水泥厂推广应用“电缆最佳经济截面运行”节能效果的分析和研究

2012-06-12闫光启潘世全王琳琳程晓东杨勇伟慎建军高国防

河南建材 2012年5期

闫光启潘世全王琳琳程晓东王立杨勇伟慎建军高国防

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

电力电缆截面选择是一个大家十分关心的问题，是电气（供配电）设计的主要内容之一。电力供配电线路在电力供配电系统中,既是传输电能的介质、又是消耗电能的设备。配电网的线损有很大的危害，发热是线损造成的最突出问题，发热的过程就是把电能转化为热能的过程,造成了电能的损失，电厂发出的电能有数千万千瓦白白地消耗在各级电网中。发热使导体温度升高，促使绝缘材料加速老化，寿命缩短，绝缘程度降低，出现热击穿，引发配电系统事故，也是造成电气火灾的直接原因。

配电系统的线损造成能源的大量浪费配电系统的线损没有转化为有用的能量而白白浪费，而且还要通过如通风、冷却等方式对热量进行散发,也需要电能。根据统计数据，配电网的线损率严重者可达到10%甚至更高。这不仅意味着电能的损失，更表现在一次能源的大量浪费以及对环境造成更多的污染。因此，配电系统的线损产生的经济损失，体现在发、供、用电的各个环节。如果不采取措施降低配电系统的线损率，必然对国家能源利用、环境保护和企业的经济效益产生不良影响，而且随着电力需求的不断增长，电量损失也会越来越大。根据中国国情,如能全面推行按经济电流选择电线、电缆截面的方法,将可减少35%～42%的线路损耗,节能效果、经济效益明显。

按载流量选择线芯截面时,只计算初始投资；按经济电流选择线芯截面时,除计算初始投资外，还要考虑经济寿命期内导体损耗费用,二者之和应最小。当减小线芯截面时，初始投资减少，但线路损耗费用增加；反之，增加线芯截面时，线路损耗减少，但初始投资增加。某一截面区间内，二者之和总费用最少，就是我们追求的目标——经济选型。

1 输电导线电线、电缆型号的选择

选择依据∶输电导线电线、电缆所处的电压等级和适用场所。见表1，选择电缆应具备的资料。

2 选择导线截面的条件

表1 选择电缆应具备的资料

为了供电系统安全可靠、经济合理地运行，应以安全、经济、质量和动态作为导体截面一般原则，并满足下列条件∶1）按长时允许电流选择∶导线和电缆长期通过最大恒定电流（计算电流）时导体工作温度不应超过产品标准中规定的允许最高工作温度。2）按允许电压损失选择∶导线和电缆长期通过最大恒定电流时线路中的电压损失不应超过标准中规定的正常运行时电压损失。3）按机械强度选择∶导线和电缆的截面不应小于某一敷设条件下规定的最小截面，以满足机械强度的要求。4）按短路时的热稳定性的条件选择∶电缆发生故障时按热稳定性校验选择的截面应大于热稳定性最小截面。

3 利用偿还年限法选择电缆最佳经济截面

偿还年限法就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P1的投资L1低于方案P2的投资L2，而方案P1的年运行费C1高于方案P2的年运行费C2。这时就要正确权衡投资和年运行费两个方面的因素，即应计算选择投资高的方案的偿还年限N。

N=（L2-L1）/（C1-C2）年（该估算公式未考虑利息影响）

如果年值较小，如只有二、三年，则显然初投资高的方案经济。若N值较大，如十年左右，那就偿还年限太长，投资长期积压，初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。一般我国的电力设计通常取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N＜NH，则认为投资高的方案优于投资低的方案，若N＞NH，则相反。

单学科服务产品在加工力度上普遍要高于全学科资源服务产品，一般会从期刊、图书、工具书、专利中抽取出图片、表格数据、化合物/材料名称/药品、化学反应/工程方程式等，以支持对用户更为准确的服务。

“IEC标准中关于导体经济电流和经济截面选择的总费用最小法则原理和方法”不再详细介绍，有兴趣的读者可以参考相关文献资料。

4 电力电缆截面经济电流选择的工程案例

现以380 V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、P6、P7 的线路长度都为100 m，计算电流（即线路长期通过的最大负荷电流）分别为 40 A、80 A、150 A、250 A、400 A，选用YJV电力电缆沿桥架敷设，影响系数取0.78。

按发热条件选择电缆截面，并校验电压损失满足小于5%的要求，其初选结果如表2所示。

表2 电缆截面初选结果

2）表中负荷压降数据引自第三版《工业与民用配电设计手册表9-78》功率因数取0.8。

在电缆截面初选结果的基础上，加大一、二级后，分别计算其初投资、年运行电耗和年运行费用的三个电缆截面选择方案费用的比较结果，见表3。

表3 电缆截面三个选择方案费用的比较

因此，从表三的选型结果可以得到如下结论∶1）按发热条件初步选出电缆截面后,再人为加大一级，或采用多并电缆，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，同时截面加大后温升和无功损耗也会有所下降，而且截面的增大也为系统将来的增容创造了有利的条件。2）经过计算后，可以知道，电缆线路的长短与偿还年限无关。3）当电缆截面大于150mm2后，可以考虑电缆的双并或多并使用。但由于不同型号、规格电缆的电阻、电感等参数不同，连接处存在的接触电阻不同,其结果会造成多并电缆的电流分配不平衡,因此，采用多并电缆时要选择同型号、同规格的电缆。4）经济效益与电价成正比、经济效益与铜价成反比。

从前面的分析过程中，可以看出:电价越高偿还年限越短，也就是节能后的经济效益越明显。而铜价越高偿还年限越长，也就是铜价上涨后，放大截面的经济效益会下降。因此在选用期间要对当期的电价和电缆价格经过详细的测算、比对后，再确定电缆的选择。