電力電纜電氣參數及電氣特性研究

摘 要：現階段，我國的經濟飛速發展，隨之，新能源的開發與利用也逐步推進。電力電纜憑借其優越性，其應用范圍越來越廣，例如，海底電力電纜，城市地下電力電纜，等等。在不同的輸電方式之下，電力電纜的運行特性存在區別。電力電纜不同的輸電方式的適用范圍也存在區別。本文首先介紹電力電纜的結構，其次介紹電纜電氣的參數，在此基礎上，分析研究電纜運行的特性與電氣的特性。以期本文對電力電纜的發展提供一些借鑒，推動電力電纜輸送的健康快速的發展。

關鍵詞：電力；電纜；電氣；參數；特性

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 06-0000-02

一、電力電纜

現階段，我國的經濟飛速發展，隨之，新能源的開發與利用也逐步推進。電力電纜憑借其優越性，其應用范圍越來越廣，例如，海底電力電纜，城市地下電力電纜。

（一）海底電力電纜

海底電力電纜主要用于供給沿海島嶼的電能，并解決海島與大陸之間，海島與海島之間的聯網問題。另外，隨著新能源的開發與利用，無論是近海大陸架海底油田的開采，天然氣的開采，還是新興的海上風場建設，皆需要海底電力電纜來輸電。

（二）城市地下電力電纜

城市地下電力電纜鋪設于地下，具有巨大的優越性，具體表現在：

首先，城市地下電力電纜占用空間小，容納線路多。城市地下電力電纜鋪設于地下，因此它并不占用地面上的空間。一個及以上進線的普通變電站要有四五十條出線，并且出于對安全與方便檢修的考慮，在進行同桿架設時還不能過多，其占地面積十分廣。相對普通變電站而言，電力電纜線路的容納能力更強，一條隧道就能夠將全部的出線容納進去。

其次，城市地下電力電纜對外界環境的影響小。現階段，在城市的各項大型建設中都采用電力電纜輸配電，例如，工廠的建設，道路的建設，等等。在這些大型的建設中，若是使用架空的線路，在一定程度上，會對城市的交通產生不良的影響，并且，過多使用架空的線路，也會在一定程度上影響城市的美觀。而且，架空走廊的建設也需要占用城市的空間，在城市的負荷地區無法建設架空走廊，利用電纜傳輸電能在一定程度上解決了建設架空走廊的局限。

最后，城市地下電力電纜受外界環境影響小。城市地下電力電纜鋪設于地下，埋藏于土壤之中，只有戶外的終端部分裸露在地表，其他部分都鋪設在溝道，隧道，以及管道之中。所以，城市地下電力電纜受外界的自然環境的影響極小，其安全性與可靠性也因此相對較高。

當前，隨著城市的飛速發展，城市輸配電所關涉的各個方面的問題，例如，變電站選址，供電安全性，電網抗災害能力，網絡線路的走廊，以及公共安全等等，對城市的社會經濟的進一步發展起著越來越重要的作用。

二、電力電纜的結構

帶鎧裝層的電纜主要由六部分構成，這六部分按照由內而外的順序分別：導體，內絕緣層，金屬護套，外絕緣層，鎧裝層，以及橡塑護層。下面分別詳述之：

（一）導體

傳導電流是導體的主要作用。導體分為兩種，分別是實芯與絞合。導體的材料有很多種，例如，銀，銅，培，鋁包鋼，銅包鋼等等。其中，鋁和銅是導體的主要材料，并且，銅的導電性比鋁的導電性更好。圓形絞合導體因其幾何形狀固定而具有很大的優越性，其穩定性好，且電場表面均勻，一般來說，lOkV及以上的交聯聚乙烯電纜都采用圓形規則絞合導體結構。

（二）絕緣層

包裹在導體外面的就是電氣電纜的內絕緣層。內絕緣層的作用除了隔絕導體之外，它還能夠承受住相應電壓的壓力，以此來防治電流的泄漏。絕緣材料的種類十分繁多，有的絕緣材料介電系數低，能夠有效減少損耗，有的絕緣材料具有耐高溫的特性，能夠有效阻止燃燒，有的絕緣材料具有耐油與耐腐蝕的特性，能夠有效防治腐蝕。

（三）鎧裝層

有效保護電纜，使電纜不因外力的作用而損傷是電氣電纜鎧裝層的主要作用。電氣電纜的鎧裝層的種類有很多，例如，鋼帶鎧裝層，鋼絲鎧裝層，鋁帶鎧裝層，不銹鋼帶鎧裝層，等等，其中的鋼帶鎧裝層與鋼絲鎧裝層是最常用的。鋼帶鎧裝層的特性是抗壓，鋼絲鎧裝層的特性是抗拉。不同大小的電氣電纜所選用的鎧裝層的鋼帶的厚度存在著差別。

（四）外護層

對整個電氣電纜而言，外護層是其最外層的保護屏障。外護層所經常使用的材料是塑料類材料，例如，聚乙稀塑料，聚氯乙稀塑料，等等。外護層所選用的類型根據電氣電纜的特性而有所不同，常見的有阻燃型，低鹽無齒型。低煙低齒型，等等。

三、電纜電氣參數

電力電纜的電氣參數分為一次參數與二次參數兩種。一次參數分別有：電感，電容，線芯的有效電阻，絕緣電阻。二次參數分別有：相移常數，衰減常數，波阻抗。通過計算一次參數能夠得到二次參數。

對于電氣電纜來說，電氣參數具有非常重要的作用，電氣參數對電氣電纜本身的傳輸功能有著巨大的影響，甚至起著決定性的作用。具體體現在，我們可以利用電力電纜的電氣參數計算，來獲得各個部分發熱損耗的數據，進而確定電纜傳輸容量的多少。我們還可以利用電氣電纜的絕緣電阻與電容來了解絕緣層，在某種意義上說，我們可以將之作為檢查與試驗電纜的標準。

電氣參數的結果受電纜材料性能的影響，例如，結構的幾個尺寸，電阻系數等方面。因此，我們說如果能夠確定電氣電纜的尺寸，那么也就能夠確定電纜電氣參數的計算公式。電纜電氣參數的計算涉及很多方面，例如，電阻的計算，電感的計算，電導的計算，等等。

四、電氣特性分析

電氣的參數計算對于電氣的特性分析來說有著至關重要的作用。電氣參數在以往的計算中，主要是通過查詢手冊來獲得，不過，從手冊中所獲得的數據是不夠確切的。事實上，我們可以根據基本的物理定律來研究電氣參數計算的原理與依據，進而計算在不同的頻率之下的常見的電氣參數，將不同頻率之下所得到的不同結果進行比較，分析產生不同結果的原因，并通過比較得出相對完備的計算方法。一般來說，電力電纜參數計算時，主要有電阻矩陣，電容矩陣，以及電感矩陣。

在進行電氣分析時，電纜線路的傳輸矩陣的確定是十分重要的，利用傳輸矩陣，確定的電壓與電流，能夠有效把握沿線路的電壓與電流的情況變化。

（一）改變電纜并聯補償度

對于電纜運行來說，并聯補償至關重要。通過改變電纜并聯補償度，我們能夠有效把握不同并聯補償時其相應的沿電纜線路各點的電流與電壓的變化情況。對電纜進行合理的并聯補償，有利于推動電纜線路的流暢運行，有利于降低電壓的損耗，有利于推動電流幅值趨于平穩。

（二）改變電纜阻抗

改變阻抗的相角會對電壓與電流的變化造成影響。改變阻抗的幅值也會對電壓與電流的變化造成影響。事實上，合理地改變線路的阻抗相角或者是幅值，能夠有效推動線路的電壓與電流的變化趨向于平穩。

五、結束語

現階段，我國的經濟飛速發展，城市化進程進一步深化。隨著城市的發展，城市用地變得日益緊張起來，電力電纜鋪設在低下，能夠有效減少城市用地日益緊張的壓力。同時，電力電纜也能夠鋪設在海底，使海島與陸地之間的聯網問題得到有效的解決。另外，無論是地下電力電纜，還是海底電力電纜，受自然環境的影響都相對較小，而且地下電力電纜與海底電力電纜自身對環境的污染也相對較小。電氣特性的分析離不開電力電纜參數的準確計算，電纜參數的計算能夠有效指導我們研究電力電纜線路的運行情況。當前，能夠準確快捷地計算電力電纜電氣參，并對電氣特性進行分析的軟件已經被開放出來，有效地推動了電力電纜輸送的健康快速的發展。

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[作者簡歷]孟慶來（1977-），男，吉林省長春市永圣物業管理有限公司，電氣助理工程師，本科。