側重考慮節省有色金屬的觀(guān)點(diǎn)，人為加大一級也是完全可行的。從技術(shù)方面看，增大電纜截面，線(xiàn)路壓降減小，從而提高了供電質(zhì)量，而且截面的增大也為企業(yè)或系統的增容改造創(chuàng )造了有利條件。

　　但是，當負荷電流較�。↖js≤5A）時(shí)，計算結果表明：沒(méi)有必要再加大截面，因為負荷電流較小，所產(chǎn)生的線(xiàn)路損耗也較小，增加截面而多投資部分，需要在5年以上才能收回，故此時(shí)按發(fā)熱條件選擇即可。

　　以上是按VLV鋁芯電纜為例作出的結論，如換為VV銅芯電纜其結果：以P3回路為例，計算略。

　　從表3中可以看出方案2為最佳方案，即按發(fā)熱條件所選截面之后再加大一級。雖然這僅是在一種情況下得出的結果，但具有一定的普遍意義，因為，各級電纜截面的級差與相應的投資額之差均符合趨勢。

　　3.結論

　　從以上分析可見(jiàn)，按償還年限法選擇電纜截面，不僅具有突出的節電效果和最佳的經(jīng)濟效益，而且還具有一定規律。

　　3.1按投資年限法選擇電纜截面

　　首先，按發(fā)熱條件選出允許截面，然后再加大兩級，當負荷計算電流小于5A時(shí)就不必加大截面。當然，仍要計算電壓損失，在損失超過(guò)允許的5％時(shí)，可增大一級。一般情況下，由于按償還年限法選出截面均能滿(mǎn)足電壓損失的要求，同時(shí)也滿(mǎn)足短路熱穩定的要求，這種方法對裸導線(xiàn)架空敷設也同樣有效。

　　3.2線(xiàn)路長(cháng)短與償還年限無(wú)關(guān)

　　前邊計算線(xiàn)路均設為100m，因為實(shí)際上，線(xiàn)路長(cháng)度對經(jīng)濟比較結果沒(méi)有影響。讓我們看看償還年限的具體公式。

　　N＝（年）

　　其中：

　　F2～F1——分別為兩方案的投資；

　　Y1～Y2——分別為兩方案年運行費用。

　　將上公式展開(kāi)：

　　N＝－

　　其中：

　　L——線(xiàn)路長(cháng)度（km）；

　　R10、R20——兩種電纜單位長(cháng)度電阻（Ω／km）；

　　β——電纜年折舊費率（取3％）；

　　d——度電價(jià)（元／kwh）。

　　公式的分母、分子都有線(xiàn)路長(cháng)度L，顯然可以消掉，因此，償還年限的計算結果與電纜長(cháng)度無(wú)關(guān)。這一點(diǎn)很有意義，無(wú)論電路長(cháng)短，都可以用該方法選擇電纜導線(xiàn)截面。

　　3.3最大負荷利用小時(shí)數T與選擇截面經(jīng)濟效益的關(guān)系

　　重新分析其償還年限的表達式并整理得：

　　N＝

　　可見(jiàn)，在其它因素相同的條件下，償還年限與最大負荷損耗小時(shí)數τ成反比。而τ取決于最大負荷利用小時(shí)數T和負荷功率因數，τ值隨T的增大而增大，隨功率因數提高而減小。

　　在計算時(shí)分別選T為3000n和2000n，這是企業(yè)一班制估算的，如兩班和三班制其T值大于3000n即負荷利用小時(shí)數較大，適當增大導線(xiàn)截面更具明顯的經(jīng)濟效益和節電效果。

　　參考文獻

　　1.工廠(chǎng)常用電氣設備手冊

　　2.工廠(chǎng)供電設計，李宗綱等著(zhù)

　　3.工廠(chǎng)配電設計手冊，水電部出版社