電氣設計中選擇配電電纜時，通常是根據敷設條件確定電纜型號，然后再根據常用數據選出適合其載流量要求并滿足電壓損失及熱穩定要求的電纜截面。用這種方法選出的截面，技術上是可靠的，工程投資也最低。但是，這種選擇結果是否合理呢？我們知道，配電線路存在著電阻，它消耗浪費的電能是不可忽視的。為了節約電能，減少電路電能損耗，可以考慮適當加大線路截面，而加大截面勢必造成工程初投資的提高，下面我將通過償還年限回收方法對這個問題進行論述，以求得出最理想的截面選擇方法，即通過經濟技術比較來找出最佳經濟效益的選擇方案。 
    

1.1 償還年限經濟技術分析法 
    

對工程經濟效益的分析方法有很多種，如： 

（1）償還年限法； 

（2）等年度費用法； 

（3）現值比較法等。 
    

償還年限法是直接比較兩個技術上可行的方案在多長時間內可以通過其年運行費的節省，將多支出的投資收回來，它的目的就是找出最佳方案。 
    

如果方案1的投資F1低于方案2的投資F2，而方案1的年運行費Y1高于方案2的年運行費Y2。這時就要正確權衡投資和年運行費兩個方面的因素，即應計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濟。若N值較大，如十年左右，那就償還年限太長，投資長期積壓，初投資高的方案就不經濟了。因此，償還年限法的關鍵在于合理地確定標準的償還年限NH。一般我國的電力設計通常取5-6年。在方案比較時，把計算的償還年限N與標準償還年限NH作比較，若N=NH，則認為兩個方案均可；若N<NH，則認為投資高的方案優于投資低的方案，若N>NH，則相反。 

1.2 利用償還年限法選擇電纜截面 

現以380V動力配電電纜為例，取一些典型情況進行計算（實例見附錄圖紙《商鋪導線選擇計算書》）。 
    

設回路負荷P1、P2、P3、P4、P5的線路長度都為100m，計算電流（即線路長期通過的最大負荷電流）分別為7.5A、50A、100A、150A、210A，根據敷設要求，選用YJV電力電纜沿橋架敷設。 

第一步：查閱相關資料，按常規方法，即按發熱條件選擇電纜截面，并校驗電壓損失，其初選結果如表4所示。為了簡化計算，此表中數據是取功率因數0.8時計算得出的，實際上一般情況下用電設備的數率因數都低于0.8。所以，實際的電壓損失與計算值各有不同，但基本不影響對于截面的選擇。 
              

電纜參數初選結果  表4 

上表中電纜截面是按發熱條件選取的，所選截面均滿足電壓損失小于5%的要求。這種選擇方案自然是技術上可靠，節省有色金屬，初投資也是最低的。但是，因截面小而電阻較大，投入運行后，線路電阻年浪費電能較多，即年運行費用較高。那么，適當的增大截面是否能改善這種情況呢？加大幾級截面才最為經濟合理呢？ 

第二步：多種方案比較。 

首先，對P1回路適當增加截面的幾種方案進行比較： 

方案1：按發熱條件選截面，即3X2.5mm2。 

方案2：按方案1再增大一級截面，即3X4 mm2。 

接下來分別計算兩種方案的投資與年運行費。為簡化計算，僅比較其投資與年運行費的不同部分。就投資而言，因截面加大對直埋敷設，除電纜本身造價外，其它附加費用基本相同，故省去不計。年運行費用中的維護管理實際上也與電纜粗細無多大關系，可以忽略不計，折舊費也忽略不計，所以： 

方案1的初投資F1=電纜單價X電纜長度=3500①元/kmX0.1/km=350元。 

方案2的初投資F2=電纜單價X電纜長度=3800元/kmX0.1/km=380元。 

方案1的年電能損耗費D1=年電能消費量X電度單價=△AkwhX0.8。 

式中：△A=3I2JS*R0*L*τ10-3kwh 

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

L-線路長度； 

IJS-線路計算電流； 

τ-年最大負荷小時數，這里取3000h（按8小時計算）。 

于是： 

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

所以，方案1的年運行費Y1即是年電能損耗費37元。 

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

可見，償還年限小于5年，說明方案2優于方案1，方案2的多余投資在3年左右就可通過節省運行費而回收。也就是說，人為增加一級截面是經濟合理的。那么增大兩或三級，甚至更多，其經濟效果如何，是否更加經濟？下面作類似計算比較。 

現在根據表5的結果，將方案3與方案2比較，方案3的投資高于方案2，但年運行費用少，其償還年限為： 

N’=（409-380）/（30.7-26）=6.17年 
顯然，因償還年限超過標準償還年限5年，故投資高的方案是 

①因近來銅價不穩定，所以這里采用的是2004年銅價未漲時的電纜價格。 
不合理的，即投資方案2優于方案3。 

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

P1回路電纜選擇方案比較   表5

回路號電纜截面（mm2）初投資（元）年運行費 

13X2.535037 

23X438030.7 

33X640926 

43X1049921 

    通過以上分析計算，最終可以確定方案2（即按發熱條件選出截面之后，再人為加大一級）是該回路選擇截面的最佳方案。對其它P2-P5線路經過上述計算方法均可以得出同樣結論，這里不再一一贅述。 
  

 因此，我認為在選擇電纜截面時，按發熱條件選出后，再人為加大一級，從經濟學的角度看是明顯有效益的；從技術角度看，增大電纜截面，線路壓降減小，從而提高了供電質量，而且截面的增大也為系統的增容創造了有利的條件。 

但是，當負荷電流較小（IJS<5A）時，通過計算可以發現：沒有必要再加大截面。因為負荷電流較小，所產生的線路損耗也較小，增大截面而多投資的部分，需要5年以上才能回收，故此時只需按發熱條件選擇即可。 
    

1.3 總結 
    

1.3.1 按投資年限法選擇電纜截面 

首先，按發熱條件選出允許截面，然后再加大一級，當負荷計算電流小于5A時就不必加大截面了。當然，電壓損失仍要計算，如損失超過允許的5%時，可以增大一級。 
    

1.3.2 線路長短與償還年限無關 

前面計算過程中為簡化計算而把電纜長度均設為100m，實際上，線路長度對比較結果是沒有影響的，下面把償還年限公式展開：

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

其中： 

L-線路長度（km）； 

R10、R20-兩種電纜單位長度電阻（Ω/km）； 

d-電度單價（元/kwh）。 

公式的分母、分子都有線路長度L，顯然可以消掉。因此，償還年限的計算結果與電纜長度無關。這一點很有意義，因為無論線路長短，都可以用該方法選擇電纜導線的截面。