火力发电厂厂用电系统电缆经济截面选择影响因素分析..docVIP

火力发电厂厂用电系统电缆经济电流截面选择影响因素分析 东北电力设计院 田浩 【摘要】本文主要分析了火电厂厂用电系统电缆经济电流截面选择的影响因素，以及在实际工程中碰到的问题，并给出了建议。 【关键词】电缆；经济电流截面；成本；最大负荷损耗时间 概述 选择经济截面的意义 在火力发电厂厂用电系统中，电缆截面的选择关系到机组的安全、可靠、经济运行，是一个值得关注的问题。根据《电力工程电缆设计规范》3.7条的规定，电力电缆导体截面的选择，主要须考虑回路最大工作电流时的载流量、最大短路电流和短路时间下的热稳定、最大工作电流下的电压降以及运行的经济性。在满足热稳定和电压降的前提下，电缆截面如果按照允许载流量选择时一般较小，初始投资可以减少，但线路损耗费用增加；而按照经济电流密度选择，一般会增大电缆截面，初始投资增加而线路损耗减少。 IEC和国际通行的总拥有费用法(TOC)对电力电缆截面选择的原则是：仅仅减少初始投资是不够的，还应该尽量减少初始投资与电缆经济寿命期间的损耗费用的总和，在这种情况下，选择比最小初始投资更大的电缆截面，在相同电流下将减少电力损耗，从整个电缆经济寿命期间考虑，总成本是合算的。同时，按照经济电流密度选择电缆截面，也符合当今社会绿色低碳、节能减排的要求，有着显著的社会效益。 现行规程的规定 目前，对火力发电厂厂用电系统电缆经济电流截面选择提出了明确要求的现行规程主要有两个：《电力工程电缆设计规范 GB50217-2007》（以下简称《电缆设计规范》）和《导体和电器选择设计技术规定 DL/T5222-2005》（以下简称《导体设计规定》）。 《电力工程电缆设计规范》3.7.1条第4款规定：“10 kV及以下电力电缆截面除应符合上述1~3款的要求外，尚宜按电缆的初始投资与使用寿命期间的运行费用综合经济的原则选择。”同时在附录B中给出了电力电缆经济截面的计算公式。 《导体和电器选择设计技术规定》7.8.1条规定“电力电缆应按下列技术条件选择”，其中第9项为经济电流密度。同时在附录E中给出了导体经济电流密度的计算公式和经济电流密度曲线。 分析的重点及前提条件 上述两个规程给出了计算电力电缆经济截面所必需的参数，本文研究分析的重点是这些参数及其他因素的影响。分析时假定电缆的载流量、热稳定和电压降等已满足要求。 电缆本体及其他相关成本的影响 电缆本体成本 在上述两个规程的电力电缆经济截面计算公式中，电缆本体及安装成本是作为输入数据给出的，这是比较科学的，能够反应电缆价格变化的影响。而《导体设计规定》附录E.2所给出的经济电流密度曲线，电缆的经济电流密度只与最大负荷利用小时和成本电价相关。 近3年，国内外铜、铝材的价格波动相对不大，铜材大体在4~5.5万元/吨，铝材大体在1~1.8万元/吨。如果再向前推5年，铜、铝材的价格波动都非常大。图2.1-1和图2.1-2给出了2006-2011年铜、铝材的价格曲线。从图中可以看出，铜、铝材最高价为最低价的3倍左右。以铜材为例，按当时6.8万元/吨的价格，根据电缆生产厂家的数据，对于3X150mm2左右的大截面电缆，导体材料的成本约占电缆总成本的60-70%，也就是说铜材价格的波动会直接影响电缆价格的变化。 《导体设计规定》是在2005年2月14日发布的，其编制经济电流密度曲线时所取的电缆价格应该是2004年及之前。在2002.10-2004.10期间，国内铜材价格在1.5-3万元/吨左右，无论与目前4.4万元/吨相比还是与2011年年初6.8万元/吨左右的价格相比都有较大差别。 经济电流密度曲线，简单、直观、使用方便，在实际工程中一直得到广泛的应用。但由于近期铜、铝材及电缆价格的大幅度波动，通过曲线确定的经济电流密度，已无法准确地反应电缆截面选择时的经济性，因此在《导体设计规定》修订前，建议使用两个规程给出的公式计算电缆经济电流密度。 另外，从图2.1-1和图2.1-2还可以看出，在特定时期，几个月内铜、铝材的价格都可能出现成倍的变化。目前大型火力发电厂建设周期都比较长，即便是从电缆招标到电缆清册出版，也需要几个月的时间间隔，在设计时是使用均价还是某个时间节点的实际价格，也建议规程能够明确。 图2.1-1 铜材2006-2011年价格曲线 图2.1-2 铝材2006-2011年价格曲线 电缆相关成本的影响 在《电缆设计规范》给出的电缆总成本计算公式中，初始费用包括电缆本体及安装成本，由电缆材料费用和安装费用两部分组成，是否计入电缆通道（电缆桥架）的费用没有明确说明。一般来说，电缆通道是根据所敷设电缆的种类、数量和截面进行规划的，电缆截面的增大，必然会增加电缆通道的造价，只不过对于单根电缆，很难确定其截面对电缆通道的影响。 为了了解电缆桥架费用与电缆材料费用及安装费用的相对关系，