摘要：傳統(tǒng)的計(jì)算方法未考慮線路檢修費(fèi)用、線路退役費(fèi)用、電價(jià)、導(dǎo)線價(jià)格等重要參變量的時(shí)間價(jià)值，導(dǎo)致電流密度取值較大，為此，提出基于總成本費(fèi)用綜合評(píng)價(jià)模型的經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算方法。將線路的總成本費(fèi)用分為初次投入成本、運(yùn)行人工及維護(hù)成本等成本模塊，每個(gè)模塊分別表示為與線路截面、時(shí)間等因素相關(guān)聯(lián)的表達(dá)式，從而推導(dǎo)出輸電線路總成本費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)電流密度表達(dá)式。通過(guò)總成本費(fèi)用模型對(duì)一條已建成的線路進(jìn)行了驗(yàn)證，證明了方法的合理性和可行性。改進(jìn)的計(jì)算方法對(duì)實(shí)際工程選型方案的確定有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：輸配電工程;經(jīng)濟(jì)電流密度;總成本費(fèi)用;截面;評(píng)價(jià)模型

中圖分類(lèi)號(hào)：TM71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi： 10.7535/hbgykj.2020yx01006

Computing method for economic current density

based on total cost expense model

FAN Hao，WANG Yongsheng， CHEN Jinhui

Abstract：The traditional calculation method doesn′t takes into account the time value of important parameters such as line maintenance costs， line decommissioning costs， electricity prices， conductor prices， etc.， resulting in a big calculated current density， so an economic current density calculation method based on total cost comprehensive evaluation model is proposed. ?The total cost of the line is divided into cost modules such as initial input costs， operating labor and maintenance costs. Each module is expressed as an expression related to factors such as line crosssection， time， etc.， thereby deriving an economic current density expression of the total cost of the transmission line. The total cost model is used to verify an established line， and the rationality and feasibility of the method are proved. It provides reference for the practical engineering typeselecting scheme.

Keywords：transmission and distribution engineering; the economic current density; total cost; section; evaluation model

中國(guó)架空導(dǎo)線截面主要是按照經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選擇，然后按照發(fā)熱條件、環(huán)保條件、無(wú)線電干擾、可聽(tīng)噪聲等進(jìn)行驗(yàn)算。新中國(guó)成立初期，國(guó)家資金緊張，電流密度取值較大以減少建設(shè)投資。當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)狀況、材料價(jià)格已有很大變化，需要對(duì)經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行修改。另外中國(guó)目前頒布的經(jīng)濟(jì)電流密度值選擇標(biāo)準(zhǔn)只反映了負(fù)荷性質(zhì)這個(gè)變量，而更重要的與不同時(shí)期密切相關(guān)的導(dǎo)線價(jià)格和電能單價(jià)等動(dòng)態(tài)參數(shù)無(wú)法得到體現(xiàn)，因此建立科學(xué)全面的經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算模型也有著十分重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。對(duì)于一般架空輸電線路，總成本費(fèi)用涵蓋其具體的前期規(guī)劃、中期設(shè)計(jì)以及施工和后期的運(yùn)行等各個(gè)方面[12]。根據(jù)帕萊托原理[3]，在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段考慮線路的總成本費(fèi)用以降低工程總成本。迄今為止，總成本費(fèi)用管理在變電站的大型設(shè)備選型以及設(shè)計(jì)方案評(píng)估等多個(gè)方面應(yīng)用廣泛。對(duì)于輸電線路，雖然同樣以典型造價(jià)作為依據(jù)，并且對(duì)電力系統(tǒng)的總成本費(fèi)用方面進(jìn)行了相應(yīng)管理，第1期樊浩，等：基于總成本費(fèi)用模型的經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算方法研究河北工業(yè)科技第37卷但還沒(méi)有構(gòu)建線路的總成本費(fèi)用模型[34]。電力系統(tǒng)輸電線路的投資比例較大，因此，研究其總成本費(fèi)用模型具有重要意義。

1輸電線路總成本費(fèi)用綜合評(píng)價(jià)基礎(chǔ)

1.1總成本費(fèi)用綜合評(píng)價(jià)模型結(jié)構(gòu)

國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)的生命周期內(nèi)成本三維模型已較為成熟[5]。針對(duì)輸電線路的自身特點(diǎn)，輸電線路總成本費(fèi)用綜合評(píng)價(jià)模型三維結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

時(shí)間維、元件維、費(fèi)用維分別從時(shí)間、空間、成本的角度出發(fā)，包含了輸電線路從投運(yùn)至退役的所有成本。建立輸電線路的總成本費(fèi)用綜合評(píng)價(jià)模型，進(jìn)而計(jì)算線路在整個(gè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行周期內(nèi)所產(chǎn)生的費(fèi)用，用于指導(dǎo)線路的規(guī)劃和建設(shè)。在具體元件維度上，主要考慮導(dǎo)線、桿塔、附件等元件的成本。在費(fèi)用維度上，將輸電線路成本分解為系統(tǒng)級(jí)成本和設(shè)備級(jí)成本。定義各單個(gè)設(shè)備所產(chǎn)生的相關(guān)費(fèi)用為設(shè)備級(jí)成本，多個(gè)設(shè)備對(duì)整體輸電線路產(chǎn)生的費(fèi)用為系統(tǒng)級(jí)成本。系統(tǒng)級(jí)建立在設(shè)備級(jí)之上，需要依據(jù)各設(shè)備的相應(yīng)計(jì)算數(shù)據(jù)。由于總成本費(fèi)用綜合評(píng)價(jià)模型的計(jì)算涉及輸電線路的整個(gè)生命周期，在時(shí)間維度上將生命周期分為輸電線路投資階段、運(yùn)行階段和報(bào)廢階段。

1.2輸電線路生命周期各階段成本構(gòu)成

輸電線路生命周期內(nèi)總成本可分為初始投資成本、運(yùn)行人工及維護(hù)成本、運(yùn)行損耗成本、檢修成本、備件倉(cāng)儲(chǔ)成本、故障停電損失、退役處置成本[67]。

總成本模型公式如下：

L=CI+CO+CM+CL+CF+CD+CS， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：CI為輸電線路初始投資成本;CO為輸電線路的運(yùn)行人工及維護(hù)成本;CM為輸電線路的檢修成本;CL為輸電線路的運(yùn)行損耗成本;CF為輸電線路的故障停電損失;CD為輸電線路的退役處置成本;CS為備件倉(cāng)儲(chǔ)成本。

1.2.1初始投資成本

輸電線路的初始投資成本是輸電線路正式投運(yùn)前的成本支出，將初始投資成本分為基礎(chǔ)工程、桿塔工程、接地工程、架線工程、附件安裝工程、輔助工程、特殊情況附加成本。

CI=Mb+Mt+Mg+Ma+Mf+Ms。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

1.2.2運(yùn)行人工及維護(hù)成本

運(yùn)行及人工維護(hù)成本是輸電線路正式運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行人工費(fèi)及維護(hù)支出，將運(yùn)行人工及維護(hù)成本分為巡視人工費(fèi)用、其他維護(hù)費(fèi)用、融資帶來(lái)的貸款利息、線路保險(xiǎn)費(fèi)。

CD=CPAH+CPAM+CINT+CASS， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

式中：CPAH為輸電線路巡視人工費(fèi)用;CPAM為輸電線路其他維護(hù)費(fèi)用;CINT為輸電線路融資帶來(lái)的貸款利息;CASS為輸電線路保險(xiǎn)費(fèi)。

1.2.3檢修成本

檢修成本分為因輸電線路失效而引起的檢修成本和定期檢修成本，依據(jù)設(shè)備的失效程度分為臨檢成本和大修成本[89]。

CM=Ctr+Chr， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

式中：Ctr為大修成本，Chr為日常檢修成本。

1.2.4運(yùn)行損耗成本

運(yùn)行損耗成本為

CL=∑tDt=18 760Q2l2N（t）RpA（t）1 000U2（1+δ）t ， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （5）

式中：Q表示線路的額定輸送容量;lN（t）表示第t年的最高負(fù)載率;R表示輸電線率的總電阻;pA（t）表示第t年的平均購(gòu)電價(jià);U為線路電壓;δ為預(yù)計(jì)殘值率。

預(yù)計(jì)投運(yùn)初期負(fù)載率最低，之后總體來(lái)說(shuō)隨年遞增，直到第tN年達(dá)到最大負(fù)載率，并保持到退役，假設(shè)第1年負(fù)載率為lM，min，負(fù)荷增長(zhǎng)率為a，則：

lM（t）=lM，min+a（t-1），t=1，2，…，tN，lM，max，tN

在不同的電源類(lèi)型，不同電網(wǎng)運(yùn)行方式時(shí)，線路的負(fù)荷曲線都會(huì)有所變化。式（6）中最小負(fù)載率、負(fù)荷增長(zhǎng)率和達(dá)到最大負(fù)載率的時(shí)間需根據(jù)具體情況下的線路負(fù)荷曲線給出經(jīng)驗(yàn)值。

輸電線路總交流電阻R為

R=3NPρ20B[1+α20（θm-20）]LNcS ?， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （7）

式中：NP為線路回路數(shù);ρ20為導(dǎo)線材料的直流電阻率;S為截面積，mm2;Nc為導(dǎo)線分裂數(shù);L為導(dǎo)線長(zhǎng)度，km;B為集膚效應(yīng)系數(shù);α20為導(dǎo)線20 ℃的電阻溫度系數(shù)， α20=0003 6 ℃-1;θm為導(dǎo)體溫度，℃。

根據(jù)過(guò)去幾十年里購(gòu)電價(jià)隨機(jī)波動(dòng)卻穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)，則：

pA（t）=δAt-1ΔtPA+pA， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （8）

式中：pA為投運(yùn)第1年的平均購(gòu)電價(jià);σA為增長(zhǎng)值;ΔtpA為增長(zhǎng)周期。根據(jù)收集的資料，對(duì)電價(jià)進(jìn)行線性回歸分析，判定系數(shù)r=0.91，統(tǒng)計(jì)值F=52.68，自由度df=5，認(rèn)為電價(jià)符合線性增長(zhǎng)規(guī)律。通過(guò)回歸分析得到pA=0322 3元，σA=0.011 72元，這里取ΔtPA=1年。

1.2.5故障停電損失

以年非計(jì)劃停電量來(lái)衡量故障停電懲罰成本，主要由3部分構(gòu)成：搶修線路故障的修復(fù)成本、故障引起的停電損失、故障停電后供電企業(yè)賠償給用戶的成本（簡(jiǎn)稱為懲罰性成本）[1011]。其數(shù)學(xué)模型為

CCF=∑tDt=1（CDP+CFX+CPN）11+σt。（9）

1.2.6退役處置成本

退役處置成本包括線路退役清理成本，線路提前退役導(dǎo)致的線路價(jià)值損失，以及線路的回收殘值。表達(dá)式如下：

CD=CR+CV-CNS（1+δ）tD ?， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（10）

式中：CR表示線路在退役時(shí)候的清理成本;CV表示提前退役線路的價(jià)值損失;CNS表示回收的殘值;T表示正常的壽命周期;δ表示預(yù)計(jì)殘值率，0≤δ≤1。

1.2.7備件倉(cāng)儲(chǔ)成本

備件倉(cāng)儲(chǔ)成本主要是指保管線路投運(yùn)當(dāng)年配備備件的投資[1213]。

CSP=∑tDt=1Cware（t）（1+δ）t ?， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （11）

式中 Cware（t）表示第t年的備件倉(cāng)儲(chǔ)成本。

從式（1）—式（11）可得到架空輸電線路的總成本模型，見(jiàn)式（12）。

LCC=CI+∑tDt=1CO（11+δ）t+∑tDt=1CM（11+δ）t+∑tDt=18 760Q2l2N（t）RpA（t）1 000U2（1+δ）t+

∑tDt=1Cware（t）（1+δ）t+∑tDt=1（CDP+CFX+CPN）（11+δ）t+CR+CV-CNS（1+δ）tD。（12）

2經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算方法

基于總成本費(fèi)用綜合評(píng)價(jià)模型的經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算主要分為初始投資成本獲取與計(jì)算、運(yùn)行損耗成本計(jì)算與經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算三步進(jìn)行。

2.1初始投資成本計(jì)算

正常情況下各電壓等級(jí)單/雙回路初始投資表達(dá)式：

CI=3NPNCρSLα+∑i=1Mi， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （13）

式中：NP為線路回路數(shù);NC為導(dǎo)線分裂數(shù);ρ為導(dǎo)線密度，g/cm3;S為線路截面積，mm2;L為線路長(zhǎng)度，km;α為單位重量導(dǎo)線的價(jià)格，元/kg;∑i=1Mi為基礎(chǔ)工程、桿塔工程、架線工程中除去導(dǎo)線成本外的部分、接地工程、附件工程、輔助工程和其他費(fèi)用。

2.2運(yùn)行損耗成本計(jì)算

采用π型等值電路模型對(duì)線路的損耗情況進(jìn)行分析[1415]。假設(shè)電壓及功率流動(dòng)方向如圖2所示。

設(shè)首端電壓為1，末端電壓為2，末端功率為2=P2+jQ2，此時(shí)線路中的阻抗之路功率損耗為Δz，有功功率損耗為ΔPz，無(wú)功功率損耗為ΔQq，導(dǎo)納支路的功率損耗為Δy，根據(jù)潮流計(jì)算知識(shí)，可以得到：

Δ=-jΔQy2+ΔPz+jΔQz-jΔQy1=

P′22+Q′22U22R-jB2U21+B2U22-P′22+Q′22U22X。（14）

一年內(nèi)線路某一端電壓或線路上的電流和無(wú)功、有功功率的變化規(guī)律已知，就可計(jì)算出線路的電能損耗。而在這些更短時(shí)間內(nèi)，線路某一端電壓、功率以及線路電流設(shè)為不變。從而得到

ΔWz=ΔWz1+ΔWz2+ΔWz3+…+ΔWzn=

I21Rt1+I22Rt2+I23Rt3+…+I2nRtn=

∑nk=1I2kRtk=∑nk=1P2k+Q2kUkRtk，（15）

式中：ΔWz表示全年電能損耗;ΔWzk表示每個(gè)時(shí)間段內(nèi)電能損耗;Ik表示每個(gè)時(shí)間段內(nèi)線路電流;Pk，Qk，Uk表示每個(gè)時(shí)間段內(nèi)線路某一段有功功率、無(wú)功功率和電壓。另外，可從相關(guān)手冊(cè)查到各個(gè)行業(yè)的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，以此求得年負(fù)荷率。最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax指一年中負(fù)荷消費(fèi)的電能W除以一年中最大負(fù)荷Pmax，即Tmax=W/Pmax。例如，鋼鐵工業(yè)的Tmax為6 500 h，食品工業(yè)為4 500 h，等等。所謂年負(fù)荷率則指一年中負(fù)荷消費(fèi)的電能W除以年最大負(fù)荷Pmax與一年8 760 h的乘積，即年負(fù)荷率lN=W/（8 760Pmax）。從而

lN=W8 760Pmax=PmaxTmax8 760Pmax=Tmax8 760，（16）

式（16）中的運(yùn)行損耗模型采用了負(fù)載率的計(jì)算方法，流密度往往用于工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)該式進(jìn)行下述改變。

CL=∑tDt=13τmaxI2RpA（t）（1+δ）t ， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （17）

式中：τmax表示最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù);I表示線路計(jì)算電流;R表示輸電線率的總電阻;pA（t）表示第t年的平均購(gòu)電價(jià)。

2.3經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算

根據(jù)上面建立的輸電線路總成本費(fèi)用模型，可以將總成本費(fèi)用轉(zhuǎn)化為關(guān)于截面S的表達(dá)式：

f（s）=fI（s）+fP（s）+fM（s）+fSP（s）+

fN（s）+fD（s）+fCF（s），（18）

對(duì)f（s）求導(dǎo)。令：

df（s）/ds=dfI（s）/ds+dfP（s）/ds+dfM（s）/ds+dfSP（s）/ds+dfN（s）/ds+dfD（s）/ds+dfCF（s）/ds，（19）

求出當(dāng)f（s）即總成本費(fèi)用最小時(shí)，截面S的表達(dá)式。

最后根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度與截面的關(guān)系J=I/S推導(dǎo)得：

J=[1.07+1/（1+δ）T]Nck2×1033mτmaxPNPρ20[1+α20（θm-20）]， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（20）

式中：δ為折現(xiàn)率，取8%;T為線路壽命周期，取30年;k2為初始投資成本截面相關(guān)系數(shù);m為所需年金現(xiàn)值系數(shù)，

m=[（1+δ）T-1]/[δ（1+δ）T]， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （21）

式中：τmax為最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù);P為國(guó)家發(fā)改委批復(fù)上網(wǎng)電價(jià)，0.284元/kW·h;NP為線路回路數(shù);ρ20為導(dǎo)線材料的直流電阻率，鋁為315 Ω·mm2/km;S為導(dǎo)線截面積，mm2;Nc為導(dǎo)線分裂數(shù)目;L為導(dǎo)線長(zhǎng)度，km;B為集膚效應(yīng)的系數(shù)，一般為1;α20為導(dǎo)線20 ℃的電阻溫度系數(shù)， α20=0.003 6 ℃-1;θm為導(dǎo)體溫度，℃。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度的表達(dá)式，可以得到經(jīng)濟(jì)電流密度與各參量的關(guān)系。然后根據(jù)市場(chǎng)的變化，調(diào)整經(jīng)濟(jì)電流密度的大小，選擇合適輸電線使工程總費(fèi)用成本最小。

3算例分析與驗(yàn)證

本文針對(duì)佛山市實(shí)際設(shè)計(jì)線路，依據(jù)給定的工況，基于總成本費(fèi)用綜合評(píng)價(jià)模型的確定經(jīng)濟(jì)電流密度從而得到新的截面，然后計(jì)算生命周期內(nèi)的總成本。本文計(jì)算得到線路故障率，并依據(jù)110 kV和220 kV具有代表性的故障曲線（見(jiàn)圖3和圖4），給出平均故障次數(shù)，計(jì)算得到線路的故障停電損失。得到各個(gè)成本后，計(jì)算與實(shí)際設(shè)計(jì)線路的差距。對(duì)本文所計(jì)算的經(jīng)濟(jì)電流密度曲線進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。

3.1線路規(guī)劃要求

最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5 000 h，功率因數(shù)為095。采用1987年標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)濟(jì)電流密度J1取1.2。經(jīng)濟(jì)電流密度J2取0.6。規(guī)劃期內(nèi)第1年半小時(shí)最大電流值為I=275 A，每年遞增，至第30年達(dá)到最大值550 A。

線路的經(jīng)濟(jì)截面計(jì)算公式：

S=I/J， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （22）

由式（22）可以計(jì)算出，傳統(tǒng)的線路截面為

S1=I/J1=275/1.2=229.17。

采用1987年的經(jīng)濟(jì)電流密度曲線，線路的截面選取為240 mm2。

本文所提方法所選線路截面為

S2=I/J2=275/0.6=458.33。

3.2工程概況

本工程新建單回架空線路13.622 km，導(dǎo)線型號(hào)：1XJL/G1A240/30，地線型號(hào)：兩根LBGJ10027AC。新立鐵塔43基，其中直線塔27基，耐張塔16基;地形劃分：平地45%，丘陵55%;基礎(chǔ)型為掏挖樁、大板式、灌注樁基礎(chǔ)。

3.3總成本計(jì)算

3.3.1初始投資成本

初始投資成本見(jiàn)表1和表2。

依據(jù)式（9）計(jì)算得：

1）截面240導(dǎo)線的初始投資成本為CI1=1 067萬(wàn)元，單位投資為77萬(wàn)元/km;

2）截面400導(dǎo)線的初始投資成本為CI2=1 204萬(wàn)元，單位投資為87萬(wàn)元/km。

3.3.2運(yùn)行人工及維護(hù)成本

依據(jù)式（10）計(jì)算得：

1）截面240導(dǎo)線的運(yùn)行人工及維護(hù)成本為

CO=∑tDt=15%×CI（1+δ）t=∑30t=15%×1 067（1+8%）30=

600.603 6萬(wàn)元。

2）截面400導(dǎo)線的運(yùn)行人工及維護(hù)成本為

CO=∑tDt=15%×CI（1+δ）t=∑30t=15%×1 024（1+8%）30=

677.719 6萬(wàn)元。

3.3.3檢修成本

表3為南網(wǎng)不同電壓等級(jí)線路的檢修費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)。

由于所選電路均是110 kV單回路，因此二者的檢修費(fèi)用相同。依據(jù)式（11）計(jì)算如下：

CM=∑tDt=1CMavL（1+δ）t=

∑30t=14 702×10-4×13.622（1+8%）30=72.137 5萬(wàn)元。

3.3.4運(yùn)行損耗成本

由最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)5 000 h和功率因數(shù)095可查得最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)為3 200 h。

1）截面240導(dǎo)線電阻值R=0.140 7 Ω/km，由式（12）計(jì)算可得：CL=∑tDt=13τmaxI2RpA（t）（1+δ）t=

∑tDt=13×3 200×（275×（1+（t-1）×0.033 3））2×0.140 7×13.622×[0.011 72（t-1）+0.322 3]×10-7（1+0.08）t=

1 293.88萬(wàn)元。

2）截面400導(dǎo)線電阻值R=0.084 4 Ω/km，由式（12）計(jì)算可得：

CL=∑tDt=13τmaxI2RpA（t）（1+δ）t=

∑tDt=13×3 200×（275×（1+（t-1）×0.033 3））2×0.084 4×13.622×[0.011 72（t-1）+0.322 3]×10-7（1+0.08）t=

776.14萬(wàn)元。

3.3.5故障停電損失成本

故障停電損失與當(dāng)?shù)氐妮斔碗娏?、線路的故障概率以及售電價(jià)有關(guān)，而這些因素對(duì)于不同截面的線路值是相同的，即故障停電損失與線路選型關(guān)聯(lián)很弱，近似認(rèn)為二者停電損失相同。110 kV輸送容量為264.0 MW。

平均故障次數(shù)表達(dá)式：

λ=λtN+λlL ， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（23）

式中：λt為桿塔缺陷參數(shù);λl為導(dǎo)線缺陷參數(shù);N為桿塔基數(shù);L為線路長(zhǎng)度。

3.4總成本計(jì)算

240導(dǎo)線故障率：

λ240=0.087 4×43+0.003 1×13.622=

3.758 2+0.042 2≈3.80次。

400導(dǎo)線故障率：

λ400=0.097 6×43+0.011 1×13.622=

4.198 6+0.151 2≈4.35次。

通過(guò)計(jì)算不同截面的各個(gè)經(jīng)濟(jì)成本可得表4。

從表4可知，線路截面增加，導(dǎo)致初始投資成本、運(yùn)行人工及維護(hù)成本、故障停電損失、退役成本都相應(yīng)增加;但是，線路截面的增大，使得線路電阻減小，線路損耗降低，而這一收益在30年內(nèi)超過(guò)了上述幾個(gè)成本的增加的總和，在整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)總成本可減少300萬(wàn)元。

4結(jié)語(yǔ)

本文主要研究了經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算方法，并提出了一種基于總成本費(fèi)用綜合評(píng)價(jià)模型的經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算模型，相比于傳統(tǒng)的利用電能損耗以及年最大負(fù)荷計(jì)算經(jīng)濟(jì)電流密度，采用該方法不僅使得計(jì)算更加可靠與準(zhǔn)確，而且可在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段考慮線路的總成本費(fèi)用以降低工程總成本。最后通過(guò)總成本費(fèi)用模型對(duì)一條已建成的線路進(jìn)行了驗(yàn)證，證明了本方法的合理性和可行性。

從一般性規(guī)律來(lái)看，本文建立的經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算模型，由于選用了更高規(guī)格的輸電線，因此在長(zhǎng)尺度經(jīng)濟(jì)性分析中其結(jié)果通常優(yōu)于低規(guī)格線路，但是在工程實(shí)際中受工程預(yù)算以及電網(wǎng)規(guī)劃滯后的影響，有些線路仍采用保守的工程選型方案。在后續(xù)研究中將考慮經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算的綜合因素，繼續(xù)對(duì)本文模型加以完善。

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收稿日期：20190615;修回日期：20191115;責(zé)任編輯：馮民

第一作者簡(jiǎn)介：樊浩（1983—），男，河北保定人，講師，碩士，主要從事新能源發(fā)電、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化等方面的研究。

Email：2758847522@qq.com

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