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電力電纜計(jì)算方法范文第1篇

關(guān)鍵詞：XLPE電纜；線芯溫度；熱路模型；暫態(tài)線芯溫度

中圖分類號(hào)： TN911⁃34； TM247文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1004⁃373X（2014）08⁃0009⁃03

Calculation method of XLPE cable conductor temperature

JIANG Xiao⁃Bing1，2

（1. College of Electrical Engineering， Changsha University of Science and Technology， Changsha 410004， China；

2. Changsha Power Co.， Ltd.， Hunan Huadian， Changsha 410203， China）

Abstract： To monitor the running state and improve the power supply reliability of XLPE cable， the calculation method of XLPE cable conductor temperature is researched in this paper. To simplify the analysis and calculation， the lumped parameter method is used to character each layer structure of the cable， the steady⁃state thermal circuit model of the lumped parameter is established according to the characteristics of short laying distance of the power distribution cable， and then the formula of conductor temperature and carrying capacity is derived. The effectiveness of the method is verified by experimental analysis. The calculation method of conductor temperature considering the transient process is discussed. It provided a reference for on⁃line monitoring of running status of the cable.

Keywords： XLPE cable； cable conductor temperature； thermal circuit model； transient conductor temperature

0引言

隨著交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電力電纜在配電網(wǎng)中使用量的逐年增加，相應(yīng)的診斷維護(hù)工作也越來越重要。線芯溫度作為XLPE電纜的一個(gè)重要運(yùn)行參數(shù)，是判斷電纜運(yùn)行狀態(tài)及其實(shí)際載流量的重要依據(jù)[1]：正常運(yùn)行時(shí)，電纜的線芯溫度不超過交聯(lián)聚乙烯的最高工作溫度（[≤]90 ℃）；一旦過負(fù)荷，電纜線芯溫度將急劇上升，從而加速絕緣老化甚至擊穿。要準(zhǔn)確掌握電纜的真實(shí)載流量也需要先計(jì)算電纜的線芯溫度從而間接判斷負(fù)載電流是否超過最大允許載流量。因此，從安全運(yùn)行和電力系統(tǒng)調(diào)度的角度出發(fā)，都需要實(shí)時(shí)監(jiān)測XLPE電纜的線芯溫度。實(shí)際工程中直接測量XLPE電纜的線芯溫度難以實(shí)現(xiàn)，需要建立合適的電纜熱路模型并由外部溫度推算求得線芯溫度[2]。隨著分布式光纖測溫技術(shù)（DTS）的發(fā)展與推廣，已有在高壓XLPE電纜線路上應(yīng)用光纖測溫系統(tǒng)監(jiān)測電纜護(hù)套溫度的實(shí)例[3⁃4]，這無疑為計(jì)算電纜線芯溫度，掌握電纜運(yùn)行狀態(tài)及其真實(shí)載流量創(chuàng)造了有利條件。

筆者以單芯XLPE電纜為研究對(duì)象，根據(jù)配電電纜敷設(shè)距離短的特點(diǎn)，采用集中參數(shù)法建立其穩(wěn)態(tài)等效熱路模型，并推導(dǎo)出線芯溫度計(jì)算公式。同時(shí)對(duì)考慮暫態(tài)過程的電纜線芯溫度計(jì)算方法進(jìn)行討論，為電纜運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測提供參考。

1電纜穩(wěn)態(tài)線芯溫度計(jì)算方法

所謂電纜穩(wěn)態(tài)線芯溫度即引起電纜溫度變化的各種因素都已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)且不會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化時(shí)的電纜導(dǎo)體溫度，此時(shí)不需考慮引起電纜各部分材料溫度變化時(shí)產(chǎn)生的放、吸熱過程。

1.1 線芯溫度計(jì)算模型及方法

單芯XLPE電纜的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 單芯XLPE電纜典型結(jié)構(gòu)

由圖1可知，單芯XLPE電纜可分為導(dǎo)體、絕緣及內(nèi)外屏蔽層、墊層、氣隙層、金屬護(hù)套層、外護(hù)層6層結(jié)構(gòu)。建立電纜熱路模型時(shí)，一般將各層熱阻作分布式參數(shù)考慮，然后根據(jù)電纜熱流場的歐姆定律來求解線芯溫度[5]，這樣便會(huì)給線芯溫度的分析和計(jì)算帶來較大困難。由于城市配電電纜的敷設(shè)距離較短，一般不超過3 km，因此可以運(yùn)用集中參數(shù)法來表征XLPE電纜的熱路模型，即將電纜以其幾何中心為圓心，把絕緣及內(nèi)外屏蔽層、墊層和氣隙層、金屬護(hù)套層和外護(hù)層分別用集中參數(shù)表示，這樣便簡化了電纜熱路模型。集中參數(shù)法[6]的應(yīng)用范圍廣泛，可以很好地描述配電電纜的結(jié)構(gòu)參數(shù)、敷設(shè)條件、表面溫度與線芯溫度之間的換算關(guān)系。單芯XLPE電纜的集中參數(shù)等效熱路模型如圖2所示。

圖2 單芯XLPE電纜等效熱路模型

圖2中：Tc為XLPE電纜線芯溫度；Te為環(huán)境溫度；T0為外護(hù)套溫度；T1~T4分別為絕緣層（含內(nèi)外屏蔽層）熱阻、內(nèi)墊層（含氣隙）熱阻、外護(hù)層（含金屬護(hù)套）熱阻、外界媒介（外部熱源至電纜表面）熱阻；Wd和Wc分別表示電纜單位長度的介質(zhì)損耗和線芯損耗；λ1，λ2分別為金屬護(hù)套和線芯損耗之比、鎧裝損耗與線芯損耗之比。

在已知XLPE電纜外護(hù)套溫度與負(fù)載電流的情況下，根據(jù)集中參數(shù)熱路等效模型可以推得線芯溫度的計(jì)算公式為：

[Tc=T0+WcT1+(1+λ1)T2+(1+λ1+λ2)T3+Wd(0.5T1+T2+T3)]（1）

式中線芯損耗Wc和電纜導(dǎo)體交流電阻R相關(guān)，而R與線芯溫度Tc有關(guān)，因此須由式（1）解出Tc來進(jìn)行計(jì)算。

在已知線芯最高工作溫度Tcmax的情況下[7]，可由式（1）推導(dǎo)出電纜的長期運(yùn)行載流量Ia：

[Ia=（Tcmax-T0）-Wd（0.5T1+T2+T3）RT1+(1+λ1)T2+(1+λ1+λ2)T3] （2）

利用式（2）即可完成電纜載流能力的計(jì)算與預(yù)測。

1.2誤差分析

在影響電纜溫度變化因素不發(fā)生改變的情況下，上述計(jì)算方法計(jì)算出的電纜線芯溫度與載流量誤差主要取決于式（1）中各參數(shù)的精度。

式（1）中電纜外護(hù)套溫度T0由測溫裝置測得，測量結(jié)果易受外界環(huán)境影響；各集中參數(shù)等效層熱阻T與電纜各層熱阻系數(shù)聯(lián)系緊密，特別是墊層的厚度，需要充分考慮并選取合適的數(shù)值；導(dǎo)體損耗Wc=I2R，其中I為電纜負(fù)載電流，可準(zhǔn)確測得，導(dǎo)體交流電阻R會(huì)隨溫度發(fā)生變化，應(yīng)注意鄰近效應(yīng)和集膚效應(yīng)的影響；介質(zhì)損耗Wd相比于Wc相差3個(gè)數(shù)量級(jí)以上，因此其取值對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較?。唤饘僮o(hù)套和鎧裝損耗因數(shù)λ1，λ2與敷設(shè)方式有關(guān)，常采用IEC60287標(biāo)準(zhǔn)[8]中的相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算。

由上述分析可知，XLPE電纜的結(jié)構(gòu)、敷設(shè)參數(shù)及實(shí)時(shí)監(jiān)測量（負(fù)載電流、外護(hù)套溫度）對(duì)結(jié)果均有較大影響，設(shè)值時(shí)應(yīng)盡量接近實(shí)際值。

2實(shí)驗(yàn)分析

為驗(yàn)證該計(jì)算模型與方法的有效性，應(yīng)用C#程序編寫了相應(yīng)的計(jì)算程序，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)一條長為400 m的110 kV XLPE電纜進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)行。表1為電纜處于穩(wěn)態(tài)時(shí)線芯溫度與計(jì)算溫度對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表2為載流量計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)比。

表1 線芯溫度計(jì)算值與實(shí)測值對(duì)比

表2 載流量計(jì)算值與實(shí)測值對(duì)比

從表1和表2可以看出，運(yùn)用此種線芯溫度計(jì)算方法時(shí)，線芯溫度計(jì)算值與實(shí)測值在90 ℃以下時(shí)最大誤差不超過±3 ℃，電纜載流量計(jì)算值與實(shí)測值之間誤差最大不超過3%，因此具有較高的精度。

3考慮暫態(tài)過程的電纜線芯溫度計(jì)算

雖然上述計(jì)算方法精度較高，但其只能用于計(jì)算穩(wěn)態(tài)下的電纜線芯溫度與載流量，實(shí)際中電纜負(fù)載會(huì)隨時(shí)間變化，特別是城市配電網(wǎng)的電纜線路，日負(fù)荷的變化很大，因而電纜外部熱源的溫度變化也很大[9]，所以大多數(shù)情況下需要考慮電纜線芯溫度的暫態(tài)變化過程。

考慮暫態(tài)過程的電纜線芯溫度計(jì)算非常復(fù)雜，電纜的等效熱路模型中必須考慮電纜結(jié)構(gòu)材料中熱容的影響，式（1）中的介質(zhì)損耗Wd和線芯損耗Wc也將變?yōu)闀r(shí)間函數(shù)，從而給計(jì)算帶來很大困難。文獻(xiàn)[9]根據(jù)電纜等效熱路與電路在數(shù)學(xué)上的相似性，運(yùn)用節(jié)點(diǎn)電壓法先求解電纜穩(wěn)態(tài)線芯溫度，并在此基礎(chǔ)上提出了電纜暫態(tài)線芯溫度計(jì)算公式：

[T(t)=eAt+eAt0teAtEBQ(τ)dτ]（3）

式中A，B，T，Q都是影響電纜線芯溫度變化的外部因素的矩陣形式，而且它們都是隨時(shí)間變化的函數(shù)。文獻(xiàn)[10]在得到電纜外皮溫度的基礎(chǔ)上，以“只考慮負(fù)載電流變化和只考慮表皮溫度變化”兩種情況進(jìn)行電纜線芯暫態(tài)溫度的公式遞推，進(jìn)而推導(dǎo)出XLPE電纜線芯暫態(tài)溫度的完整疊加式：

[θcx=θw0+Δθc1n+Δθc2n+θcd]（4）

式中：θcx表示運(yùn)行x個(gè)小時(shí)后的電纜線芯溫度；θw0為初始測量時(shí)刻的電纜表皮溫度；Δθc1n表示電纜運(yùn)行n小時(shí)后（n[≤]x）的線芯溫升；Δθc2n表示電纜運(yùn)行n小時(shí)后（n[≤]x）的外護(hù)套溫升；θcd為絕緣損耗引起的導(dǎo)體溫升，可以看出電纜的暫態(tài)線芯溫度為各個(gè)溫升的疊加。文獻(xiàn)[11]在完整演算電纜暫態(tài)熱路模型的基礎(chǔ)上，以“電纜表皮為等溫面、絕緣層與導(dǎo)體具有相同熱阻系數(shù)、僅考慮導(dǎo)體損耗和絕緣層損耗”三個(gè)假設(shè)條件對(duì)熱路模型進(jìn)行簡化，并通過實(shí)驗(yàn)和誤差分析驗(yàn)證了簡化模型的有效性，簡化后的模型將大大減少計(jì)算量。文獻(xiàn)[12]則提出了基于電纜實(shí)際負(fù)載電流和表面溫度的拉普拉斯動(dòng)態(tài)熱路模型，并通過實(shí)驗(yàn)研究和誤差分析驗(yàn)證了該模型可滿足電纜線芯溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。從文獻(xiàn)[9⁃12]可以看出，計(jì)算電纜暫態(tài)線芯溫度是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，但不管應(yīng)用何種方法，都必須在得到電纜材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)以及電纜外護(hù)套溫度或電纜的穩(wěn)態(tài)線芯溫度的情況下，通過不同理論和方法進(jìn)行電纜暫態(tài)線芯溫度計(jì)算公式的遞推和推導(dǎo)。

4結(jié)語

為了掌握XLPE電纜的運(yùn)行狀態(tài)及其真實(shí)載流量，根據(jù)配電電纜的敷設(shè)特點(diǎn)分析了其暫態(tài)線芯溫度計(jì)算公式，驗(yàn)證了計(jì)算方法的有效性，并對(duì)考慮暫態(tài)過程的電纜線芯溫度計(jì)算方法進(jìn)行了討論，得到如下結(jié)論：

（1） 運(yùn)用集中參數(shù)法表征配電電纜的穩(wěn)態(tài)熱路模型貼合實(shí)際，推導(dǎo)出的計(jì)算公式只需在監(jiān)測到電纜表面溫度的情況下就可反推求得電纜線芯溫度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明此種計(jì)算方法具有較高的精度。

（2） 電纜暫態(tài)線芯溫度的計(jì)算非常復(fù)雜，且必須在得到電纜材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)以及電纜外護(hù)套溫度或者電纜穩(wěn)態(tài)線芯溫度的情況下，通過不同理論方法進(jìn)行暫態(tài)線芯溫度計(jì)算公式的分析。

值得一提的是，XLPE電纜發(fā)生絕緣故障后通常會(huì)在故障部位伴隨有溫度異常升高的現(xiàn)象發(fā)生，因此已有相關(guān)學(xué)者[13]將電纜溫度在線監(jiān)測與絕緣監(jiān)測聯(lián)系起來，并試圖通過試驗(yàn)說明兩者之間的關(guān)系。這表明隨著電纜測溫技術(shù)的發(fā)展，也將為電纜絕緣在線監(jiān)測提供了一種新的思路和方法。

參考文獻(xiàn)

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電力電纜計(jì)算方法范文第2篇

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)線;電力電纜;導(dǎo)線截面;電流

一、引言

導(dǎo)線和電力電纜的選擇是電力企業(yè)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，由于其是構(gòu)成供電網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)備元件，電力輸送只能依靠導(dǎo)線和電力電纜來進(jìn)行。因此，在選擇導(dǎo)線和電力電纜的截面時(shí)，就必須在滿足供電輸送能力的同時(shí)保證供電線路的運(yùn)行安全。此外，導(dǎo)線和電力電纜生產(chǎn)所需的有色金屬是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求量很大的原材料，因此，如何經(jīng)濟(jì)合理地選擇導(dǎo)線和電力電纜的截面，對(duì)節(jié)約有色金屬的使用具有重大的意義。

二、導(dǎo)線和電纜選擇應(yīng)具備的資料

導(dǎo)線和電纜的截面選擇通常是趨向于最小可采用的截面。即減少導(dǎo)線和電纜的初始投資費(fèi)用，這其中并不包括導(dǎo)線電纜的使用壽命等條件。為了選擇合適的導(dǎo)線和電纜的截面，電力企業(yè)就要向電纜生產(chǎn)制造廠提供盡可能多的必要資料。

（一）系統(tǒng)額定電壓

任意兩根導(dǎo)體之間的工作平率電壓的均方根值。

（二）三相系統(tǒng)的最高電壓

在正常的運(yùn)行條件下相間電壓的最高均方根值。

（三）雷電過電壓

（四）系統(tǒng)的運(yùn)行頻率

（五）導(dǎo)線和電纜的接地方式以及在中性點(diǎn)未有效接地的情況下，任意一次接地故障下的最大允許持續(xù)時(shí)間和年總持續(xù)時(shí)間

（六）最大額定電流

導(dǎo)線和電纜連續(xù)運(yùn)行、周期運(yùn)行及緊急運(yùn)行或過載運(yùn)行等情況下的額定電流。

（七）當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，電流的最大持續(xù)時(shí)間

三、導(dǎo)線和電力電纜截面的選擇原則

為了保證供電系統(tǒng)的安全可靠及經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)行，就必須按照選擇導(dǎo)線和電力電纜截面安全、經(jīng)濟(jì)的原則進(jìn)行。

（一）發(fā)熱問題

由于電流具有的熱效應(yīng)，因此當(dāng)電流通過量超過導(dǎo)線和電纜的允許電流時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)線和電纜發(fā)熱的現(xiàn)象，加速絕緣導(dǎo)線和電纜的絕緣老化。

表1

此外，還會(huì)拉伸導(dǎo)線的距離加大電力電纜對(duì)地及交叉跨越的危險(xiǎn)，甚至出現(xiàn)燒毀導(dǎo)線和電纜的問題，導(dǎo)致危險(xiǎn)事故的發(fā)生。為了保證供電的安全性，在選擇導(dǎo)線和電力電纜截面時(shí)，首先，必須要充分考慮到發(fā)熱的問題。其次，導(dǎo)線和電纜長期通過的最大恒定的電流不能超過導(dǎo)線和電纜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許值，就是要按照導(dǎo)線和電纜的允許通過量來選擇截面。

（二）電壓損失的問題

由于導(dǎo)線和電纜上有電阻和電抗的存在，當(dāng)電流通過導(dǎo)線和電纜時(shí)，通常情況下除產(chǎn)生一定的電能損耗外，還會(huì)產(chǎn)生電壓的損失，從而影響電壓質(zhì)量。電壓損失超過一定范圍后，就會(huì)造成用電設(shè)備的電壓不足，影響用電設(shè)備的正常工作，損害用電設(shè)備。因此，為了保證用電設(shè)備的正常運(yùn)行，在選擇導(dǎo)線和電纜截面時(shí)，首先要考慮導(dǎo)線和電纜上的電壓損失問題。其次，導(dǎo)線和電纜線路的電壓損失不能超過國家相關(guān)規(guī)定，根據(jù)線路允許的電壓損失來選擇導(dǎo)線和電纜截面。

（三）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題

保證經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行主要體現(xiàn)在對(duì)高壓線路和特大電流的低壓線路上，應(yīng)該按照規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇導(dǎo)線和電纜的截面，使電能損耗降到最低。而對(duì)于長距離的輸送的電纜來說，應(yīng)該按最佳的經(jīng)濟(jì)截面來選擇電纜的載流量，最大程度上的保證電纜的使用壽命周期。

（四）機(jī)械強(qiáng)度問題

在電力運(yùn)輸?shù)募芸站€路中，為了盡量滿足線路架設(shè)施工時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度以及線路運(yùn)行時(shí)遭受的風(fēng)、雨、氣溫等外力變化的對(duì)線路造成的威脅，就要保證導(dǎo)線和電纜要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，保證線路運(yùn)行的安全性。如在10kV線路中最小截面不應(yīng)小于16mm?。如表2所示為最小截面Smin 的值。

表2

（五）熱穩(wěn)定性的問題

為了減少電纜發(fā)生熱穩(wěn)定性故障的機(jī)率，在導(dǎo)線和電纜截面的選擇時(shí)，就要保證導(dǎo)線和電纜在發(fā)生故障時(shí)按照熱穩(wěn)定性校驗(yàn)選擇的截面必須大于熱穩(wěn)定性最小的截面。

四、選擇導(dǎo)線和電力電纜截面的計(jì)算

為了保證輸電線路的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，在選擇導(dǎo)線和電力電纜截面時(shí)，一方面要滿足正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度，另一方面要考慮到正常運(yùn)行時(shí)的電壓損耗、經(jīng)濟(jì)電流密度以及機(jī)械強(qiáng)度等。

（一）按發(fā)熱條件的計(jì)算選擇導(dǎo)線和電纜的截面

當(dāng)電路通過導(dǎo)線時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電能損耗從而使導(dǎo)線發(fā)熱。當(dāng)導(dǎo)線溫度過高時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致絕緣體的損壞，從而引發(fā)事故。因此導(dǎo)線和電纜的發(fā)熱溫度不能超過規(guī)定的允許值，即允許的導(dǎo)線電纜的載流量Iyx不小于通過導(dǎo)線和電纜的最大負(fù)荷電流Ijs，用公式表示為：

Iyx≥Ijs

此外，還要考慮到導(dǎo)線和電纜的電流允許載流量與環(huán)境溫度有關(guān)，因此，當(dāng)架設(shè)地點(diǎn)的環(huán)境溫度與導(dǎo)線和電纜的允許載流量對(duì)應(yīng)的黃金溫度不同時(shí)，導(dǎo)線和電纜的允許載流量應(yīng)該乘以溫度校正系數(shù)，即：

K=[（tyx-t0'）/（tyx-t0）]b

tyx指導(dǎo)線正常工作時(shí)的最高允許溫度

t0指導(dǎo)線的允許載流量對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度

t0'指導(dǎo)線敷設(shè)地的實(shí)際環(huán)境溫度

而在中性線截面的選擇中，一般在正常情況下，中性線通過的電流都比較小，只是三相平衡電流零序電流，因此在選擇時(shí)中性線截面不得小于相線截面的50%。即：

S0≥0.5Sφ

（二）按經(jīng)濟(jì)電流密度的計(jì)算選擇導(dǎo)線和電纜截面

通常來說，導(dǎo)線和電纜的截面越大，電能的損耗就越小，相對(duì)應(yīng)就是線路投資、后期維修管理費(fèi)用等的增加。因此，從經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)來看，導(dǎo)線和電纜就要選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的截面，既要保證電能損耗小，又要保證不過分增加線路投資及后期維修管理費(fèi)用。

表3

如表3所示為導(dǎo)線和電纜經(jīng)濟(jì)密度的關(guān)系，而經(jīng)濟(jì)截面與電流密度的公式為：

Sji=Ijs/jji

Ijs指計(jì)算電流

（三）導(dǎo)線選擇和電纜敷設(shè)地的環(huán)境溫度

目前，通常用的電纜敷設(shè)方式主要有：穿鋼管或塑料管敷設(shè)，直接埋入地下敷設(shè)，敷設(shè)于電纜地溝內(nèi)，敷設(shè)于電纜隧道內(nèi)，沿廠房或土建構(gòu)筑物敷設(shè)。從技術(shù)上來將，敷設(shè)于電纜隧道內(nèi)和敷設(shè)于電纜地溝內(nèi)的方式是最佳的，因?yàn)楸阌陔娎|的施工、維護(hù)及檢修。時(shí)間證明公用隧道的運(yùn)行效果也是最好的，這達(dá)到減少了投資。避免反復(fù)開挖路面，耽誤工期，但是高哦公用隧道的初期投資較大。相對(duì)而言，電纜地溝敷設(shè)和直接埋入地下敷設(shè)是最經(jīng)濟(jì)的方式，但是其不利于電纜的后期維護(hù)和檢修。

表4

無論選擇何種敷設(shè)方式，要保證導(dǎo)線和電纜的運(yùn)行安全就必須要考慮敷設(shè)地的環(huán)境溫度。首先，對(duì)架空輸電線路來說，要計(jì)算出當(dāng)?shù)厥鞘陙淼淖顭嵩路葑罡邭鉁仄骄祷蚴暌陨系目偲骄?。其次，?duì)電力電纜來說，若周圍介質(zhì)為空氣，就要計(jì)算出十年來的晝夜平均空氣溫度中最高的三天及最低的一個(gè)晝夜平均溫度或十年以上的晝夜平均值;若周圍介質(zhì)為土壤，就要計(jì)算出每年最熱月份土壤的全月平均溫度。最后，對(duì)絕緣導(dǎo)線來說，就要計(jì)算出十年來最熱月的晝夜平均空氣溫度及月平均值或十年以上的平均值。表4所示為我國規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度。

五、結(jié)語

導(dǎo)線和電力電纜截面的選擇直接影響了供電網(wǎng)絡(luò)的投資費(fèi)用以及電能損耗的大小。當(dāng)導(dǎo)線和電力電纜的截面選小些時(shí)，可以減少供電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資，但是卻會(huì)造成電能損耗的增大;而當(dāng)導(dǎo)線和電力電纜的截面選大些時(shí)，供電網(wǎng)絡(luò)的投資就會(huì)增加，但是電能損耗就會(huì)減少。因此，使供電網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)線和電纜找到一個(gè)最理想的截面使年運(yùn)行費(fèi)用要最小化，就必須按照我國規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電力電纜的截面。

參考文獻(xiàn)

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電力電纜計(jì)算方法范文第3篇

關(guān)鍵詞：小區(qū)；供配電系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

Abstract: in this paper, the residential electrical design of power supply and distribution system has carried on the simple analysis and elaboration.

Keywords: residential area; Power supply and distribution system; design

中圖分類號(hào)：U223.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104(2013)

一.設(shè)計(jì)說明

1.1 住宅小區(qū)基本情況

該住宅小區(qū)占地面積約73000平方米，共有建筑27座，其中高層住宅樓6座、多層住宅樓10座、寫字樓4座，此外還有小區(qū)物業(yè)、泵房、熱力交換站及車棚、地下車庫等公共用電設(shè)施。

1.2 設(shè)計(jì)范圍

按照市區(qū)供電部10kV及以下配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的規(guī)定，對(duì)于住宅小區(qū)配電工程，設(shè)計(jì)范圍為：高壓側(cè)從市區(qū)公用10kV配電線路起，在接引10kV電源處設(shè)置明顯斷開點(diǎn)，低壓側(cè)至小區(qū)內(nèi)各建筑低壓用電計(jì)量裝置上表位。

1.3 設(shè)計(jì)原則

隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的加速，各地的開發(fā)小區(qū)悄然興起，以滿足城市人口急劇膨脹的需求。小區(qū)的特點(diǎn)是占地面積大、人口集中。在供配電設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)小區(qū)實(shí)際特點(diǎn)，采用多種供配電形式和方法以滿足使用功能的要求，做到整體布局合理，給每個(gè)用戶提供一個(gè)良好的用電環(huán)境。在實(shí)現(xiàn)安全可靠配電的同時(shí)，還要做到環(huán)境的美化，使整個(gè)小區(qū)的配電合理、適用、經(jīng)濟(jì)。

住宅小區(qū)的供電方案主要有：柱上變壓器配電、獨(dú)立配電室配電、箱式變電站配電三種。其中，柱上變壓器配電方案投資小，但對(duì)小區(qū)環(huán)境影響較大，不易深入負(fù)荷中心。獨(dú)立配電室配電方案需要一定面積的土建占地，增大了建設(shè)投資，對(duì)于本設(shè)計(jì)所選擇的小區(qū)來說并不適宜。箱式變電站配電方案的特點(diǎn)是，體積小、占地小、外形美觀，高壓側(cè)采用電纜引入，箱變位置可以隨意選擇，使得低壓配電部分更加合理，提高了供電可靠性。因此，本設(shè)計(jì)考慮將住宅小區(qū)的主要供電模式定位為箱式變電站配電工程。

1.4 環(huán)境條件

1.當(dāng)?shù)啬曜罡邷囟?40 C°，年最低溫度-30 C°，年平均溫度+10 C°。

2.覆冰-5mm，最大風(fēng)速30m/S。

3.當(dāng)?shù)睾０胃叨?00米。

2. 住宅小區(qū)負(fù)荷計(jì)算

2.1 供配電系統(tǒng)概述

隨著國民生活水平的提高和房地產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，各地新建中高檔住宅小區(qū)越來越多。準(zhǔn)確計(jì)算出住宅小區(qū)的用電負(fù)荷，合理選擇配變電設(shè)施，才能既滿足小區(qū)居民現(xiàn)在及將來的用電需要，又能合理降低工程造價(jià)、節(jié)省投資。供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，做到保障人身安全，供電可靠，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。另外，供配電系統(tǒng)的還必須做統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)方案。

2.2 負(fù)荷分級(jí)及供電要求

2.2.1 負(fù)荷分級(jí)的相關(guān)規(guī)范：

電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成損失或影響的程度進(jìn)行分級(jí)，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

1.符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷：

(1)中斷供電將造成人身傷亡時(shí)。 (2)中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí)。

(3)中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作。

在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。2.符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為二級(jí)負(fù)荷：

(1)中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時(shí)。

(2)中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。

3.不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者應(yīng)為三級(jí)負(fù)荷 。

2.2.2 本工程的負(fù)荷情況：

按我國有關(guān)規(guī)范規(guī)定，凡多層住宅用電均按三級(jí)負(fù)荷供電，而小區(qū)的配套設(shè)施如面積較大或帶有空調(diào)系統(tǒng)的會(huì)所、商鋪及地下停車庫等則應(yīng)根據(jù)《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ 16-87）、《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50116-98）、《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50057-97）設(shè)置相應(yīng)的消防設(shè)施，且上述消防設(shè)備應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷供電。為小區(qū)服務(wù)的保安系統(tǒng)、遠(yuǎn)程集中收費(fèi)系統(tǒng)、電視、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的負(fù)荷等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)，即宜兩路供電或地區(qū)供電條件困難時(shí)，二級(jí)負(fù)荷可由一路專用10 kV架空線路或電纜供電。本工程包含高層普通住宅、多層住宅、商鋪、車庫等，屬于規(guī)范規(guī)定的二級(jí)負(fù)荷。

2.3 電源及高壓供配電系統(tǒng)

本小區(qū)位于城市主城區(qū)，高壓電源由附近10kV配網(wǎng)線路接引。近年來，為保證供電質(zhì)量和供電可靠性，某些小區(qū)高壓部分采用雙電源的供電模式，但對(duì)于本設(shè)計(jì)中的小區(qū)來說，參考《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》有關(guān)規(guī)定，并不符合規(guī)定中重要用戶的標(biāo)準(zhǔn)，因此，只允許接入一路高壓電源。如有需要，可對(duì)電梯、消防設(shè)施自備應(yīng)急電源，但應(yīng)急電源與工作電源之間必須采取措施，防止并列運(yùn)行對(duì)10kV供電網(wǎng)絡(luò)造成反送電事故。應(yīng)急電源的設(shè)置需經(jīng)供電部門審查同意后方能接入。

小區(qū)南側(cè)即為10kV高壓架空線路，可直接在就近砼桿上引一路10kV電源，組立附桿1基，使用絕緣導(dǎo)線從線路主桿接引至附桿，再從附桿敷設(shè)高壓電力電纜至小區(qū)內(nèi)高壓設(shè)備。

2.4 負(fù)荷計(jì)算

2.4.1 住宅小區(qū)住戶照明用電負(fù)荷計(jì)算方法：

簡單測算住宅小區(qū)住戶照明用電負(fù)荷的方法可以有兩種：

1.單位指標(biāo)法

單位指標(biāo)法確定計(jì)算負(fù)荷Pjs(適用于照明及家用電負(fù)荷)即： Pjs=∑Pei×Ni÷1000(kW)

式中Pei——單位用電指標(biāo)，如：W/戶(不同戶型的用電指標(biāo)不同)，由于地區(qū)用電水平差異，各地區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況取用

Ni——單位數(shù)量，如戶數(shù)(對(duì)應(yīng)不同面積戶型的戶數(shù))

應(yīng)用以上方法計(jì)算負(fù)荷應(yīng)乘以同時(shí)系數(shù)，即實(shí)際最大負(fù)荷(PM)。 PM=Pjs×η

式中η——同時(shí)系數(shù)，η值按照住戶數(shù)量多寡不同取不同的數(shù)值：一般情況下，用戶數(shù)量在25～100戶時(shí)取0.6；用戶數(shù)量在101～200戶時(shí)取0.5；用戶數(shù)量在200戶以上時(shí)取0.35

2.單位面積法

按單位面積法計(jì)算負(fù)荷，在一定的面積區(qū)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，面積越大的區(qū)其負(fù)荷密度越小，其表達(dá)式為：PM=Ped×S×η

式中PM——實(shí)際最大負(fù)荷，kW S——小區(qū)總面積，m2

Ped——單位面積計(jì)算負(fù)荷，W/m2η——同時(shí)系數(shù)，取值范圍同上

2.4.2 其它負(fù)荷計(jì)算方法：

根據(jù)以上兩種方法求出照明及家用負(fù)荷后，還需考慮其它用電負(fù)荷。比如本小區(qū)還包括小區(qū)物業(yè)公司、泵房、熱力交換站及車庫、自行車棚等用電負(fù)荷；另外還有四座小高層，還應(yīng)考慮電梯負(fù)荷；二次加壓泵房負(fù)荷(供生活及消防用水)，以上諸負(fù)荷在計(jì)算住宅小區(qū)負(fù)荷中占比重較大的是照明及家用電負(fù)荷，而其出現(xiàn)最大值的時(shí)段為每天19：00～22：00，因而在計(jì)算小區(qū)的最大負(fù)荷時(shí)以19：00～22：00時(shí)段的照明及家用電負(fù)荷為基礎(chǔ)，然后再疊加其它負(fù)荷。其它負(fù)荷計(jì)算方法為：

1.電梯：

PD=∑PDi×ηD。

式中PD——電梯實(shí)際最大總負(fù)荷，kW

PDi——單部電梯負(fù)荷，kW

ηD——多部電梯運(yùn)行時(shí)的同時(shí)系數(shù)(取值范圍見表2-1)

表2-1 電梯同時(shí)系數(shù)一覽表

2.二次加壓水泵：PMS=∑PSi×NSi

式中PMS——二次加壓水泵最大運(yùn)行方式下(開泵最多的方式)的實(shí)際最大負(fù)荷

PSi——各類水泵的單臺(tái)最大負(fù)荷

NSi——最大運(yùn)行方式下各類水泵的臺(tái)數(shù)

3.物業(yè)樓：

PWM=PWS×ηW

式中PWM——物業(yè)樓在照明及家用電最大負(fù)荷時(shí)段實(shí)際最大負(fù)荷

PWS——物業(yè)樓設(shè)計(jì)最大負(fù)荷，kW

ηW——物業(yè)樓負(fù)荷、照明及家用電最大負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)

4.路燈及公用照明：

按照路燈的盞數(shù)及每盞燈的瓦數(shù)進(jìn)行累加計(jì)算。路燈負(fù)荷為PL(kW)。

5.住宅小區(qū)的綜合最大負(fù)荷

P∑=PM+PD+PMS+PWM+PL(kW)

3. 住宅小區(qū)供配電措施

住宅小區(qū)供配電特點(diǎn)：住宅小區(qū)樓房林立，各棟樓房之間空間較大，供電面積較大，負(fù)荷點(diǎn)的離散性大，每臺(tái)箱變供電范圍有限，因此需用多臺(tái)箱變才能滿足用戶負(fù)荷要求。

首先把開發(fā)小區(qū)根據(jù)單體建筑的布局和負(fù)荷容量進(jìn)行分塊，形成以箱變?yōu)橹行牡呐潆妳^(qū)域。每一臺(tái)箱變置于區(qū)域的位置中心地帶，向周邊區(qū)采用電纜放射式配電（一般為6～10回路）。每一組區(qū)一般由5～8棟多層建筑組成。再由各建筑低壓電纜分支箱敷設(shè)低壓分支線纜至各單元內(nèi)配電箱。除高層樓房內(nèi)配電箱及多層樓房單元內(nèi)電表箱有電表位置外其它均需加裝低壓電表計(jì)量箱。配電模式示意如圖3-1：

圖3-1配電模式示意

3.1. 箱式變的臺(tái)數(shù)與容量、類型的選擇

3.1.1 變壓器的容量選擇

電源采用現(xiàn)場一級(jí)變壓，10 kV變0.4 kV(戶外箱式變電站)。住宅小區(qū)負(fù)荷點(diǎn)多而分散，箱變分布在負(fù)荷中心，減小一次投入，降低運(yùn)行成本，提高用戶的用電質(zhì)量。從站變到箱變的10 kV用電纜連接，各個(gè)箱變的容量由各進(jìn)戶單棟樓房的區(qū)域計(jì)算總負(fù)荷選定。

3.1.2 變壓器的類型選擇

目前國內(nèi)10kV以下配網(wǎng)主要采用的變壓器類型有：油浸式配電變壓器S9系列配電變壓器，S11系列配電變壓器，卷鐵心配電變壓器，非晶合金鐵心變壓器，浸漬絕緣干式變壓器和環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器。

非晶合金鐵心變壓器是新一代的配網(wǎng)變壓器，主要優(yōu)點(diǎn)是空載損耗低，其空載損耗值與同容量S9型變壓器相比，可降低75%，節(jié)能效果明顯。但價(jià)格較高、材料依賴進(jìn)口，且并未完全推廣開來。普遍設(shè)計(jì)還是使用S9系列油浸式配電變壓器。由于采用油變?nèi)萘吭?00kVA及以上時(shí)需加裝瓦斯保護(hù)裝置，使箱變的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜、不易操作，也增加了安全隱患。因此，通常變壓器容量在800kVA及以上時(shí)選擇構(gòu)簡單，維護(hù)方便，又有防火、難燃等特點(diǎn)的環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器，

綜上所述，本工程所使用的四臺(tái)變壓器型號(hào)分別為S9-630kVA 10/0.4kV，SCB10-800kVA 10/0.4kV，SCB10-1000kVA 10/0.4kV兩臺(tái)。

3.1.3 箱式變及內(nèi)部設(shè)備的類型選擇

國內(nèi)配網(wǎng)主要應(yīng)用的箱式變有兩類：美式箱變、歐式箱變。

美式箱變是高壓開關(guān)與變壓器共箱結(jié)構(gòu)的小型化預(yù)裝式變電站，它具有供電可靠、安裝迅速、操作方便、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，但共箱式箱變的變壓器、柜體都不方便單獨(dú)拆卸，不易檢修。在實(shí)際應(yīng)用中，主要用在建設(shè)空間不足、地域狹窄的位置。

歐式箱變?yōu)槟K化結(jié)構(gòu)布局，將高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置三個(gè)不同的隔室內(nèi)、通過電纜或母線來實(shí)現(xiàn)電氣連接，所用高低壓配電裝置及變壓器均為常規(guī)的定型產(chǎn)品。外形美觀大方，內(nèi)部操作空間較大，安裝操作比較方便，易于后期檢修維護(hù)，一般為商住小區(qū)配電工程的首選。本工程所選用的箱式變型號(hào)為：ZBW-12型

3.2 高、低壓分線設(shè)備選擇

3.2.1 高壓電纜分支箱的選擇

由上述內(nèi)容可知，本小區(qū)共需安裝箱式變四座，高壓主進(jìn)線為一路，因此高壓電纜分支箱宜采用進(jìn)線側(cè)單開關(guān)型電纜分支箱。此類新型高壓電纜分支箱為單元柜式，采用模塊化復(fù)合絕緣柜，一體化充氣SF6負(fù)荷開關(guān)，具有安全、易操作、進(jìn)出線組合靈活的特點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)中高壓電纜分支箱選用長度小、電纜排列清楚、三芯電纜接引不需交叉的歐式電纜分支箱。本設(shè)計(jì)高壓電纜分支箱選擇型號(hào)為：KDF-1K-1/5型

3.2.2低壓電纜分支箱的選擇

低壓電纜分支箱采用DFW-0.4kV低壓電纜分接箱，此類低壓電纜分支箱的特點(diǎn)是：采用預(yù)制型電纜插器件，具有全絕緣、全密封、全防水、免維護(hù)、安全可靠。適合安裝在住宅小區(qū)的環(huán)境中，位置通常選擇安裝在需要分支進(jìn)線電纜的樓房側(cè)面散水上，結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小，既不會(huì)影響住宅小區(qū)的美觀環(huán)境，也不會(huì)影響小區(qū)內(nèi)正常交通。

3.3. 高、低壓電纜類型及截面型號(hào)選擇

3.3.1 低壓電纜配置原則

電纜路徑的選擇應(yīng)符合下列要求：

1.應(yīng)避免電纜遭受機(jī)械性外力、過熱、腐蝕等危害；

2.應(yīng)便于敷設(shè)、維護(hù)；

3.應(yīng)避開場地規(guī)劃中的施工用地或建設(shè)用地；

4.應(yīng)在滿足安全條件下，使電纜路徑最短。

在住宅小區(qū)配電工程中，電纜主要采用直埋式敷設(shè)方式，纜外皮至地面的深度不應(yīng)小于0．7m，并應(yīng)在電纜上下分別均勻鋪設(shè)100mm厚的細(xì)砂或軟土，并覆蓋建筑用磚作為保護(hù)層。電纜路徑穿越小區(qū)主干道等可能有機(jī)動(dòng)車行經(jīng)的道路時(shí)，需穿鑄鐵保護(hù)管敷設(shè)。

10kV降壓變壓器的供電半徑通常設(shè)計(jì)值不大于500米，由箱變出線的低壓主纜敷設(shè)至各用電建筑，有單元進(jìn)線的則需在建筑物的外墻上明設(shè)低壓電纜分支箱，與箱變的距離一般控制在30～200 m以內(nèi)。低壓電纜分支箱接箱至各棟電源箱的進(jìn)戶電纜控制在25～150 m以內(nèi)，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮電纜路走捷徑。

3.3.2 高壓電纜的選擇

高壓電纜選用鋁芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝氯乙烯護(hù)套電力電纜（YJLV22 6/10kV）。

交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜具有卓越的熱—機(jī)械性能，優(yōu)異的電氣性能和耐化學(xué)腐蝕性能，還具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、敷設(shè)不受落差限制等優(yōu)點(diǎn)，是目前廣泛用于城市電網(wǎng)、礦山和工廠的新穎電纜。交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜導(dǎo)體最高額定工作溫度為90℃，比紙絕緣電纜、聚氯乙烯絕緣電纜、聚乙烯絕緣電纜均高，所以電纜的載流量也進(jìn)一步提高。

3.3.3 高壓電纜截面選擇

依據(jù)3.1.2中變壓器一次側(cè)的額定電流，可以確定所要選的高壓電纜截面型號(hào)：

630kVA變壓器選用YJLV22-3×35高壓電纜，800kVA變壓器選用YJLV22-3×50高壓電纜，1000kVA變壓器選用YJLV22-3×50高壓電纜，高壓主進(jìn)線選用YJLV22-3×150高壓電纜。

3.3.4 低壓電纜的選擇

低壓電力電纜采用銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（YJV22 0.6/1kV ）。本工程中除自行車棚照明用電選用兩芯電纜外，其余低壓電纜均為四芯電纜。

3.3.5 低壓電纜截面選擇

低壓電纜截面可根據(jù)負(fù)荷值的大小計(jì)算選擇，依據(jù)有功功率計(jì)算公式：P=√3UIcosφ

根據(jù)第二章計(jì)算出的負(fù)荷值，代入上式得出各居民樓負(fù)荷電流值：I=P÷（√3UIcosφ）

再依據(jù)不同規(guī)格電纜載流量選擇所需電纜截面，考慮低壓電纜使用中熱穩(wěn)定影響以及線路長度造成的電壓降的情況，實(shí)際使用的電纜截面選擇必須在按需用電流的基礎(chǔ)上增大一到二個(gè)型號(hào)的截面。

各住宅樓單元進(jìn)線電纜選擇：本小區(qū)多層住宅樓每單元每層為2戶，每單元共12戶，按單位指標(biāo)法計(jì)算Pjs=Pei×Ni×η=4kW×12戶×0.8=38.4kW，所需電流為I=P÷（√3UIcosφ）=68.64A，選YJV22 -4×25mm2型。自行車棚負(fù)荷主要為照明負(fù)荷，從低壓電纜分支箱至車棚電表電源電纜選用YJV22 -2×10mm2型；地下車庫負(fù)荷為三相四線，從低壓電纜分支箱至車庫電表電源電纜統(tǒng)一選用YJV22 -4×16mm2型；

小區(qū)商戶一般為二層，平均面積在200平方米，依面積法計(jì)算單戶負(fù)荷為：PM=Ped×S=80W/m2×200m2÷1000=16kW，所需電流為I=P÷（√3UIcosφ）=28.6A，從電纜分支箱至各商戶低壓電纜選用YJV22 -4×16mm2型。

4.防雷接地

4.1 電力設(shè)備防雷

在配電網(wǎng)絡(luò)中，由于接地種類的不同，其保護(hù)接地方式、供電系統(tǒng)也有所不同。正確理解和推廣使用幾種低壓保護(hù)接地方式及供電系統(tǒng)，對(duì)提高電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行水平有著十分重要的意義。

4.2 低壓配電系統(tǒng)的接地型式和基本要求

低壓配電系統(tǒng)的接地形式可分為TN、TT、IT三種系統(tǒng)，其中TN系統(tǒng)又可分為TN-C、TN-S、TN-C-S三種形式。

1.TN系統(tǒng)應(yīng)符合下列基本要求：

(1)在TN系統(tǒng)中，配電變壓器中性點(diǎn)應(yīng)直接接地。所有電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分應(yīng)與配電變壓器中性點(diǎn)相連接。

(2)保護(hù)導(dǎo)體或保護(hù)接地中性導(dǎo)體應(yīng)在靠近配電變壓器處接地，且應(yīng)在進(jìn)入建筑物處接地。

(3)保護(hù)導(dǎo)體上不應(yīng)設(shè)置保護(hù)電器及隔離電器。

(4)保護(hù)導(dǎo)體單獨(dú)敷設(shè)時(shí)，應(yīng)與配電干線敷設(shè)在同一橋架上。

采用TN--C-S系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)保護(hù)導(dǎo)體與中性導(dǎo)體從某點(diǎn)分開后不應(yīng)再合并，且中性導(dǎo)體不應(yīng)再接地。

2.TT系統(tǒng)應(yīng)符合下列基本要求：

(1)在TT系統(tǒng)中，配電變壓器中性點(diǎn)應(yīng)直接接地。電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分所連接的接地極不應(yīng)與配電變壓器中性點(diǎn)的接地極相連接。

(2)TT系統(tǒng)中，所有電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分宜采用保護(hù)導(dǎo)體與共用的接地網(wǎng)或保護(hù)接地母線、總接地端子相連。

3.IT系統(tǒng)應(yīng)符合下列基本要求：

(1)在IT系統(tǒng)中，所有帶電部分應(yīng)對(duì)地絕緣或配電變壓器中性點(diǎn)應(yīng)通過足夠大的阻抗接地。電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分可單獨(dú)接地或成組的接地。

(2)電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分應(yīng)通過保護(hù)導(dǎo)體或保護(hù)接地母線、總接地端子與接地極連接。

(3)1T系統(tǒng)必須裝設(shè)絕緣監(jiān)視及接地故障報(bào)警或顯示裝置。

(4)在無特殊要求的情況下，IT系統(tǒng)不宜引出中性導(dǎo)體。

4.設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)安全保護(hù)所具備的條件，并結(jié)合工程實(shí)際情況，確定系統(tǒng)接地形式。

4.3 接地種類

1.工作接地：為保證電力設(shè)備達(dá)到正常工作要求的接地，稱為工作接地。中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)接地，或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地。

2.保護(hù)接地：為保障人身安全、防止間接觸電，將設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分進(jìn)行接地，稱為保護(hù)接地。保護(hù)接地的形式有兩種：一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的接地保護(hù)線分別直接接地；另一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的保護(hù)線接地。

3.重復(fù)接地：在中性線直接接地系統(tǒng)中，為確保保護(hù)安全可靠，除在變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)處進(jìn)行工作接地外，還在保護(hù)線其他地方進(jìn)行必要的接地，稱為重復(fù)接地。

4.保護(hù)接中性線：在380/220V低壓系統(tǒng)中，由于中性點(diǎn)是直接接地的，通常又將電氣設(shè)備的外殼與中性線相連，稱為低壓保護(hù)接中性線。

本工程中所使用的高、低壓設(shè)備接地均選擇保護(hù)接中性線方式，將接地裝置與設(shè)備外殼連接實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)。

4.4 接地裝置

1.接地裝置：

接地裝置可使用自然接地體和人工接地體。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先充分利用自然接地體。

(1)自然接地：

在新建的大、中型建筑物中，都利用建筑物的構(gòu)造鋼筋作為自然接地。它們不但耐用、節(jié)省投資，而用電氣性能良好。

(2)人工接地體：

人工接地體有兩種基本型式：垂直接地體和水平接地體。垂直接地體多采用截面為50mm×50mm×4mm，長度為2500mm的角鋼或圓鋼；水平接地體多采用截面為40mm×4mm的扁鋼。

2.接地電阻：

《電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，低壓中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，100kVA以上變壓器接地電阻值≤4Ω。

本工程所使用的設(shè)備接地均為人工接地體接地，按設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)圖配套安裝，箱式變及高壓電纜分支箱的接地電阻值應(yīng)控制在≤4Ω，低壓電纜分支箱的接地電阻值≤10Ω。

5.總結(jié)

通過此開發(fā)小區(qū)的設(shè)計(jì)，使我們的設(shè)計(jì)理念有了更深層次的認(rèn)識(shí)和提高。設(shè)計(jì)必須根據(jù)小區(qū)實(shí)際，符合其特點(diǎn)，采用多種供配電形式和方法，滿足使用功能的要求，不但做到整體布局合理，在宏觀上保持三相負(fù)荷分配基本平衡，而且在微觀上要做到細(xì)致，給每個(gè)用戶提供一個(gè)良好的用電環(huán)境。在實(shí)現(xiàn)安全可靠配電的同時(shí)，還要做到環(huán)境的美化，使整個(gè)小區(qū)的配電合理、適用、經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)

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3. 《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》·電力工業(yè)部

4. 《電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》

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6. 《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50116-98》

電力電纜計(jì)算方法范文第4篇

【關(guān)鍵詞】高壓單芯電纜；接地；電容分壓；懸浮電壓；外護(hù)套

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)的步伐加快，用電負(fù)荷也快速增加高壓、超高壓交聯(lián)電纜正被越來越廣泛的使用。但是目前國內(nèi)高壓交聯(lián)電纜通常采用單芯電纜，在電纜的安裝使用過程中亦發(fā)現(xiàn)不少問題，本文對(duì)一起110kV電纜在進(jìn)行交接驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)外護(hù)套燒毀事故進(jìn)行原因分析。

1 事故概況

2011年9月，河北省某碼頭110kV電纜進(jìn)線工程，該電纜型號(hào)規(guī)格YJLW03―64/110kV―1*630mm2，雙回路，穿管敷設(shè)，每回長度約1500米，分三段做中間接頭，每段電纜長度約500米，均采用交叉互聯(lián)接地。電纜敷設(shè)安裝結(jié)束按要求進(jìn)行交接試驗(yàn)，試驗(yàn)單位為某供電局修試所。試驗(yàn)過程中，將兩個(gè)回路中C相電纜并聯(lián)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，電壓升到128kV并持續(xù)約15分鐘時(shí)，現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)1#接頭井、2#接頭井內(nèi)冒出大量煙霧，隨即停止試驗(yàn)。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)1#、2#接頭井內(nèi)多根電纜外護(hù)套不同程度燒毀，其中兩個(gè)C相電纜大約2米長度外護(hù)套幾乎全部燒光，與之相鄰幾根電纜由于被引燃，也存在不同程度的燒毀情況。同時(shí)在該電纜線路其他檢修井內(nèi)也發(fā)現(xiàn)兩根C相電纜外護(hù)套表面有多個(gè)擊穿點(diǎn)。

圖1

2 原因分析

2.1 高壓電纜結(jié)構(gòu)

由于高壓電纜導(dǎo)體截面大，絕緣層較厚，如果成纜后再加上填充及外護(hù)套，電纜整體外徑及重量會(huì)非常大，不利于生產(chǎn)加工及運(yùn)輸，施工難度也會(huì)很大，故國內(nèi)高壓電纜普遍采用單芯結(jié)構(gòu)，其主要構(gòu)成包括導(dǎo)體、導(dǎo)體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽、緩沖阻水帶、皺紋鋁護(hù)套、非金屬外護(hù)套（表面含半導(dǎo)電層），如圖2所示

圖2

2.2 高壓電纜的接地方式

由圖2可知，高壓單芯電纜結(jié)構(gòu)中，絕緣線芯外包覆有皺紋鋁護(hù)套，鋁護(hù)套一方面起徑向阻水作用，另一方面在電纜正常運(yùn)行時(shí)通過電容電流，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)為故障電流提供了回流通路。由于單芯高壓電纜的特殊結(jié)構(gòu)，當(dāng)導(dǎo)體通過交變電流時(shí)，其產(chǎn)生的交變磁場與金屬護(hù)套交鏈，在金屬護(hù)套上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓與電纜的長度、導(dǎo)體負(fù)荷電流、頻率成正比關(guān)系，感應(yīng)電壓過高不僅會(huì)危及到人身的安全，還可能會(huì)擊穿外護(hù)套絕緣。故此GB50127―2007《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定：交流單芯電纜線路正常感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值在未采取有效防止人員任意接觸金屬層的安全措施時(shí)，不得大于50V，其余情況不得大于300V。

為降低金屬護(hù)套的感應(yīng)電壓，滿足規(guī)范要求，同時(shí)避免單芯電纜金屬護(hù)套兩端接地時(shí)產(chǎn)生環(huán)流，不僅需要根據(jù)GB/T11017―2002《額定電壓110kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其附件》及GB/Z18890―2002《額定電壓220kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其附件》標(biāo)準(zhǔn)要求，敷設(shè)后電纜外護(hù)套需通過直流10kV/1分鐘耐壓試驗(yàn)，而且根據(jù)實(shí)際情況來合理選擇不同的接地方式，通常有單端接地、中間接地、交叉互聯(lián)接地。

2.3 高壓電纜的懸浮電壓

由2.2可知，高壓單芯電纜導(dǎo)體通過交變電流時(shí)，如果選擇正確的接地方式后，金屬護(hù)套對(duì)地感應(yīng)電壓很低，最高不超過300V。但是一旦高壓單芯電纜金屬護(hù)套未接地或接地方式被破壞，造成金屬護(hù)套兩端出現(xiàn)未接地現(xiàn)象，金屬護(hù)套對(duì)地的感應(yīng)電壓就會(huì)改變?yōu)闃O高的懸浮電壓，引發(fā)事故。

2.3.1 懸浮電壓的計(jì)算

電纜本身是容性負(fù)載，導(dǎo)體與金屬護(hù)套（或金屬屏蔽）可以看作電容的兩個(gè)極。高壓單芯電纜外護(hù)套表面均包含有半導(dǎo)電層，其主要作為電纜外護(hù)套絕緣試驗(yàn)的一個(gè)電極，電纜敷設(shè)安裝后，其外護(hù)套表面半導(dǎo)電層與地（金屬支架等）產(chǎn)生良好接觸時(shí)，如果電纜金屬護(hù)套不接地，此時(shí)導(dǎo)體與金屬護(hù)套間、金屬護(hù)套與地間形成一個(gè)串聯(lián)的電容分壓器，假設(shè)導(dǎo)體與金屬護(hù)套間電容為Ca，金屬護(hù)套與地之間電容為Cb，如果導(dǎo)體上施加電壓為U，則金屬護(hù)套上會(huì)產(chǎn)生Ca、Cb對(duì)U的分壓U懸浮，且每一點(diǎn)的電位相等，即懸浮電壓U懸浮。于是有

（式1）

式1計(jì)算公式。另外電纜外護(hù)套表面半導(dǎo)電層由于種種原因與地（金屬支架）未接觸或接觸不良時(shí)，如果電纜金屬護(hù)套不接地，此時(shí)除了Ca、Cb外，還有金屬護(hù)套與地及周圍環(huán)境之間的空氣雜散電容C空，則金屬護(hù)套上產(chǎn)生Ca、Cb、C空對(duì)U的分壓U懸浮1，此時(shí)Cb、C空

（式2）

串聯(lián)后再與Ca串聯(lián)分壓，如果將Cb、C空串聯(lián)后的電容看作Cx，于是有式2計(jì)算公式。式1中Ca、Cb根據(jù)廠家提供電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)，由電纜電容計(jì)算公式式3求取，此時(shí)電容是定量，懸浮電壓主要與導(dǎo)體施加電壓成正比。式2中Cx的計(jì)算需要根據(jù)電纜敷設(shè)現(xiàn)場實(shí)際空間求取C空，此時(shí)電容是變量，計(jì)算比較復(fù)雜，而且C空與Cb串聯(lián)后電容變小，式2條件下計(jì)算出的懸浮電壓數(shù)值要比式1條件下高。式3中，Di為電纜外徑，Dc為導(dǎo)體外徑。

（式3）

2.4 事故原因

現(xiàn)場調(diào)查得知，該電纜線路設(shè)計(jì)為交叉互聯(lián)接地，電纜試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)為GB50150―2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》，試驗(yàn)電壓128kV，時(shí)間60分鐘，諧振頻率為20―300HZ?，F(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，電纜接頭井與檢修井中電纜均放在金屬支架上，但是外護(hù)套未能與金屬支架良好接觸，電纜線路兩個(gè)終端的鋁護(hù)套均良好接地，但是1#、2#接頭井內(nèi)電纜中間接頭鋁護(hù)套引出端未能與交叉互聯(lián)箱進(jìn)行聯(lián)接，導(dǎo)致電纜線路在耐壓試驗(yàn)過程中，1#接頭井至2#接頭井中間段電纜鋁護(hù)套未接地，產(chǎn)生懸浮電壓。假設(shè)該電纜敷設(shè)后，外護(hù)套半導(dǎo)電層與地（金屬支架等）良好接觸，此時(shí)該中間段電纜鋁護(hù)套上產(chǎn)生的懸浮電壓按照式1來計(jì)算，根據(jù)廠家提供電纜參數(shù)得知，導(dǎo)體與金屬護(hù)套間電容為0.219μF/km，電纜外徑為98.2mm，鋁護(hù)套厚度為2mm，外護(hù)套厚度為4.5mm，真空介電常數(shù)ε0=8.86×10-3μF/km，外護(hù)套材料為聚乙烯的相對(duì)介電常數(shù)ε=2.3。根據(jù)式3則有Cb=6.28×8.86×10-3μF/km×2.3÷ln（98.2÷89.2）=1.331μF/km。如L為電纜實(shí)際長度，根據(jù)式1則有

而現(xiàn)場實(shí)際情況是電纜外護(hù)套半導(dǎo)電層未能與地（金屬支架等）良好接觸，則有U懸浮1產(chǎn)生，根據(jù)式2可知，由于Cx變小，故U懸浮1要幾倍于18.08kV，由于C空與電纜實(shí)際使用空間有關(guān)，C空的取值越小，則U懸浮1越大。該金屬護(hù)套上產(chǎn)生的U懸浮1已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過外護(hù)套耐壓試驗(yàn)所要求的10kV電壓，過高的電壓導(dǎo)致外護(hù)套擊穿。外護(hù)套擊穿后，由于電纜外護(hù)套半導(dǎo)電層未能與地良好接觸，金屬護(hù)套會(huì)對(duì)地進(jìn)行放電，因此時(shí)電纜導(dǎo)體上仍然施加有電壓，使得金屬護(hù)套不斷對(duì)地進(jìn)行放電，并通過電纜外護(hù)套表面半導(dǎo)電層爬電連通到距離最近的接地電阻較小的金屬支架或其他固定金具等有效接地點(diǎn)，產(chǎn)生弧光放電，導(dǎo)致電纜外護(hù)套起火燃燒，加上外護(hù)套采用的是易燃的聚乙烯材料，加大火勢并引燃了臨近電纜。發(fā)現(xiàn)情況后雖經(jīng)及時(shí)處理，亦造成了多根電纜燒毀，只能進(jìn)行更換，結(jié)果損失慘重。

3 預(yù)防措施

鑒于懸浮電壓的危害性，故高壓單芯電纜在進(jìn)行交接試驗(yàn)或通電投運(yùn)前，必須對(duì)電纜金屬護(hù)套（金屬屏蔽）的接地情況進(jìn)行認(rèn)真檢查，并確保接地牢靠。另外由于鋁芯電纜端子容易氧化，會(huì)導(dǎo)致端頭接觸電阻變大，應(yīng)避免使用鋁芯電纜作為接地線。

高壓單芯電纜進(jìn)行交接試驗(yàn)時(shí)，由于未帶負(fù)荷，此時(shí)導(dǎo)體承載電流很小，即使金屬護(hù)套（金屬屏蔽）兩端接地，環(huán)流亦可忽略不計(jì)。為確保試驗(yàn)時(shí)電纜金屬護(hù)套接地，對(duì)采用單端接地或中間接地方式的線路，最好將電纜兩端金屬護(hù)套全部接地進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)于采用交叉互聯(lián)方式接地的線路，必須對(duì)整個(gè)線路認(rèn)真檢查，確保所有交叉互聯(lián)箱、接地箱的正常連接后，方可進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)期間，派專人對(duì)試驗(yàn)電纜線路進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)處理，避免發(fā)生事故。

電纜通電運(yùn)行后，要經(jīng)常對(duì)線路進(jìn)行巡視檢查，避免接地箱被盜或破壞后產(chǎn)生懸浮電壓。如果發(fā)現(xiàn)電纜出現(xiàn)完全懸空狀態(tài)，應(yīng)立即停電進(jìn)行處理，未停電時(shí)嚴(yán)禁直接用接地線接地來消除懸浮電壓，除非有特殊保護(hù)裝置才能臨時(shí)處理，但是在停電后，亦必須按照原線路接地方式進(jìn)行恢復(fù)。

參考文獻(xiàn)：

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電力電纜計(jì)算方法范文第5篇

關(guān)鍵詞：電纜截面 經(jīng)濟(jì)性 分析 選擇

電氣設(shè)計(jì)中選擇配電電纜時(shí)，通常是根據(jù)敷設(shè)條件確定電纜型號(hào)，然后再根據(jù)常用數(shù)據(jù)選出適合其載流量要求并滿足電壓損失及熱穩(wěn)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(jié)果是否合理呢？我們知道，配電線路存在著電阻，它消耗浪費(fèi)的電能是不可忽視的。為了節(jié)約電能，減少電路電能損耗，可以考慮適當(dāng)加大線路截面，而加大截面勢必造成工程初投資的提高，下面我將通過償還年限回收方法對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行論述，以求得出最理想的截面選擇方法，即通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較來找出最佳經(jīng)濟(jì)效益的選擇方案。

1.1 償還年限經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析法

對(duì)工程經(jīng)濟(jì)效益的分析方法有很多種，如：

（1）償還年限法；

（2）等年度費(fèi)用法；

（3）現(xiàn)值比較法等。

償還年限法是直接比較兩個(gè)技術(shù)上可行的方案在多長時(shí)間內(nèi)可以通過其年運(yùn)行費(fèi)的節(jié)省，將多支出的投資收回來，它的目的就是找出最佳方案。

如果方案1的投資F1低于方案2的投資F2，而方案1的年運(yùn)行費(fèi)Y1高于方案2的年運(yùn)行費(fèi)Y2。這時(shí)就要正確權(quán)衡投資和年運(yùn)行費(fèi)兩個(gè)方面的因素，即應(yīng)計(jì)算選擇投資高的方案的償還年限N。

如果年值較小，如只有二、三年，則顯然初投資高的方案經(jīng)濟(jì)。若N值較大，如十年左右，那就償還年限太長，投資長期積壓，初投資高的方案就不經(jīng)濟(jì)了。因此，償還年限法的關(guān)鍵在于合理地確定標(biāo)準(zhǔn)的償還年限NH。一般我國的電力設(shè)計(jì)通常取5-6年。在方案比較時(shí)，把計(jì)算的償還年限N與標(biāo)準(zhǔn)償還年限NH作比較，若N=NH，則認(rèn)為兩個(gè)方案均可；若NNH，則相反。

1.2 利用償還年限法選擇電纜截面

現(xiàn)以380V動(dòng)力配電電纜為例，取一些典型情況進(jìn)行計(jì)算（實(shí)例見附錄圖紙《商鋪導(dǎo)線選擇計(jì)算書》）。

設(shè)回路負(fù)荷P1、P2、P3、P4、P5的線路長度都為100m，計(jì)算電流（即線路長期通過的最大負(fù)荷電流）分別為7.5A、50A、100A、150A、210A，根據(jù)敷設(shè)要求，選用YJV電力電纜沿橋架敷設(shè)。

第一步：查閱相關(guān)資料，按常規(guī)方法，即按發(fā)熱條件選擇電纜截面，并校驗(yàn)電壓損失，其初選結(jié)果如表4所示。為了簡化計(jì)算，此表中數(shù)據(jù)是取功率因數(shù)0.8時(shí)計(jì)算得出的，實(shí)際上一般情況下用電設(shè)備的功率因數(shù)都低于0.8。所以，實(shí)際的電壓損失與計(jì)算值各有不同，但基本不影響對(duì)于截面的選擇。

上表中電纜截面是按發(fā)熱條件選取的，所選截面均滿足電壓損失小于5%的要求。這種選擇方案自然是技術(shù)上可靠，節(jié)省有色金屬，初投資也是最低的。但是，因截面小而電阻較大，投入運(yùn)行后，線路電阻年浪費(fèi)電能較多，即年運(yùn)行費(fèi)用較高。那么，適當(dāng)?shù)脑龃蠼孛媸欠衲芨纳七@種情況呢？加大幾級(jí)截面才最為經(jīng)濟(jì)合理呢？

第二步：多種方案比較。

首先，對(duì)P1回路適當(dāng)增加截面的幾種方案進(jìn)行比較：

方案1：按發(fā)熱條件選截面，即3X2.5mm2。

方案2：按方案1再增大一級(jí)截面，即3X4 mm2。

接下來分別計(jì)算兩種方案的投資與年運(yùn)行費(fèi)。為簡化計(jì)算，僅比較其投資與年運(yùn)行費(fèi)的不同部分。就投資而言，因截面加大對(duì)直埋敷設(shè)，除電纜本身造價(jià)外，其它附加費(fèi)用基本相同，故省去不計(jì)。年運(yùn)行費(fèi)用中的維護(hù)管理實(shí)際上也與電纜粗細(xì)無多大關(guān)系，可以忽略不計(jì)，折舊費(fèi)也忽略不計(jì)，所以：

方案1的初投資F1=電纜單價(jià)X電纜長度=3500①元/kmX0.1/km=350元。

方案2的初投資F2=電纜單價(jià)X電纜長度=3800元/kmX0.1/km=380元。

方案1的年電能損耗費(fèi)D1=年電能消費(fèi)量X電度單價(jià)=AkwhX0.8。

式中：A=3I2JS*R0*L*τ10-3kwh

R0-線路單位長度電阻（YJV-0.6/1KV-2.5mm2 R0=9.16/km）；

L-線路長度；

IJS-線路計(jì)算電流；

τ-年最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)，這里取3000h（按8小時(shí)計(jì)算）。

于是：

D1=AX0.8=3X7.52*0.916*0.1*3000*0.8*10-3=37元

所以，方案1的年運(yùn)行費(fèi)Y1即是年電能損耗費(fèi)37元。

按與上面相同的方法可求得方案2的年運(yùn)行費(fèi)（計(jì)算略）為30.7元。

顯然，方案2投資高于方案1，但年運(yùn)行費(fèi)卻低于方案1，其償還年限N為：

可見，償還年限小于5年，說明方案2優(yōu)于方案1，方案2的多余投資在3年左右就可通過節(jié)省運(yùn)行費(fèi)而回收。也就是說，人為增加一級(jí)截面是經(jīng)濟(jì)合理的。那么增大兩或三級(jí)，甚至更多，其經(jīng)濟(jì)效果如何，是否更加經(jīng)濟(jì)？下面作類似計(jì)算比較。

現(xiàn)在根據(jù)表5的結(jié)果，將方案3與方案2比較，方案3的投資高于方案2，但年運(yùn)行費(fèi)用少，其償還年限為：

顯然，因償還年限超過標(biāo)準(zhǔn)償還年限5年，故投資高的方案是

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①因近來銅價(jià)不穩(wěn)定，所以這里采用的是2004年銅價(jià)未漲時(shí)的電纜價(jià)格。

不合理的，即投資方案2優(yōu)于方案3。

同樣，方案4與方案3比較，方案4的償還年限遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于方案3的：

通過以上分析計(jì)算，最終可以確定方案2（即按發(fā)熱條件選出截面之后，再人為加大一級(jí)）是該回路選擇截面的最佳方案。對(duì)其它P2-P5線路經(jīng)過上述計(jì)算方法均可以得出同樣結(jié)論，這里不再一一贅述。

因此，我認(rèn)為在選擇電纜截面時(shí)，按發(fā)熱條件選出后，再人為加大一級(jí)，從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度看是明顯有效益的；從技術(shù)角度看，增大電纜截面，線路壓降減小，從而提高了供電質(zhì)量，而且截面的增大也為系統(tǒng)的增容創(chuàng)造了有利的條件。

但是，當(dāng)負(fù)荷電流較?。↖JS

1.3 總結(jié)

1.3.1 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，然后再加大一級(jí)，當(dāng)負(fù)荷計(jì)算電流小于5A時(shí)就不必加大截面了。當(dāng)然，電壓損失仍要計(jì)算，如損失超過允許的5%時(shí)，可以增大一級(jí)。

1.3.2 線路長短與償還年限無關(guān)

前面計(jì)算過程中為簡化計(jì)算而把電纜長度均設(shè)為100m，實(shí)際上，線路長度對(duì)比較結(jié)果是沒有影響的，下面把償還年限公式展開：

N=[α2L/3I2JS*R10*L*τ*d10-3]-[ α1L/3I2JS*R20*L*τ*d10-3]

其中：

L-線路長度（km）；

R10、R20-兩種電纜單位長度電阻（Ω/km）；

d-電度單價(jià)（元/kwh）。

公式的分母、分子都有線路長度L，顯然可以消掉。因此，償還年限的計(jì)算結(jié)果與電纜長度無關(guān)。這一點(diǎn)很有意義，因?yàn)闊o論線路長短，都可以用該方法選擇電纜導(dǎo)線的截面。

參考文獻(xiàn)

[1] 《電氣和智能建筑》雜志

[2] 《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》（電氣），中國計(jì)劃出版社

[3] 《工程經(jīng)濟(jì)學(xué)》