配电线路的导体通过电流时,将产生电能损耗,也称为线损,其损耗值与导体材料、导体截面积、线路长度等因素有关。据电力部门统计,全国输配电线路的损耗约占总发电量的7%,损耗量巨大。故如何降低电缆线损与降低工程电缆初投资,用一般原则(电缆发热条件)和用经济电流密度进行导体截面选择,在电缆寿命周期内,哪一种更经济,下文做简要分析。
① 电缆发热条件选型时的影响因素:允许温升、负荷性质、工作电流、导体材料、安装环境、环境温度、敷设方式、线路压降、土壤热阻系数等。② 经济电流范围选型时的影响因素:电缆初建投资(C1)和电缆寿命期限内运行中累积的电能损耗费(C2)。 以某380V线路负荷为例,计算电流140A,Tmax=4000h,当地电价P=0.55元/kwh,电缆长度180m,负荷功率因数0.8,选用交联聚乙烯铜芯电缆沿无孔托盘成束单层敷设,并列电缆9根,求以上两种计算方法下的电缆截面(忽略运行电费、折现值、能源增长率等因素)。 A. 基本技术条件下选型的电缆规格 S1=70mm2(载流量为236*0.7=165.2A>140A)
a. 70mm2电缆明敷、35℃的条件下时载流量为236A;
b. 沿无孔托盘成束单层敷设时的系数取0.7;
c. 负荷功率因数0.8时,电缆电压损失为3.386%<5%。
B. 经济电流范围下选型的电缆规格 S2=95mm2
a. 根据条件I=140A,Tmax=4000h,价P=0.55元/kwh;
b. 经查表可得电缆S2=95mm2,经济电流范围为110.4~151.5A。
C. 两种条件下选型的电缆经济性对比:电缆初建投资费(含电缆、附件及安装费)加电缆寿命周期(按30年计)内的线损。①70mm2电缆260元/m、电阻0.291Ω/km、附件及安装费按电缆价格的15%;
②95mm2电缆360元/m、电阻0.214Ω/km、附件及安装费按电缆价格的15%;
③长度180m、Tmax=4000h、当地电价P=0.55元/kwh。 a. S1(70mm2)的总费用:Ca=Ca1+Ca2
b. S2(95mm2)的总费用:Cb=Cb1+Cb2
D. Tmax分别为1000h、2000h、3000h、4000h、5000h时,其余条件不变的总费用: E. 结合上述计算可以得出:Ca1<Cb1、Ca2>Cb2,而年负荷运行时间短时Ca<Cb,年负荷运行时间短时Ca>Cb。 通过案例分析可以看出,采用电缆发热条件比按经济电流范围选择的导体截面积要小,初投资也更低;但长远来看,按经济电流范围所选择的导体线损和相应的损耗费用年负荷运行时间长的费用节省较明显,而年负荷运行时间短的效果则不佳。 故建议年负荷工作时间长(大于3000h)、电价较高、负荷稳定的线路才采用经济电流范围方法选择导体截面,该部分的费用能合理的补偿加大导体截面积所增加的费用,会更经济合理,也更为节能;年负荷工作时间小于3000h的负荷导体截面则仍建议按电缆发热条件选取。