電力電纜電氣參數及電氣特性研究

摘要：隨著現代電子信息工程的發展，電力電纜的應用越來越廣泛，并且電力電纜通過其自身獨特的優越性，在人們的日常生活中的應用也越來越普遍。文章概述了電力電纜的相關性基本理論，介紹了電力電纜的基本結構以及電纜電氣的相關參數，最后立足于電氣特性的基礎上，研究了電力電纜發展過程中的不足，分析了其未來發展的前景。

關鍵詞：電力電纜；電氣參數；電氣特性；電子信息工程；供電安全 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM247 文章編號：1009-2374（2016）03-0130-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.066

目前，由于現代科學技術的迅速發展，城市的經濟水平也不斷隨之提高，而城市在有關輸配電方面的電子信息問題也越來越突出。針對電網的供電安全性、線路走向、變電站的選址、抗災害能力等方面的問題，其潛在的問題將會制約和影響我國城市的用電安全以及城市經濟的整體水平的提高。然而，電力電纜通過其自身的特色和優勢，在現代電子信息工程中的應用越來越廣泛。現階段，電力電纜主要應用于城市的電網線路和大型企業的內部供電等方面。隨著電纜在現代電力線路中應用的比重越來越突出，人們對電力電纜的認識也需要不斷提高。通過增加對電力電纜線路、電網用電等的認識，以此來推動電力電纜的輸電工程的健康、穩定發展。

1 電力電纜的基本理論概述

1.1 電力電纜的應用現狀

在現代，由于我國經濟整體水平的不斷提高，新型能源的開發和應用也開始受到普遍關注，尤其是在電力工程方面的重視程度也隨之不斷加深。目前，在電力工程方面主要側重于電力電纜的應用，諸如城市電網、海底的電力電纜以及城市開發的地下電力電纜等。同時，因為不同的輸電方式在電力電纜的應用過程中的特色是不同的，所以其各自的適應范圍也就有所區別。

1.2 電力電纜的優勢和特色

1.2.1 線路設置占地空間小。在城市的地下鋪設了眾多的電力電纜線路，然而在城市的地下鋪設電力電纜，可以有效地減少實際的占地量。盡管這一線路鋪設在地下，但是它在地面上的空間和變電站有許多的線路出線，而且從線路的檢修和安全方面來思量，同一桿上的線路不需要設置太復雜，因為那樣會需要更多的土地和空間。同時，針對不同的變電站來分析，電力電纜的線路的電壓和電流的運行能力是強于其他線路的。

1.2.2 架設簡潔、美觀。目前，由于城市地下電力電纜受到外部環境因素的制約程度小，且在城市中進行各種電力電纜線路和輸送配電時，需要對其線路設置安排做出前期的規劃和設計，并以此來控制道路和工廠線路配設時做到簡潔、美觀。在一定程度上，電力電纜線路的架設若過于復雜，則會影響城市的交通狀況和后期規劃。同時，通過建設架空的電力電纜線路，可以有效地減少城市的土地空間，甚至有利于切實地緩解電力電纜架空線路的局限性。

1.2.3 可靠性和安全性較高。因為城市地下建設的電力電纜線路不易受到外界環境的影響，所以，通常情況下，城市地下建設的電力電纜線的可靠性和安全性是較高的。此外，由于電力電纜的線路會鋪設在土壤里，暴露在土地外面的只有表層一部分，剩余的其他部分是鋪設在有保護層的隧道、管道中的。如今，隨著現代經濟的不斷發展和進步，電網的供電安全性、線路走向、變電站的選址、抗災害能力等方面的問題也越來越受到重視，其對我國城市的用電安全以及城市經濟的整體水平的提高是至關重要的。

2 電力電纜的主要結構

2.1 導體

電力電纜的導體是用來傳送電流的，其有絞合和實芯兩種類型，并且導體的主要構成材料是銅、鋁、銀、銅包銅、鋁包銅等。其材料的成分大致是用鋁和銅兩種金屬材料，且實際中銅的導電性比鋁要好。在不同的國家，對電力電纜的標準是不同的。在我國，對電力電纜的線芯的截面的標準是按照導電線芯的大小，即其線芯的橫截面的面積來計算、分析的。通常情況下，圓形絞合狀的導體的穩定性是較好的，其外形基本上是穩定的，并且其表面的電場分布也是較為均衡的。

2.2 絕緣層

電力電纜的絕緣層是被包裹在導體的外部的，主要指的是電纜的內絕緣層部分。而電力電纜的絕緣層具有隔絕導體、承受運行中的部分電流和電壓，避免電流在運行過程中出現泄漏的現象和突發狀況。另外，可以作為絕緣層的材料有很多，主要的目的都是為了緩解電流和電壓運行時的壓力。因此，需要選取一些介電系數較小的材料，來以防發生電纜燃燒的過程中產生的有害氣體對人體健康的危害。同時，在選取材料時，還應該注意材料的耐腐蝕性、耐油性等方面的性能，以此來避免電流或電壓的泄漏問題。

2.3 鎧裝層

電纜的鎧裝層的作用是保護電纜使用的長期性，避免其受到外部力量的損壞。其中，最為常見的鎧裝層的種類有鋼絲鎧裝層、鋁帶鎧裝、銅帶鎧裝層等。而鋼絲鎧裝層的優勢在于抗拉，而鋼帶鎧裝的優勢是抗壓。同時，各個電纜的標準中，大多是按照電纜的大小以及鎧裝厚度的不同程度來劃分。

2.4 外護層

從電氣電纜的主要結構來看，外護層是電力電纜的外層保護，因此其外層所用的材料是需要比較堅固和耐持久性的。通常情況下，外護層的材料主要是聚氯乙烯塑料、聚乙烯塑料等塑料類的材料。同時，根據電纜的不同特性可以將其外護層劃分為阻燃型、低鹽無齒型、低煙低齒型等。從電力電纜的整個組成結構來看，外護層的作用也是不容置疑的。

3 電纜的電氣參數

隨著現代電網應用的越來越廣泛，電力電纜的線路的鋪設也越來越多，人們因此需要提高對電纜的電氣參數的認識。通過加深對電纜電氣參數的了解，有利于選擇自己適合和滿意的電纜產品，以此來達到電力效用的最大化。電纜電氣的參數主要有線芯的電阻、絕緣電阻、電容、電感等，而這些參數值統稱為電纜的一次參數。此外，二次參數主要是由波阻抗、衰減常數、相移常數等參數值組成，并且二次參數值是可以通過一次參數值來按照一定理論知識進行計算得出。從電纜的整體應用過程來看，電纜的電氣參數是非常重要的，并且由于電力電纜自身的特性和優勢，其對整個電纜的設計和運行也是至關重要的，直接影響著電纜本身運行時的傳輸性能。針對一般性的電纜線路設定，可以通過調整電纜線芯的電阻和電感來進行電壓的控制。另外，可以根據電纜的電氣參數對其整個電力電纜部分的耗損程度進行估算，并以此來分析電纜整體線路的傳輸容量。另外，還需要通過對電纜的各個組成部分進行深入的了解和分析，加深對電纜的絕緣電阻和電容的實際應用，以此來作為檢驗電纜線路安全性能的標準。此外，電纜的電氣參數的數值結果還會受到電纜組成材料的性能的制約，并且根據電纜結果的尺寸大小、電阻系數來確定電纜電氣的材料性能。由此，通過根據電阻、電感、電導等各個參數的計算，最終來確定電纜電氣參數的計算公式。

4 電氣的特性

對分析電氣的特性來說，嚴格地計算電氣的參數是其中最為關鍵的部分。通常情況下，計算電氣參數是通過查詢以往的數據來獲得的，然而以往的數據有些是不夠精準和實際的，所以會造成一定程度上的數據偏差。在現實操作中，需要根據基本的電力理論作為研究和分析電氣參數計算的基礎和原理，從而來計算其他的各種常見的電氣參數，最終將所獲得的數據結果進行分析。同時，通過運用相對完善的科學的計算方式，針對獲取的數據結果進行原因分析和探索。此外，在進行電力電纜參數的計算過程中，涉及的相關概念主要有電阻矩陣、電容矩陣、電感矩陣等方面，其中最為重要的是確定電纜線路的傳輸矩陣問題。只有利用好傳輸矩陣，才能在進行電力分析時，確定好電壓和電流的傳輸值，才能準確有效地把握住電纜線路中的電壓和電流的運行情況。

4.1 改變電纜并聯補償度

在電纜進行實際運行的過程中，并聯補償的作用是非常重要的。在此過程中，需要根據改變電纜并聯補償度值來觀測電纜線路實際運行時的電壓和電流的變化情況。因此，在合理分析電纜特性的基礎上，在傳輸矩陣的線路上并入并聯補償。與此同時，在對電纜進行適當的并聯補償時，其操作的合理性有助于減少電壓的損耗，穩定電流的變幅程度，從而促使電纜線路的平穩運行。

4.2 改變電纜阻抗

通過改變電纜的內部阻力，避免受到電流和電壓的影響，以此來改變電纜阻抗的變動幅度帶來的實際影響。同時，在實際情況下，通過有效的變動電纜線路的阻抗的相角值和變動幅度，可以有利地促進電纜線路的電壓和電流的平穩運行。

5 總結與展望

綜上所述，隨著我國國民經濟總值的不斷提高，城市的發展進程也在不斷深入，然而由于城市的快速發展，城市開發的地區也不斷深入，城市用電的壓力也隨之不斷增加。同時，由于電力電纜的鋪設需要大量的土地，因此城市的用地壓力也變得日益緊張起來。另外，對可以鋪設在海底深處的電力電纜，電力電纜的外圍保護、電力電纜的線路設置等問題都需要得到有效的處理。與此同時，盡管地下鋪設電力電纜和海下鋪設電力電纜受到的自然環境的制約相對來說比較小，但是地下鋪設電力電纜和海下鋪設電力電纜的工程量都是較為浩大的，經濟成本也比較高。此外，針對電氣特性的研究和探索的前提是建立在電力電纜參數的精準計算的基礎上的。通常情況下，電力電纜線路的設定都是依托現代信息技術來實施利用的，而電纜的參數的計算是運用科學的理論知識作為基礎的。因為只有掌握了實際、準確的電纜參數數據，才能切實地指導、研究電力電纜線路的設定，保證電力電纜線路的安全運行，才能有效地推動我國電力電纜輸送工程的健康、穩定發展。

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作者簡介：甘啟才（1971-），男，四川內江人，特變電工德陽電纜股份有限公司中級工程師，研究方向：電氣。

（責任編輯：蔣建華）