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试论电缆设计与电气节能的分析 　　【摘要】随着社会经济的不断高速发展，人类的精神文明以及物质文明也得到了质的飞跃和升华，在追求电气精美的层次上对于电气的节能要求也越来越高。而电力以及电磁波的产生和传输以及应用都要采用电缆作为连接和传输的主要部件，电缆作为传输电能的唯一途径，为了能够使节能效果更佳的明显，加强对电缆设计变得至关重要。由于电气节能措施大多数存在投资高、效果不明显的特征，投资收益达不到预期的效果，会使得开发商降低电气节能的应用程度。本文针对电缆设计与电气节能展开了探讨和研究，通过实际的工程案例，阐述了在电缆设计中，选择合理电缆截面以及敷设方式，从而降低线路的电能损耗，从而达到节能的目的，仅供参考。 　　【关键词】电缆设计；经济电流密度；电气节能；应用 　　全球资源的紧缺已经成为社会经济发展的重要阻碍因素，而我国正处于经济发展的增长期，能源对经济增长的约束作用已经越来越明显，节能已经成为我国国计民生的大事。社会的生产生活都离不开电力的作用，而电力的传输和应用都是以电缆作为传输和连接的部件，为了能够尽最大可能的实现电气节能效果就必须要对电缆进行科学合理的设计。 　　1. 工程概况 　　本工程是对某企业的综合楼设计，其总建筑面积约为35000?O，其中地下两层，地上二十层，其工程主要有实验室、厨房、餐厅、会议室和办公室，而工程的设计主要有电气节能和电缆设计，相关专业人士已经对综合楼进行了评估和验证，此建筑工程属于一类高层建筑，属于一级负荷用户。其具体的工程概况如表1所示[1]。 　　表1 某单位综合楼工程概况 　　序号 层数 功能 　　1 地下二层 变电所、库房、消防间、制冷机房 　　2 地下一层 厨房、餐厅、风机房、食品库 　　3 一层 餐厅 　　4 2～6层 多媒体教室、会议室、办公室 　　5 7～12层 员工宿舍 　　6 13～20层 实验室，仪器设备室、办公室 　　2. 电缆设计截面选择基本原则 　　2.1 机械强度原则 　　电缆在安装运行过程中会受到各种客观因素的制约性影响，电缆处于一种露天作业的环境，在设计的过程中就需要充分的考虑风、雪、雨、冰以及温度等自然环境因素对电缆的影响。因此，为了能够保证电缆的安全运行，在设计过程中一定要对周边环境进行考察，机械强度要选择最佳的导线截面。一般情况下，用于低压架空线路的铝绞线和钢芯铝绞线的截面积不能小于16mm?，其中配电线路的每一相导体截面规格如表2所示[2]。 　　表2 导体最小允许截面 　　布线形式 　　线路用途 导体最小截面 　　铜 铝 　　电缆和绝缘电线 电力和照明线路 1.5 2.5 　　信号和控制线路 0.5 -- 　　裸导体 电力线路 10 16 　　信号和控制线路 4 -- 　　绝缘电线和电缆柔性连接 任何用途 0.75 -- 　　特低压电路 0.75 -- 　　2.2 经济密度原则 　　选择导线既要考虑经济性，又要考虑安全性。导线截面偏大，线顺就小，但会增加线路投资；导线截面偏小，线损就偏大，而且安全系数也小。 　　供配电线路在满足电压损失的短路热稳定的前提下，年最大负荷运行时间小于4000h，可按导体载流量选择导线截面；年最大负荷运行时间大于4000h但小于7000h，宜按经济电流密度选择导线截面；年最大负荷运行时间大于7000h，应按经济电流密度选择导线截面。 　　按经济电流密度选择导线、电缆截面的方法是经济选型。按载流量选择线芯截面时，只计算初始投资；按经济电流选择时，除计算初始投资外，还要考虑经济寿命期内导线损耗费用，二者之和应最小。当减少线芯截面时，初始投资减少，但线路损耗费用增大；反之增大线芯截面时，线路损耗减少，但初始投资增加，某一截面区内，二者之和（总费用）最少，即为经济截面。 　　电缆导体经济电流密度算法 　　2.2.1.推荐经济电流密度算法[3]： 　　（式1） 　　（式2） 　　（式3） 　　（式4） 　　（式5） 　　将式1代入式5得到： 　　式中A-与导体截面有关的单位长度成本的可变部分[元/（m?mm?）]； 　　j-电缆导体经济电流密度（A/mm?）；Imax-最大负荷电流（A）； 　　N-电缆使用的经济寿命（年）；Np-每回路相导体的数量； 　　Nc-传输同型号电缆和负载值的回路数量；P-电价（元）； 　　D-附加发电成本[元/（kW?年）]；F-定义的辅助量（元/W）； 　　Q-定义的辅助量；r-定义的辅助量；ζ-年最大负荷利用小时对应的年最大负荷损耗小时h；Sec-电缆导体的经济截面（mm?） 　　2.2.2.计算时，一般取N=30年，D=252元/（kW?年），现值系数[Q/（1+i%）】=11.2，公共建筑低压配电系