luda 摘要：电力电缆结构尺寸计算复杂，企业技术人员快速进行结构尺寸设计和定额计算往往需要数月、缓慢甚至数年的时间。
本文介绍的核算方法通过EXCEL建立数据库，通过对电缆组成的各个部分的材料进行分类，通过选取电缆制造过程中所用的材料，输入芯数标称截面，即可自动计算进行电缆结构参数和耗材，并能结合原材料价格快速生成材料成本。且原材料价格可以随时更新，生成的材料成本价也会自动更新。该方法减轻了企业技术和产品报、核价人员的负担。关键词：电力电缆、结构尺寸、耗材、Excel
0 引言
低压电力电缆是建筑工程、工业配电等领域常用产品，也是工程项目招投标最常用到的产品。因市场原材料价格波动频繁，工厂工艺的不断革新，因此导致电缆的价格处于波动过程中。为了最大限度的使得投标报价能跟随生产工艺成本，因此需要一套能够根据工厂工艺及原材料价格波动获得快速报价的软件。另外，客户通常有一些特殊的要求，要求高于标准，为了快速的报价也为了快速的编制生产工艺，也同样要求一套能够自动生成尺寸的软件。
1 设计构想
通常情况下电缆的结构尺寸是通过引用标准制定的固定结构参数,例如绝缘厚度,护套厚度等,结合工厂实际的工艺条件,通过合理的数值运算确定电缆的外径,各个部分的耗材等。如此便可以利用Excel的数据处理功能，设计一套用于计算电缆结构参数、耗材等用于日常管理的数据参数。设计构想如图1所示。
1.1 建立基础数据库
根据GB/T 12706.1-2008和GB/T 19666-2005标准的规定，标准型号描述中的字母代表的电缆各个结构组成部分，对电缆结构进行分解，确立型号字母代表的各个部分的材料。
建立导体结构及导体耗材用量数据库
建立绝缘厚度数据库
建立不同材料单价数据库
1.2 确立电缆的型号规格
调用基础数型号数据，确立电缆型号
1.3计算电缆结构尺寸参数
调用基础数型号数据，规格，假设发确定厚度数据
调用基础数型号数据，运用数学计算，确立电缆结构
1.4 计算电缆的耗材、成本
根据电缆结构，运用数学计算，计算各个材料的耗材，电缆的材料成本
2 过程的实现
2.1 电缆产品结构分解
由于GB/T 12706.1-2008标准的规定的型号代号的材料或者结构不唯一，且部分代号代表不同的材料，这位程序实现带来一定的困难，因此需要进一步细化。依据电缆的各个组成部分和工厂生产的工序，分解原材料，以及规划原材料的代号。下列描述中，不详尽或者可能增加新的材料的部分，可以进行增加拓展。
2.1.1 导体
根据GB/T 3956电缆的导体规定，电缆的导体的材质分为铜、铝合金、铝导体、镀锡铜导体等，
为便于Excel的区分，将标准规定的材质分解为各个不同的字母代号，以便选取，导体材质代号见表1。
表1导体材质代号
导体材质 | 铜 | 铝合金 | 铝导体 | 镀锡铜导体 |
代号 | T | HL | L | TX |
同时GB/T 3956电缆的导体中规定了4中类型的导体结构，即第1种导体，第2种导体，第5种导体，第6种导体。由于第2种导体在不同的电缆工艺中结构尺寸有所差异，可能导致电缆结构尺寸不同，故对第2种导体的结构进行了进一步的区分详见表2。
表2导体结构代号
类型 | 第1种导体 | 第2种导体 | 第5种导体 | 第6种导体 | ||
分类 | 单根导体 | 绞合导体 | 紧压圆形导体 | 紧压异性导体 | 5类软导体 | 6类软导体 |
代号 | A | B | B-2 | B-3 | R | S |
2.2.2绝缘
根据GB/T 12706.1-2008标准[1]的规定，绝缘分为4种类型，详见表3。
表3 绝缘
类型 | 聚氯乙烯 | 交联聚乙烯 | 硬质乙丙 | 乙丙橡皮 |
代号 | V | YJ | E | HE |
2.2.3内衬
根据GB/T 12706.1-2008标准[1]的规定，绝缘分为4种类型，详见表3，其中无铠装电缆无内衬，进行结构选择时，可以空值选取。
表4 内衬
类型 | 聚氯乙烯 | 聚乙烯 | 低烟无卤 | 氯化聚乙烯 | 无内衬 |
代号 | V | Y | E | SE | - |
注：“-”表示无此结构，计算时厚度参数取值为“0”。
2.2.4 铠装
根据GB/T 12706.1-2008标准的规定，铠装分为7种类型，对于材质不同，但可能影响电缆结构及成本的代号进行了区分，详见表5，其中无铠装电缆，进行结构选择时，可以空值选取。
表5铠装
类型 | 丝材 | 带材 | 无铠装 | ||||
分类 | 镀锌钢丝 | 不锈钢丝 | 镀锌钢带 | 铝带 | 铝合金带 | 不锈钢带 | 无铠装电缆 |
代号 | 3 | 7 | 2 | 2-1 | 2-2 | 6 | - |
注：“-”表示无此结构，计算时厚度参数取值为“0”。
2.2.5护套
根据GB/T 12706.1-2008标准的规定，电缆外护套为4种类型。
表6护套
类型 | 聚氯乙烯 | 聚乙烯 | 低烟无卤 | 氯化聚乙烯 |
代号 | 2 | 3 | 8 | SE |
2.2.6电缆燃烧特性
根据GB/T 19666-2005阻燃和耐火电线电缆通则的规定确定电缆燃烧特性，其中无阻燃和耐火电缆，进行结构选择时，可以空值选取。相关的代号见表7。
表7电缆燃烧特性
系列名称 | 代号 | 名称 | 系列名称 | 代号 | 名称 |
阻燃系列(有卤) | ZA ZB ZC(ZR) | 阻燃A类 阻燃B类 阻燃C类 | 耐火系列(有卤) | N NJ NS | 耐火 耐火加冲击 耐火加喷水 |
阻燃系列（无卤） | WDZA WDZB WDZC | 无卤低烟A类阻燃 无卤低烟B类阻燃 无卤低烟C类阻燃 | |||
无阻燃 | - | 无耐火 | - |
注：“-”表示无此结构，计算时厚度参数取值为“0”。
2.2.7电压等级
根据GB/T 12706.1-2008标准的规定，电缆的电压等级有2种类型，详见表8。
表8电缆的电压等级
类型 | 0.6/1kV | 1.8/3 kV |
代号 | 0.6/1 | 1.8/3 |
2.2 确立电缆的型号规格
2.2、1确立电缆的型号
通常情况下，电缆的结构是根据电缆性能的特殊要求及用户的需求进行设计，这就需要我们根据电缆特性将电缆的各个部分就行分拆，电缆各个部分将以本文2.1所述的字母表示。将电缆的结构性能特征代号变成Excel系统可以识别的方式，按照电缆的结构特性依次选择电缆的结构组成部分。以WDZCN-YJY23 0.6/1kV 3×150型号的电缆为例，进行结构选型，导体材质选用铜，用“T”表示。导体采用紧压圆形导体代号“B-2”，导体绕包双层云母带“N”表示，绝缘材料XLPE用“YJ”表示，内衬层用Y表示，钢带铠装用“2”表示，低烟无卤护套用“WDZC”表示。选择 “0.6/1kV”电压等级下的绝缘等结构参数。
2.2.2确立电缆的规格
选定电缆的型号后，选择电缆的规格，即芯数和截面，类如3×240+1×120。
2.2根据工厂的实际生产工艺录入基础数据
根据工厂的实际生产工艺录入基础数据，包括：
(1) 导体的结构，尺寸，导体的单位重量，单价等；
(2) 绝缘材料的名称及代号，不同电压等级下（0.6/1 kV、1.8/3kV）的绝缘标称厚度，绝缘材料的密度，单价等；
(3) 屏蔽材料：屏蔽材料的名称，密度，单价等；
(4) 成缆，成缆的成缆系数，包带的材料的名称，代号，密度，单价等；
(5) 内衬层的材料名称代号，密度，单价等。
(6) 铠装，铠装层的材料，代号，密度，单价等；
(7) 外护套，外护套材料的名称，代号，密度，单价等。
3 程序的实现
3.1 确定电缆的材料和结构尺寸参数
根据本文2.3确立的电缆型号，利用Excel的中的数据有效性，依次选择各个部分的代号，就可以将各个部分的结构参数即确定。通过Excel提供的查找函数，逻辑判断函数，数值计算等功能，引用本文2.1所述的电缆的各个部分的结构尺寸参数，通过数值计算，即可得出电缆的外径尺寸等各部分的参数。Excel中逻辑关系正确，数值计算无误，即可正确计算出电缆的参数。用Excel数据查找和引用功能，输入规格（芯数×截面），引用各个规格下的导体外径、绝缘厚度、假设法计算的护厚度等结构参数，即可计算相关的产品数据。例如：WDZCN-YJY23 0.6/1kV 3×150型号电缆。计算出结构参数见表7：
表7 WDZCN-YJY23 0.6/1kV 3×150型电缆结构尺寸参数
单位：mm
规格 mm2 | 导体结构 | 导体外径 | 耐火层厚度 | 绝缘厚度 | 绝缘外径 | 成缆包带厚度 | 成缆外径 | 内护套厚度 | 铠装厚度 | 外护套厚度 | 电缆外径 |
3×150 | 30 | 14.6 | 2×0.17 | 1.4 | 18.4 | 0.2 | 40.2 | 1.4 | 2×0.5 | 2.4 | 49.8 |
3.2 计算电缆的各个部分原材料耗材及原材料成本价
根据本文3.1确立的机构参数，用Excel的计算功能，根据结构参数规定的尺寸厚度等参数通过的数学计算即可计算出电缆各个材料的耗材。以WDZCN-YJY23 0.6/1kV 3×150型号电缆为例。计算出原材料耗材参数见表8：
表8 WDZCN-YJY23 0.6/1kV 3×150型电缆耗材
单位：kg/km
铜导体 | 云母带 | XLPE | 低烟无卤填充 | 低烟无卤阻燃带 | 低烟无卤内护套 | 钢带 | 低烟无卤外护套 | 电缆重量 |
3914.62 | 126.2 | 217.6 | 171.0 | 29.0 | 274.5 | 718.8 | 518.2 | 5969.9 |
同样以WDZCN-YJY23 0.6/1kV 3×150型号电缆为例，将表8所述的耗材数据带入材料的单价，即可得到电缆的原材料成本。
表9 WDZCN-YJY23 0.6/1kV 3×150型电缆材料成本
材料 项目 | 单位 | 铜导体 | 云母带 | XLPE | 低烟无卤填充 | 低烟无卤阻燃带 | 低烟无卤内护套 | 钢带 | 低烟无卤外护套 | 合计 |
材料单价 | 元/kg | 50.0 | 55.0 | 13.5 | 6.5 | 13.5 | 13.0 | 7.8 | 13.5 | -- |
耗材 | kg/km | 3914.62 | 126.2 | 217.6 | 171.0 | 29.0 | 274.5 | 718.8 | 518.2 | 5969.9 |
各部分单价 | 元/km | 195731 | 6941 | 2937.6 | 1111.5 | 391.5 | 3568.5 | 5606.6 | 6995.7 | 223283.0 |
注：数据仅供示例参考，不做其他用途。
Excel表格做成后，日后只需要调整电缆的结构参数代号，更新原材料价格，其他参数可自动更新，实现快速核算成本。
4 结束语
本文通过对低压电力电缆中各个关键结构组件的分解，提炼出影响电缆结构和成本的关键因素，用模块化的思维对电缆的各个组件进行组合和分解，可以生成电缆型号，对实现产品的唯一性提供的方法，并利用Excel强大的数据处理功能，在形成型号的同时，进行逻辑和数学运算，可以自动计算出电缆的结构尺寸，结构定额，以及电缆的成本等关键信息。根据订单可以直接输入规格型号，自动计算相关关键参数，可以减少电缆设计、报价等人员的工作量。具有较强的实际应用意义。
由于文章篇幅有限，具体的计算过程未做详细论述。还可以利用Excel进一步拓展功能，自动生成BOM表、工艺文件、检验指导文件等信息，减少相关人员的工作量，也可以参照上述方法进行其他标准或者类型的电缆设计和耗材核算。
参考文献：
[1] GB/T 12706.1-2008额定电压 1 kV(Um =1.2 kV)35 kV(Um =40.5 kV)挤包绝缘电力电缆附件[S]．
[2]GB/T 3956-2008电缆的导体[S]．
[3]GB/T 19666-2005阻燃和耐火电线电缆通则[S]．
[4]欣盖尔著.电线电缆和软线结构计算[M] 汪景璞译.北京：机械工业出版社,1958:7-95
[5]王春江主编． 电线电缆手册·第1册［M］． 北京: 机械工业出版社，2001