電力電纜電氣參數及電氣特征研究

茍寅武

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，電力電纜在現代工業發展中占據重要的地位，但是基于電纜在達到一定長度之后，在進行交流輸電時，其電纜的功率將沒有辦法輸出，因此研究電纜電氣的參數及特征具有重要的意義。

關鍵詞：電力電纜；參數；特征；研究

受到城市用電需求不斷增長以及環境意識日益增強的影響，傳統的架空線路輸電設備已經不能適應現代經濟的發展，因此電力電纜的應用在我國城市化進程發展中顯示出了巨大的意義，但是由于電氣電纜在達到一定長度之后，電氣電纜中的容量輸出將只能滿足電纜自身的功能，造成無功功率的消耗，因此基于提高電力電纜的實際效率，本文以研究電力電纜的電氣參數特性對提高電纜的運行效率具有重要的意義。

一、電氣電纜電氣參數的相關概念

（一）電氣電纜結構介紹

電氣電纜主要分為導體、內絕緣層、金屬護套以及橡塑護層等：導體的作用就是傳導電流，導體是電纜的主要構成部分，根據導體的結構其主要有實芯與絞合之分，一般電纜主要應用的材料是銅和鋁。但是銅的導電性要高于鋁。同時圓形絞合導體的幾何形狀比較固定，因此其表面的電場也比較均勻；絕緣層。電纜的絕緣層一般包裹在導體的外邊，其主要是隔絕導體以及承受相應的電壓，以此防止電流的泄露。一般來說為了減少損耗，我們主要采取介電系數小、具有高耐溫并且在電纜發生燃燒時產生濃煙少的介質；鎧裝層，該結構主要的作用就是保護電纜不被外力所損壞，基于電纜的大小，鎧裝的厚度是不相同的。

（二）電纜電氣參數的介紹

電纜電氣的主要參數分為一次參數、二次參數之說：一次參數主要是電氣參數的線芯的有效電阻、電感、電容以及絕緣電阻；二次參數主要就是波阻抗、衰減常數以及相移常數等，二次參數主要是通過一次參數的計算而得的，可以說電纜電氣參數對電纜的重要性是非常大的，比如通過對電纜電氣參數的計算可以得出電纜各個部分的損耗發熱，并且通過絕緣電阻、電容的計算可以得出電纜的絕緣層，以此判定電纜的工藝以及使用安全性。

二、電力電纜電氣參數的計算

電力電纜參數比較多，而且其結構比較復雜，但是這些參數之間存在著一定的內在聯系性，雖然電纜說明手冊中標注了電纜的電氣參數，但是由于實際應用情況的限制使得電力電纜的實際參數并不能真正體現出電纜的實際功耗，因此需要相關人員要對電力電纜電氣參數進行計算：

（一）阻抗矩陣計算原理

阻抗矩陣計算原理主要采用以下公式進行：

其中ycs是導體與護套之間的導納，而yse則是護套與地之間的導納，gcs是內絕緣層間的泄露電導，cse是護套與地之間的電容。

（二）矩陣計算原理

導體與護套之間的電容與電導的公式為：

因此其相應的電納計算公式為：

（三）power-cabieparam 電纜參數的計算

線芯導體的自阻抗計算公式：

結合以上三種計算公式，根據公式的計算結果我們清楚的看到每一種計算公式所存在的優缺點，但是從整體的準確性和操作性看，采取第一種計算公式進行電纜的電氣參數計算比較適合。

三、電纜電氣特性分析所依據的原理

由于電纜的長度一旦超過其自身的容量之后，電纜就會產生更多的無功功率，因此根據施工要求，我們應該采取合適的并聯電抗器的方式。

（一）線路并聯補償

無功功率必然會引起不必要的電壓損耗，根據相關資料表明地下電纜單位長度的容性電納是架空線路的200%，因此電纜相比架空線路會產生較大的容性無功功率。因此在某種意義上講電纜的長度、電壓等級以及截面等都會對電纜的容性電納產生非常高的影響。因此根據實際工作需要，我們可以安裝不同的并聯電抗器：比如在電纜的線路兩端安裝并聯電抗器，一般在線路的每階段都要安裝并聯電抗器，因此導致電纜線路按照并聯電抗器的數目比較多，因此需要我們假設電纜線路上的并聯補償都是均勻的。

1.均勻并聯補償

實踐證明，均勻的在電纜線路上并入電感以補償均勻分布的電纜容性電納是不現實的，因此我們可以假設在電纜沿線每隔一段距離之后就插入一個具有感性的電納值的電抗器，這樣并入電抗補償后的電纜單位長度的導納公式計算應該為：

根據該公式可以準確的計算出并聯補充度的數值，因此計算出電纜的長度設置，最終得到經過均勻補償后的電纜線路的傳輸矩陣。

2.集中并聯補償

雖然并聯均勻補充具有很強的補充性，但是其實際操作性能不高，因此我們可以通過計算得到均勻并聯補充的數值，然后在將確定的數值集中到并聯補充的結構中。基于實踐工作經驗，當被補充的電纜線路超過25km時，需要將電纜按照長度大小進行劃分，一般要根據具體的計算公式劃分為n個分段，然后在分別安上并聯電抗器。

（二）電纜線路傳輸矩陣

根據上述分析，r、l以及c是線路的四個一次參數，因此根據矩陣公式，當送端電流、送端電壓、送端電流以及電壓發生變化時，電纜的運行情況也要發生變化。

1.電纜運行的特征分析

根據上述綜述，電纜輸電過程中尤其是長距離的輸電，電纜要受到電壓以及電流的限制，而且電纜的絕緣材料也要受到絕緣介質的影響，因此電纜上的任何一點約束條件都將影響電纜的安全運行。約束條件主要包括：一是電纜的相導體電流是在穩定的載流容量中的，但是基于現實用電需求的變化，很多時候相導體電流會超過電纜字數的容量，進而產生了對電纜安全運行構成影響的因素；二是不管有無負載，電纜都應該保持在相應的穩定電壓下并且不能超過最高的有效值電壓。比如運行中的電纜其兩端的工作頻率電流不能超過電纜穩定工作的負荷。而且電纜的一端一定要保證電壓的固定，將電壓設定為420V。

綜上所屬，電纜的電氣特征主要包括：一是改變改變電纜并聯補償度。在進行電氣分析時，電纜線路傳輸矩陣的確定有十分重要的作用，可以通過傳輸矩陣確定電纜的電流和電壓，從而確定沿線路電壓和電流的變化情況。電纜在運行過程中，并聯補償十分重要，通過改變電纜并聯補償度，能準確的掌握不同并聯補償過程中，相應沿線路各點的電壓、電流改變情況，合理的電纜并聯補償能降低電纜線路的電壓損耗，有利于電流幅值的平穩，從而確保電纜線路的穩定運行；二是改變電纜阻抗。電纜阻抗相角的改變對電纜電流、電壓的變化有很大的影響，同時改變電纜阻抗的幅值也會對電流、電壓變化造成影響，因此，可以通過對電纜線路的電流、電壓進行分析，合理的改變電纜阻抗，從而推動電纜線路電流、電壓變化的平穩。

由于電氣參數對電纜的輸電功能有很大的影響，因此，我們要認真分析電纜的電氣參數，快速準確的計算出電氣參數，并對電氣特性進行詳細的分析，從而為電力系統電纜傳輸的穩定發展提供保障。

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