摘要：文章對配電電纜設(shè)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(jì)技術(shù)的分析，提出了可行的補(bǔ)償年限法，在經(jīng)濟(jì)方面取得了顯著效果。

　　關(guān)鍵詞：配電電纜選擇　　投資與償還　　節(jié)電

　　配電電纜選擇時，通常是根據(jù)敷設(shè)條件確定電纜型號，而后根據(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，它所消耗浪費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。本文將利用補(bǔ)償年限回收方法對這個問題加以討論，通過定量分析計算即經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較來尋求具有最佳經(jīng)濟(jì)效益的選擇方案。

　　1.經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析的方法

　　對工程經(jīng)濟(jì)效益的分析方法通常有：

　�。�1）補(bǔ)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時間內(nèi)可以通過其年運行費的節(jié)省，將多支出的投資收回來，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.這時應(yīng)正確權(quán)衡投資和年運行費兩個方面的因素，即應(yīng)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(jì)。若N值較大，如十年左右，即償還年太長，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)鍵在于合理的確定標(biāo)準(zhǔn)償還年限NH.我國的電力設(shè)計通常取5～6年。在方案比較時，把計算的償還年限N與標(biāo)準(zhǔn)償還年限NH作比較，若N＝NH，則認(rèn)為兩個方案均可；若N＜NH，則認(rèn)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(bǔ)償年限法選擇電纜截面

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

　　設(shè)回路負(fù)荷P1、P2、P3、P4其線路長度均為100m，計算電充（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，可選用VLV或VV型電力電纜直接埋地敷設(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，并校驗電壓損失，其初選結(jié)果如表1所示。

　　在這里，為了簡化計算，取負(fù)荷功率因數(shù)0.8，實際上一般情況下應(yīng)好0.7，V用電設(shè)備組的cosΦ值都低于0.8.所以，實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，初投資最低的。但是，因截面小而電阻較大，投入運行后，線路電阻年浪費電能較多，即年運行費用較高。那么，適當(dāng)?shù)卦龃蠼孛媸欠窨尚校�加大幾級截面才是最為�?jīng)濟(jì)合理的呢？

　　第二步：多種方案比較。

　　首先，對P1回路適當(dāng)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(nèi)敷設(shè)，除電纜本身造價外，其它附加費用基本相同，故省去不計。年運行費用中的維護(hù)管理實際上也與電纜粗細(xì)關(guān)系不大，這一項費用的差價所占比重較小，同樣可以略去不計，于是：

　　方案1的初投資F1＝電纜單價×電纜長度＝3500元／km×0.1／km＝350元。

　　方案2的初投資F2＝電纜單價×電纜長度＝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＝ΔAkwh×0.085.

　　式中：ΔA＝3I2ls×R0×L×τ×10－3kwh

　　R0——線路單位長度電阻（VLV－2.5mm2R0＝14.7／km）；

　　L——線路長度；

　　Ijs——線路計算電流；

　　τ——年最大負(fù)荷小時數(shù)，根據(jù)最大負(fù)荷，利用小時數(shù)T和功率因數(shù)查曲線得出，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(dāng)T＝3000n、τ＝2100n時，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(dāng)T＝2000n、τ＝1600n時，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Y1＇＝10.5＋44＝54.5元

　　T＝2000n時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Y2＇＝11.4＋27.8＝39.2元

　　T＝2000n時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(dāng)T＝3000n時N＇2－1＝＝＝2.0年

　　當(dāng)T＝2000n時N＇＇2－2＝＝2.5年

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

　　現(xiàn)在根據(jù)表2的結(jié)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(dāng)T＝3000n時N＇3－2＝＝3.3年

　　當(dāng)T＝2000n時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(dāng)T＝3000n時N＇4－3＝＝20年

　　當(dāng)T＝2000n時N＇＇4－3＝＝29年

　　顯然，因償還年限遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)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線路經(jīng)過上述計算方法均得出同樣結(jié)論，即方案3為最佳方案。

　　因此，我們認(rèn)為在選擇截面時，按發(fā)熱條件選出后，再人為加大兩級，從經(jīng)濟(jì)角度看有明顯的效益。即使側(cè)重考慮節(jié)省有色金屬的觀點，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(tǒng)的增容改造創(chuàng)造了有利條件。

　　但是，當(dāng)負(fù)荷電流較�。↖js≤5A）時，計算結(jié)果表明：沒有必要再加大截面，因為負(fù)荷電流較小，所產(chǎn)生的線路損耗也較小，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(jié)論，如換為VV銅芯電纜其結(jié)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(jié)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(yīng)的投資額之差均符合趨勢。

　　3.結(jié)論

　　從以上分析可見，按償還年限法選擇電纜截面，不僅具有突出的節(jié)電效果和最佳的經(jīng)濟(jì)效益，而且還具有一定規(guī)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(dāng)負(fù)荷計算電流小于5A時就不必加大截面。當(dāng)然，仍要計算電壓損失，在損失超過允許的5％時，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足電壓損失的要求，同時也滿足短路熱穩(wěn)定的要求，這種方法對裸導(dǎo)線架空敷設(shè)也同樣有效。

　　3.2線路長短與償還年限無關(guān)

　　前邊計算線路均設(shè)為100m，因為實際上，線路長度對經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果沒有影響。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：

　　N＝－

　　其中：

　　L——線路長度（km）；

　　R10、R20——兩種電纜單位長度電阻（Ω／km）；

　　β——電纜年折舊費率（取3％）；

　　d——度電價（元／kwh）。

　　公式的分母、分子都有線路長度L，顯然可以消掉，因此，償還年限的計算結(jié)果與電纜長度無關(guān)。這一點很有意義，無論電路長短，都可以用該方法選擇電纜導(dǎo)線截面。

　　3.3最大負(fù)荷利用小時數(shù)T與選擇截面經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系

　　重新分析其償還年限的表達(dá)式并整理得：

　　N＝

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

　　在計算時分別選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(fù)荷利用小時數(shù)較大，適當(dāng)增大導(dǎo)線截面更具明顯的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)電效果。

　　參考文獻(xiàn)

　　1.工廠常用電氣設(shè)備手冊

　　2.工廠供電設(shè)計，李宗綱等著

　　3.工廠配電設(shè)計手冊，水電部出版社