关于经济电流密度的探讨

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年７月　榆林学院学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＹＵＬＩＮ　ＣＯＬＬＥＧＥ　Ｊｕｌｙ　２Ｏ０６　Ｖ０１．１６　Ｎｏ．４　第１６卷第４期　关于经济电流密度的探讨　郑维山　（宁夏东方有色金属集团公司发展部，宁夏银川７５３０００）　摘要：对现行“电流密度”提出不同观点，指出合理的经济电流密度对节能的重要性。　关键词：经济电流密度；运行费用；节能　中图分类号：Ｆ２２文献标识码：Ａ文章编号：１００８—３８７１（２００６）０４—００２９—０３　１问题的提出　经济电流密度等因素决定，在工程设计中，可以方便　经济电流密度，是在选择导线截面时用来校验　其截面是否在经济的范围内的一项重要指标。各国　根据有色金属资源及生产能力、电线电缆的生产水　平、电力生产和能源的开发水平等诸多因素决定的。　地从有关资料中查到。但导线的截面越大，电能损　耗就越小，所以一次投资费用就越大。它们之间应　有一个比较经济的电流密度。我国目前规定采用的　经济电流密度见表１。　通常，在选择电缆截面时，是由发热条件、电压损失、　表１输电线路经济电流密度　（单位：Ａ／ｍｍ　）　查阅近二、三十年有关资料，此标准基本不变。　可以肯定地说，现在的生产力，生产关系较之当初制　定标准时已发生深刻的变化，如线损费、线路一次投　资、运行费用等。今天是否仍可使用此标准呢？本　文仅从导线设计者的角度来校验此标准。　２几组数据的比较及分析　元）；Ｗｏ一初选电缆的一次投资（万元）；　Ｙ０—初选电缆八年内的线损费（万元）；Ｙｎ一加　大截面后电缆八年内的线损费（万元）。当等量右　项＜０时，为经济可行。　对于上式，只要把线路电阻Ｒ与一次投资的函　数关系式列出Ｙ＝ｆ（Ｒ）代人（１）式，用求极值的方法　即可以求出最佳方案ｄｙ／ｄＲ＝０。但是把线路电阻　与一次投资关系列出，即使是近似的，也很烦琐。比　较简单实用的方法是把不同截面积的有关数据列　以现有的导线选择方法，选出符合规范要求的　最小截面的导线，然后加大若干级，在同样的工作条　件下，比较加大截面所增加的一次投资是否少于原　方案在规定年限内多出的线损费。如果是，则认为　加大截面的方案是可行的、经济的，该年限可根据投　出，经几次简单的运算就可以比较出最合理的方案。　例如，一条１０ＫＶ线路，长度为１Ｋｍ，负载为　资收回期确定，本例按８年计算。把它列为数学表　达式为：（Ｗｎ—ｗ。）一（Ｙｏ－Ｙｎ）＝Ｙ　（１）　式中：Ｗｎ－－￣［１大截面后的电缆一次投资（万　收稿日期：２００６—０２—２７修回日期：加０６—Ｏ　＿ｏ１　１２５０ＫＶ・Ａ变压器，负荷率为０．８，初选Ｙ．ＩＶ２９—３｛３５　的高压电缆，可以满足选择电缆的三个条件。现把　作者简介：郑维山（１９７４一），男，陕西子长人，工程师。　维普资讯 http://www.cqvip.com ・３Ｏ・　榆林学院学报　２００６年第４期（总第５９期Ｊ　３５—１５０ｍｍ　电缆按公式（２）计算出线损，进行比较（见表２）。线损公式３・Ｉ　表２（Ｓ＝１２５０ＫＶ・Ａ）　式中：Ｉ一变压器最大计算电流，取５５Ａ；Ｒ一电　对应丁为５０００、２５００、１７００；１２５０ＫＶ・Ａ。ｔ一运行　缆电阻（１＇ｂ／ｋｍ）；丁＿＿年最大负荷损耗小时数。查有　年，取８年；ｆ＿电费按照明电价０．６５￣Ｔｕ／ｋｗ・ｈ计；　关表格得出，Ｃｏｓｑ￣＝０．９时，Ｔｍａｘ＝６５００、４０００、２０００　ｋ一计算常数，取ｌ０—７；ｙ一线损（万元）。　把表２中数值分别代人（１）式，结果见表３。　表３（Ｓ＝１２５０ＫＶ・Ａ）　由表３可知，当负载为１２５０ＫＶ・Ａ变压器时，　元（线损费可从表２中查到）。同理，我们再分析负　Ｔｍａｘ＝６５００ｈ，导线截面为７０ｍｍ　最好，Ｔｍａｘ：　载为２台１２５０ＫＶ・Ａ变压器，即总负载２５００ＫＶ・Ａ　４０００ｈ，导线截面５０ｒａｍ　，Ｔｍａｘ＝２０００ｈ，导线截面为　时的情况，其它条件同上。这里，我们选用导线型号　原方案３５ｍｍ　最好。从节能效果来看，我们仅以　为ＹＪＶ２９—３　５０ｒａｍ　。５０ｒａｍ　截面的电缆可以满　Ｔｍａｘ＝４０００ｈ为例，采用５０ｒａｍ　电缆比３５ｒａｍ　电缆　足规范要求。现把５０ｒａｍ　一１８５ｍｍ　的电缆及相关　８年可节省电能２．８９ＫＷ・ｈ，即减少线损费１．８８万　数据列于表４。　表４（Ｓ＝２５００ＫＶ・Ａ）　若把数值代人（１）式（见表５）。可知，在负载为　７０ｍｍ　最好。从节能效果看，以Ｔｍａｘ＝４０００ｈ为　２５００ＫＶ・Ａ变压器，Ｔｍａｘ＝６５００ｈ，Ｔｍａｘ＝４０００ｈ导　例，采用１２０ｍｍ２电缆比５０ｒａｍ２电缆可节能３９．　线截面１２０ｒａｍ　最好。Ｔｍａｘ＝２０００ｈ，导线截面为　２ＫＷ・ｈ，即节省线损费用２５．４９万元。　维普资讯 http://www.cqvip.com 郑维山：关于经济电流密度的探讨　・３　１・　可以看出，按现行选择电缆的方法，初选方案耗　ＡＡ＝ＡＰ・下・ｔ＝（Ｐ２＋Ｑ２）・Ｒ・下・ｔ／ｕ　能高，是不经济的，最佳方案要比初选方案加大若干　式中：Ｒ一线路电阻；下一运行年。　级。通过上述分析得出的结论是现行经济电流密度　线路电阻Ｒ与ＡＰ、△Ａ为线性关系，以上面例　偏大。自然，此分析是比较粗的，因为分析的前提是　子为例，当把导线截面从３５ｍｍ２加大一级，即可降　忽略了一些次要因素，同时由于目前价格变动较大，　低线路损耗（Ｏ．６０６～０．４４７）／０．６０６＝２６％，当加大　是否反应了其真正价值，对分析结果亦有影响。笔　二级时可降低线路损耗近５０％。电压损耗与线路　者通过大量统计后认为，若对现行的经济电流密度　阻抗Ｒ＋ｊｘ有密切的关系，如式ＡＵ＝Ｉ（Ｒ＋ｊｘ）。　乘以一个０．５左右的系数，基本能反映出现在的经　例如，当截面为３５ｎＨｎ　，Ｌ＝１０００ｍ，Ｉ＝５５Ａ，Ｃｏｓ＝０．９　济电流密度。　时，ＡＵ＝０．９９％，采用截面为５０ｍｍ　的导线，其余　３　问题的解决及意义　条件同上，则△Ｕ＝０．７１５％，电压损耗减少（０．９９～　当前，我国经济发展面临的突出问题是经济增　０．７１５）／０．９９＝２８％。降低线路电压损失，可提高电　长的质量和效益不高，其中能耗高，浪费大，资源利　能质量，有利于延长电气设备使用寿命。对于低压　用率低。我国国民生产总值的产出率为世界上平均　电缆，当电流较小时，因涉及到敷设方式及敷设费用　水平的１／７，能源和材料消耗占企业成本的７０％左　不同而难于比较。但对较大电流，例如１００Ａ及以　右，若降低一个百分点，就可带来节约成本２００亿元　上时，敷设方式相同时，用上述分析方法，可得出类　的惊人效益。电力系统是一个非常庞大的系统，其　似结果，这里不在细述。值的一提的是，低压系统电　功率损耗和电能损耗的数值是相当可观的。以某系　缆用量非常大，所占全系统的线路损耗５０％，在节　统为例，线路损耗占整个系统的功率损耗的６８％，　能方面其潜力是可观的。　其中．１１０ＫＶ与３５ＫＶ占２０％，１０ＫＶ以下占４７．８％。　采用增截面，减少经济电流密度的方法选择导　线路的有功功率损耗ＡＰ和电能损耗△Ａ，可以用下　线，对国家、对投资者、对节省能源和提高企业经济　式表式：　效益，都是有益的。　ＡＰ＝（Ｐ２＋Ｑ２）・Ｒ／Ｕ　参考文献：　［１］徐永根．工业与民用配电设计手册［Ｍ］．北京：中国电力出版社，１９９４．１４—１８，３８０—４５０　（责任编辑：弓斌耀）