电力电缆电气参数及电气特征研究

苟寅武

摘 要：随着我国经济的快速发展，电力电缆在现代工业发展中占据重要的地位，但是基于电缆在达到一定长度之后，在进行交流输电时，其电缆的功率将没有办法输出，因此研究电缆电气的参数及特征具有重要的意义。

关键词：电力电缆；参数；特征；研究

受到城市用电需求不断增长以及环境意识日益增强的影响，传统的架空线路输电设备已经不能适应现代经济的发展，因此电力电缆的应用在我国城市化进程发展中显示出了巨大的意义，但是由于电气电缆在达到一定长度之后，电气电缆中的容量输出将只能满足电缆自身的功能，造成无功功率的消耗，因此基于提高电力电缆的实际效率，本文以研究电力电缆的电气参数特性对提高电缆的运行效率具有重要的意义。

一、电气电缆电气参数的相关概念

（一）电气电缆结构介绍

电气电缆主要分为导体、内绝缘层、金属护套以及橡塑护层等：导体的作用就是传导电流，导体是电缆的主要构成部分，根据导体的结构其主要有实芯与绞合之分，一般电缆主要应用的材料是铜和铝。但是铜的导电性要高于铝。同时圆形绞合导体的几何形状比较固定，因此其表面的电场也比较均匀；绝缘层。电缆的绝缘层一般包裹在导体的外边，其主要是隔绝导体以及承受相应的电压，以此防止电流的泄露。一般来说为了减少损耗，我们主要采取介电系数小、具有高耐温并且在电缆发生燃烧时产生浓烟少的介质；铠装层，该结构主要的作用就是保护电缆不被外力所损坏，基于电缆的大小，铠装的厚度是不相同的。

（二）电缆电气参数的介绍

电缆电气的主要参数分为一次参数、二次参数之说：一次参数主要是电气参数的线芯的有效电阻、电感、电容以及绝缘电阻；二次参数主要就是波阻抗、衰减常数以及相移常数等，二次参数主要是通过一次参数的计算而得的，可以说电缆电气参数对电缆的重要性是非常大的，比如通过对电缆电气参数的计算可以得出电缆各个部分的损耗发热，并且通过绝缘电阻、电容的计算可以得出电缆的绝缘层，以此判定电缆的工艺以及使用安全性。

二、电力电缆电气参数的计算

电力电缆参数比较多，而且其结构比较复杂，但是这些参数之间存在着一定的内在联系性，虽然电缆说明手册中标注了电缆的电气参数，但是由于实际应用情况的限制使得电力电缆的实际参数并不能真正体现出电缆的实际功耗，因此需要相关人员要对电力电缆电气参数进行计算：

（一）阻抗矩阵计算原理

阻抗矩阵计算原理主要采用以下公式进行：

其中ycs是导体与护套之间的导纳，而yse则是护套与地之间的导纳，gcs是内绝缘层间的泄露电导，cse是护套与地之间的电容。

（二）矩阵计算原理

导体与护套之间的电容与电导的公式为：

因此其相应的电纳计算公式为：

（三）power-cabieparam 电缆参数的计算

线芯导体的自阻抗计算公式：

结合以上三种计算公式，根据公式的计算结果我们清楚的看到每一种计算公式所存在的优缺点，但是从整体的准确性和操作性看，采取第一种计算公式进行电缆的电气参数计算比较适合。

三、电缆电气特性分析所依据的原理

由于电缆的长度一旦超过其自身的容量之后，电缆就会产生更多的无功功率，因此根据施工要求，我们应该采取合适的并联电抗器的方式。

（一）线路并联补偿

无功功率必然会引起不必要的电压损耗，根据相关资料表明地下电缆单位长度的容性电纳是架空线路的200%，因此电缆相比架空线路会产生较大的容性无功功率。因此在某种意义上讲电缆的长度、电压等级以及截面等都会对电缆的容性电纳产生非常高的影响。因此根据实际工作需要，我们可以安装不同的并联电抗器：比如在电缆的线路两端安装并联电抗器，一般在线路的每阶段都要安装并联电抗器，因此导致电缆线路按照并联电抗器的数目比较多，因此需要我们假设电缆线路上的并联补偿都是均匀的。

1.均匀并联补偿

实践证明，均匀的在电缆线路上并入电感以补偿均匀分布的电缆容性电纳是不现实的，因此我们可以假设在电缆沿线每隔一段距离之后就插入一个具有感性的电纳值的电抗器，这样并入电抗补偿后的电缆单位长度的导纳公式计算应该为：

根据该公式可以准确的计算出并联补充度的数值，因此计算出电缆的长度设置，最终得到经过均匀补偿后的电缆线路的传输矩阵。

2.集中并联补偿

虽然并联均匀补充具有很强的补充性，但是其实际操作性能不高，因此我们可以通过计算得到均匀并联补充的数值，然后在将确定的数值集中到并联补充的结构中。基于实践工作经验，当被补充的电缆线路超过25km时，需要将电缆按照长度大小进行划分，一般要根据具体的计算公式划分为n个分段，然后在分别安上并联电抗器。

（二）电缆线路传输矩阵

根据上述分析，r、l以及c是线路的四个一次参数，因此根据矩阵公式，当送端电流、送端电压、送端电流以及电压发生变化时，电缆的运行情况也要发生变化。

1.电缆运行的特征分析

根据上述综述，电缆输电过程中尤其是长距离的输电，电缆要受到电压以及电流的限制，而且电缆的绝缘材料也要受到绝缘介质的影响，因此电缆上的任何一点约束条件都将影响电缆的安全运行。约束条件主要包括：一是电缆的相导体电流是在稳定的载流容量中的，但是基于现实用电需求的变化，很多时候相导体电流会超过电缆字数的容量，进而产生了对电缆安全运行构成影响的因素；二是不管有无负载，电缆都应该保持在相应的稳定电压下并且不能超过最高的有效值电压。比如运行中的电缆其两端的工作频率电流不能超过电缆稳定工作的负荷。而且电缆的一端一定要保证电压的固定，将电压设定为420V。

综上所属，电缆的电气特征主要包括：一是改变改变电缆并联补偿度。在进行电气分析时，电缆线路传输矩阵的确定有十分重要的作用，可以通过传输矩阵确定电缆的电流和电压，从而确定沿线路电压和电流的变化情况。电缆在运行过程中，并联补偿十分重要，通过改变电缆并联补偿度，能准确的掌握不同并联补偿过程中，相应沿线路各点的电压、电流改变情况，合理的电缆并联补偿能降低电缆线路的电压损耗，有利于电流幅值的平稳，从而确保电缆线路的稳定运行；二是改变电缆阻抗。电缆阻抗相角的改变对电缆电流、电压的变化有很大的影响，同时改变电缆阻抗的幅值也会对电流、电压变化造成影响，因此，可以通过对电缆线路的电流、电压进行分析，合理的改变电缆阻抗，从而推动电缆线路电流、电压变化的平稳。

由于电气参数对电缆的输电功能有很大的影响，因此，我们要认真分析电缆的电气参数，快速准确的计算出电气参数，并对电气特性进行详细的分析，从而为电力系统电缆传输的稳定发展提供保障。

参考文献：

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