電氣設(shè)計(jì)中選擇配電電纜時(shí)，通常是根據(jù)敷設(shè)條件確定電纜型號(hào)，然后再根據(jù)常用數(shù)據(jù)選出適合其載流量要求并滿(mǎn)足電壓損失及熱穩(wěn)定要求的電纜截面。用這種方法選出的截面，技術(shù)上是可靠的，工程投資也zui低。但是，這種選擇結(jié)果是否合理呢？我們知道，配電線(xiàn)路存在著電阻，它消耗浪費(fèi)的電能是不可忽視的。為了節(jié)約電能，減少電路電能損耗，可以考慮適當(dāng)加大線(xiàn)路截面，而加大截面勢(shì)必造成工程初投資的提高，下面我將通過(guò)償還年限回收方法對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行論述，以求得出的截面選擇方法，即通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較來(lái)找出*經(jīng)濟(jì)效益的選擇方案。     

1.1 償還年限經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析法 
    對(duì)工程經(jīng)濟(jì)效益的分析方法有很多種，如： 

（1）償還年限法； 

（2）等年度費(fèi)用法； 

（3）現(xiàn)值比較法等。     

償還年限法是直接比較兩個(gè)技術(shù)上可行的方案在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可以通過(guò)其年運(yùn)行費(fèi)的節(jié)省，將多支出的投資收回來(lái)，它的目的就是找出*方案。 
 如果方案1的投資F1低于方案2的投資F2，而方案1的年運(yùn)行費(fèi)Y1高于方案2的年運(yùn)行費(fèi)Y2。這時(shí)就要正確權(quán)衡投資和年運(yùn)行費(fèi)兩個(gè)方面的因素，即應(yīng)計(jì)算選擇投資高的方案的償還年限N。
 N=（F2-F1）/（Y1-Y2）年  （3） 
如果年值較小，如只有二、三年，則顯然初投資高的方案經(jīng)濟(jì)。若N值較大，如十年左右，那就償還年限太長(zhǎng)，投資長(zhǎng)期積壓，初投資高的方案就不經(jīng)濟(jì)了。因此，償還年限法的關(guān)鍵在于合理地確定標(biāo)準(zhǔn)的償還年限NH。一般我國(guó)的電力設(shè)計(jì)通常取5-6年。在方案比較時(shí)，把計(jì)算的償還年限N與標(biāo)準(zhǔn)償還年限NH作比較，若N=NH，則認(rèn)為兩個(gè)方案均可；若N<NH，則認(rèn)為投資高的方案優(yōu)于投資低的方案，若N>NH，則相反。 

1.2 利用償還年限法選擇電纜截

現(xiàn)以380V動(dòng)力配電電纜為例，取一些典型情況進(jìn)行計(jì)算（實(shí)例見(jiàn)附錄圖紙《商鋪導(dǎo)線(xiàn)選擇計(jì)算書(shū)》）。 
設(shè)回路負(fù)荷P1、P2、P3、P4、P5的線(xiàn)路長(zhǎng)度都為100m，計(jì)算電流（即線(xiàn)路長(zhǎng)期通過(guò)的zui大負(fù)荷電流）分別為7.、50A、100A、150A、210A，根據(jù)敷設(shè)要求，選用YJV電力電纜沿橋架敷設(shè)。 
 

*步：查閱相關(guān)資料，按常規(guī)方法，即按發(fā)熱條件選擇電纜截面，并校驗(yàn)電壓損失，其初選結(jié)果如表4所示。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，此表中數(shù)據(jù)是取功率因數(shù)0.8時(shí)計(jì)算得出的，實(shí)際上一般情況下用電設(shè)備的數(shù)率因數(shù)都低于0.8。所以，實(shí)際的電壓損失與計(jì)算值各有不同，但基本不影響對(duì)于截面的選擇。 
             

電纜參數(shù)初選結(jié)果

上表中電纜截面是按發(fā)熱條件選取的，所選截面均滿(mǎn)足電壓損失小于5%的要求。這種選擇方案自然是技術(shù)上可靠，節(jié)省有色金屬，初投資也是zui低的。但是，因截面小而電阻較大，投入運(yùn)行后，線(xiàn)路電阻年浪費(fèi)電能較多，即年運(yùn)行費(fèi)用較高。那么，適當(dāng)?shù)脑龃蠼孛媸欠衲芨纳七@種情況呢？加大幾級(jí)截面才zui為經(jīng)濟(jì)合理呢？ 

第二步：多種方案比較。 
 首先，對(duì)P1回路適當(dāng)增加截面的幾種方案進(jìn)行比較： 
 方案1：按發(fā)熱條件選截面，即3X2.5mm2。 
 方案2：按方案1再增大一級(jí)截面，即3X4 mm2。 
 接下來(lái)分別計(jì)算兩種方案的投資與年運(yùn)行費(fèi)。為簡(jiǎn)化計(jì)算，僅比較其投資與年運(yùn)行費(fèi)的不同部分。就投資而言，因截面加大對(duì)直埋敷設(shè)，除電纜本身造價(jià)外，其它附加費(fèi)用基本相同，故省去不計(jì)。年運(yùn)行費(fèi)用中的維護(hù)管理實(shí)際上也與電纜粗細(xì)無(wú)多大關(guān)系，可以忽略不計(jì)，折舊費(fèi)也忽略不計(jì)，所以： 
 方案1的初投資F1=電纜單價(jià)X電纜長(zhǎng)度=3500①元/kmX0.1/km=350元。 
 方案2的初投資F2=電纜單價(jià)X電纜長(zhǎng)度=3800元/kmX0.1/km=380元。 
 方案1的年電能損耗費(fèi)D1=年電能消費(fèi)量X電度單價(jià)=△AkwhX0.8。 
 式中：△A=3I2JS*R0*L*τ10-3kwh 
 

R0-線(xiàn)路單位長(zhǎng)度電阻（YJV-0.6/1KV-2.5mm2 R0=9.16/km）； 
 

L-線(xiàn)路長(zhǎng)度； 
 

IJS-線(xiàn)路計(jì)算電流； 
 

τ-年zui大負(fù)荷小時(shí)數(shù)，這里取3000h（按8小時(shí)計(jì)算）。 

于是： 
 

D1=△AX0.8=3X7.52*0.916*0.1*3000*0.8*10-3=37元 
 

所以，方案1的年運(yùn)行費(fèi)Y1即是年電能損耗費(fèi)37元。 
 

按與上面相同的方法可求得方案2的年運(yùn)行費(fèi)（計(jì)算略）為30.7元。 
顯然，方案2投資高于方案1，但年運(yùn)行費(fèi)卻低于方案1，其償還年限N為： 
N=（F2-F1）/（Y1-Y2）=（380-350）/（37-30.7）=4.7年 
 

可見(jiàn)，償還年限小于5年，說(shuō)明方案2優(yōu)于方案1，方案2的多余投資在3年左右就可通過(guò)節(jié)省運(yùn)行費(fèi)而回收。也就是說(shuō)，人為增加一級(jí)截面是經(jīng)濟(jì)合理的。那么增大兩或三級(jí)，甚至更多，其經(jīng)濟(jì)效果如何，是否更加經(jīng)濟(jì)？下面作類(lèi)似計(jì)算比較。 
 

現(xiàn)在根據(jù)表5的結(jié)果，將方案3與方案2比較，方案3的投資高于方案2，但年運(yùn)行費(fèi)用少，其償還年限為： 
 

N’=（409-380）/（30.7-26）=6.17年 
顯然，因償還年限超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)償還年限5年，故投資高的方案是 
 

①因近來(lái)銅價(jià)不穩(wěn)定，所以這里采用的是2004年銅價(jià)未漲時(shí)的電纜價(jià)格。 
不合理的，即投資方案2優(yōu)于方案3。 
 

同樣，方案4與方案3比較，方案4的償還年限遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于方案3的： 
N’’=（499-409）/（26-21）=18年 

回路號(hào)電纜截面（mm2）初投資（元）年運(yùn)行費(fèi) 

13X2.535037 

23X438030.7 

33X640926 

43X1049921 

    通過(guò)以上分析計(jì)算，zui終可以確定方案2（即按發(fā)熱條件選出截面之后，再人為加大一級(jí)）是該回路選擇截面的*方案。對(duì)其它P2-P5線(xiàn)路經(jīng)過(guò)上述計(jì)算方法均可以得出同樣結(jié)論，這里不再一一贅述。 
  

 因此，我認(rèn)為在選擇電纜截面時(shí)，按發(fā)熱條件選出后，再人為加大一級(jí)，從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度看是明顯有效益的；從技術(shù)角度看，增大電纜截面，線(xiàn)路壓降減小，從而提高了供電質(zhì)量，而且截面的增大也為系統(tǒng)的增容創(chuàng)造了有利的條件。 

但是，當(dāng)負(fù)荷電流較小（IJS<）時(shí)，通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)：沒(méi)有必要再加大截面。因?yàn)樨?fù)荷電流較小，所產(chǎn)生的線(xiàn)路損耗也較小，增大截面而多投資的部分，需要5年以上才能回收，故此時(shí)只需按發(fā)熱條件選擇即可。 
    

1.3 總結(jié) 
    

1.3.1 按投資年限法選擇電纜截面 

首先，按發(fā)熱條件選出允許截面，然后再加大一級(jí)，當(dāng)負(fù)荷計(jì)算電流小于時(shí)就不必加大截面了。當(dāng)然，電壓損失仍要計(jì)算，如損失超過(guò)允許的5%時(shí)，可以增大一級(jí)。 
    

1.3.2 線(xiàn)路長(zhǎng)短與償還年限無(wú)關(guān) 
 

前面計(jì)算過(guò)程中為簡(jiǎn)化計(jì)算而把電纜長(zhǎng)度均設(shè)為100m，實(shí)際上，線(xiàn)路長(zhǎng)度對(duì)比較結(jié)果是沒(méi)有影響的，下面把償還年限公式展開(kāi)：
 

N=[α2L/3I2JS*R10*L*τ*d10-3]-[ α1L/3I2JS*R20*L*τ*d10-3] 

其中： 

L-線(xiàn)路長(zhǎng)度（km）； 

R10、R20-兩種電纜單位長(zhǎng)度電阻（Ω/km）； 

d-電度單價(jià)（元/kwh）。 
 

公式的分母、分子都有線(xiàn)路長(zhǎng)度L，顯然可以消掉。因此，償還年限的計(jì)算結(jié)果與電纜長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。這一點(diǎn)很有意義，因?yàn)闊o(wú)論線(xiàn)路長(zhǎng)短，都可以用該方法選擇電纜導(dǎo)線(xiàn)的截面。