摘 要：中压电力电缆结构尺寸计算较为复杂，耗时较长 。本文以WDZC-YJY23 26/35kV 3×300mm2电缆为例 ， 通过EXCEL建立数据库，对电缆组成的各个部分的材料进行分类，并选取电缆各个部分所用的材料，编辑相关运算公式，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，同时也可实现产品唯一化，为企业实施ERP进行产品编码和数据快速录入提供极大的方便 。
关键词：电力电缆 结构尺寸 耗材 Excel
中压电力电缆是建筑工程、工业输配电等领域常用电工材料，也是电力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，生产工艺和材料不断革新，电缆的价格存在波动 。为最大限度保证投标报价及时跟随生产工艺成本的变化 ， 需要一套能根据生产工艺及原材料价格波动获得快速报价和编制生产工艺的软件 。
一、设计构想
电缆的结构尺寸执行标准规定的结构参数，例如绝缘厚度、护套厚度等 。结合制造厂商实际的工艺条件，通过合理的数值运算和逻辑运算确定电缆的外径尺寸及各个部分的耗材等 。为便于操作，可以利用Excel的数据处理及运算功能，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软件 。设计构想如图1所示 。
图1 设计流程图
1.建立基础数据库
根据产品的执行标准GB/T 12706.3—2008[1]和GB/T 19666—2005[2]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，可以根据电缆的结构组成，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，包括不同规格下的导体结构、导体外径和导体耗材基础数据；建立绝缘厚度数据库，包括不同电压等级和材料在不同产品规格下的绝缘厚度数据；建立不同材料单价数据库 ， 对于每日更新的导体材料，可以链接到长江有色金属网（https://www.ccmn.cn）等价格实时更新的价格数据库，材料单价实时更新或每日手动更新；根据电缆各个部分不同的材料和不同的加工工艺的组成 ， 建立电缆结构组成代号基础数据库（用于组成电缆型号）；根据电缆不同规格，即芯数和截面 ， 建立电缆规格数据库 。电缆的型号和规格表示一个特定的电缆产品 。
2.数据的生成逻辑
第一步，确立电缆的型号规格：调用电缆型号基础数据库 ， 根据电缆各部分的组成代号和各个部分的生产工艺方式，确立电缆型号；第二步 ， 确立计算电缆各个部分厚度参数：根据第一步确立的电缆的型号规格和GB/T 12706.3-2008标准[1]规定的假设法用EXCEL的数值运算功能确定隔离层、钢带、护套等厚度数据；第三步，计算电缆结构尺寸参数：根据电缆的型号规格 ， 调用标准参数基础数据电缆各部分厚度尺寸数据，运用EXCEL提供的数学计算功能，计算出电缆结构尺寸参数；第四步，计算电缆的定额和成本：根据电缆结构尺寸参数，调用标准参数基础数据中材料的电缆各部分厚度尺寸数据、密度，计算电缆的定额 ， 结合材料单价即可计算出成本 。最后输出电缆的结构尺寸、定额（耗材）、成本等数据 。
二、过程的实现
1.电缆结构的分解
由于GB/T 12706.3—2008[1]中规定的型号代号的材料或结构不唯一，且部分代号代表不同的材料 ， 给程序实现带来一定的困难，需要进一步对电缆的结构组成进行分解 。现以图2所示的26/35kV中压电缆代表结构为例 ， 依据电缆的各个组成部分和生产工序分解原材料，确定其代号 。
因不同生产厂商采用的电缆材料和生产工艺不尽相同，下列描述中，不详尽或者可能增加新的材料的部分，可进行增加拓展 。此方法产品编码，分类完整，科学，有较好的拓展性，并易于区分，有较强的实用性 。在企业实施ERP过程中 ， 也可参考采用此种分类方法，实现产品代码的唯一性 。
图2 电缆结构示意图
导体：根据GB/T 3956-2008[3]电缆的导体规定 ， 电缆的导体的材质分为铜、铝合金、铝导体等，为便于在Excel中用数据的有效性进行筛选和选择，分别用字母T、HL、L表示 。同时GB/T 3956-2008标准[3]中规定了4种类型的导体结构，根据中压电力电缆的产品特点，选取第2种导体 ， 紧压圆形，代号B-2 。
绝缘：根据GB/T 12706.3-2008标准[1]的规定，绝缘分为交联聚乙烯、硬质乙丙、乙丙橡皮4种类型 ， 分别用字母YJ、E、HE表示 。
隔离层：根据GB/T 12706.3-2008标准[1]的规定，绝缘材料分为聚氯乙烯、低烟无卤、聚乙烯、氯化聚乙烯4种类型 ， 分别用字母V、Y、E、SE表示 。为了在编辑公式时依次计算，其中无铠装电缆无隔离层，进行结构选择时，可以空值选取 。
铠装：标准[1]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，镀锌钢丝、不锈钢丝、镀锌钢带、铝带、铝合金带、不锈钢带 ， 分别用数字和辅助符号3、7、2、2-1、2-2、6表示 。为了在编辑公式时依次计算，其中无铠装电缆 ， 进行结构选择时，可以空值选取，计算时厚度取值为“0” 。
护套：标准[1]规定 ， 电缆外护套分为聚氯乙烯、低烟无卤、聚乙烯、氯化聚乙烯4种类型，分别用字母2、3、8、SE表示 。
电缆燃烧特性：根据GB/T 19666-2005阻燃和耐火电线电缆通则[2]规定的电缆燃烧特性，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1 。
表1 电缆燃烧特性代号
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，计算时相关参数取值为“0” 。
电压等级：根据标准[1]的规定，电缆的电压等级有2种类型 ， 21/35kV、26/35 kV 。
其他辅助结构部分：导体半导电屏蔽、绝缘半导电屏蔽、金属屏蔽、成缆包带和填充等依附于电缆型号、电压等级、燃烧特性上的部分不单独区分 。
2.确立电缆的型号规格
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，这就需要根据电缆特性将电缆的各个部分进行分拆 。将电缆各个部分以本文所述的字母表示，把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WDZC-YJY23 26/35kV 3×300mm2型号的电缆为例 ， 进行结构选型时 ， 导体材质选用铜，用“T”表示（生成型号时省略），导体采用紧压圆形导体代号“B-2” （生成型号时省略），绝缘材料XLPE用“YJ”表示，内护套用Y表示，钢带铠装用“2”表示，低烟无卤护套用“WDZC”表示 。选择 “26/35kV”电压等级下的绝缘等结构参数 。选定电缆的型号后，选择电缆的规格，即芯数和截面 ， 即3×300 。
3.根据实际生产工艺录入基础数据
根据生产厂商的实际生产工艺录入基础数据，包括：导体的结构，尺寸，导体的单位重量，单价等；绝缘材料的名称及代号，不同电压等级下（21/35 kV、26/35kV）的绝缘标称厚度，绝缘材料的密度 ， 单价等；内外半导电和金属屏蔽材料的名称，密度，单价等；成缆的成缆系数，包带的材料的名称 ， 代号，密度，单价等；内衬层（内护套、隔离层）的材料名称代号，密度，单价等；铠装层的材料 ， 代号 ， 密度，单价等；外护套材料的名称，代号，密度，单价等 。
三、程序的实现
1.确定电缆的材料和结构尺寸参数
根据上述确立的电缆型号及电缆的结构 ， 从内到外，依次选择各个部分的代号 。通过Excel提供的查找、逻辑判断、数值计算等功能，对各个部分的结构尺寸参数，通过数值计算，得出电缆的外径尺寸等各部分的参数 。只要Excel中逻辑关系正确，数值计算无误，即可正确计算出电缆的结构和耗材 。用Excel数据查找VLOOKUP、IF、OR等诸多函数 ， 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结构和耗材 。取得各电缆各部分厚度参数后，再经过Excel的数学运算，即可得到结构尺寸参数 。由于篇幅有限，详细的计算公式参见电线电缆和软线结构计算[4]和电线电缆手册[5]等著作 。
2.计算电缆的各个部分原材料耗材及原材料成本价
【基于EXCEL进行中压电力电缆产品设计】根据上述确立的结构参数，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 。计算出原材料耗材参数 ， 将耗材数据带入材料的单价，即可得到电缆的原材料成本 。
Excel表格做设计制作成功，若需计算其他型号的数据，只需要调整电缆的结构代号，更新原材料价格，其余数据库可自动更新，实现快速核算成本 。也可输入常用规格，做成查询数据库 ， 作为日常工具查询同型号下电缆的结构尺寸和成本 。
四、结语
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，生成电缆型号，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，自动计算出电缆的结构尺寸、结构定额及电缆的成本等关键信息 。也可根据订单可以直接输入规格型号，自动计算相关关键参数，减少电缆设计、报价等人员的工作量 。
本文提供的产品编码方法和产品数据核算方法，为企业实施ERP进行产品编码和数据快速录入提供了极大的方便 。由于文章篇幅有限，仅对数据生成的方法做了论述，具体的计算过程未做详细论述 。此外，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]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件 第3部分：额定电压35kV(Um=40.5kV)电缆: GB/T 12706.3—2008[S].北京:中国标准出版社,2009: 34-35.
[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.阻燃和耐火电线电缆通则:GB/T 19666—2005[S].北京:中国标准出版社,2005:3-4.
[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.电缆的导体:GB/T 3956—2008 [S].北京:中国标准出版社,2009:1-2.
[4]欣盖尔.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.
[5]电线电缆手册编委会.电线电缆手册(第1册)[M].机械工业出版社:2014.
本文刊载于《安徽科技》杂志