电缆电气参数理论计算
电力电缆主要电气参数计算及计算实例
式中： L——电缆单位长度的电感，H/m; ω=2πf。 阻抗 电缆的阻抗为： Z=（R2+X2）1/2(Ω/m) 式中： R——电缆单位长度的交流有效电阻，Ω/m。 电压降 电缆的电压降为： △U=IZl(V) 式中： I——导体电流，A； l——电缆长度，m。 6.电缆的电感 电缆的电容是电缆中的一个重要参数，它决定电缆线路的输送容量。在超高压 电缆线路中，电容电流可能达到电缆额定电流的数值，因此高压电缆必须采取 措施（一般采取交叉互联）抵消电容电流来提高缆线路的输送容量。 电缆电荷量与电压的的比值则为该电缆的电容。 相电压： u=q/(2πε0ε).ln(Di/Dc) 所以电缆单位长度的电容为：
由公式 XP4=（8πf/R′×10-7kP）2 得： XP4=(8××50/×10-4)×10-14= 由公式 YP=XP4/(192+(Dc/S)2{(Dc/S)2+[XP4/(192++]}得： YP=(192+×(30/100)｛(30/100)+(192+×+｝= 有公式 R=R′(1+YS+YP)得： R=×10-4(1++=×10-4(Ω/m) 该电缆交流电阻 RZ=×10-4×2300=(Ω) 3.电感 由公式 L=Li+2ln(2S/Dc)×10-7 得到单位长度电感： L1=×10-7+2ln(2×100/65)×10-7=×10-7（H/m） 该电缆总电感为 L=×10-7×2300=×10-3H 4.金属护套的电感 由公式 LS=2ln(S/rs)×10-7+2/3?ln2×10-7 得到单位长度金属护套的电感： LS1=2ln(100/×10-7+2/3?ln2×10-7 =×10-7H/m 该电缆金属护套的电感为 LS=×10-7H/m×2300=×10-3H 5.电抗、阻抗及电压降 由公式 X=ωL 得到电抗： X=2πf××10-3=Ω 由公式 Z=（R2+X2）1/2 得到阻抗： Z=（+）1/2=Ω 由公式△U=IZl 得到电压降为：
电力电缆主要电气参数计算及计算实例
1.设计电压电缆及附件的设计必须满足额定电压、雷电冲击电压、操作冲击电压和系统最高电压的要求。
其定义如下：额定电压额定电压是电缆及附件设计和电性试验用的基准电压，用UO/U表示。
U0一一电缆及附件设计的导体和绝缘屏蔽之间的额定工频电压有效值，单位为kV；U一一电缆及附件设计的各相导体间的额定工频电压有效值，单位为kV。
雷电冲击电压UP一一电缆及附件设计所需承受的雷电冲击电压的峰值，既基本绝缘水平BIL,单位为kV。
操作冲击电压US一一电缆及附件设计所需承受的操作冲击电压的峰值，单位为kVo 系统最高电压Um一一是在正常运行条件下任何时候和电网上任何点最高相间电压的有效值。
它不包括由于故障条件和大负荷的突然切断而造成的电压暂时的变化，单位为kV。
定额电压参数见下表（点击放大）o 1175kV操作冲击电压的峰值为500kV； 950kV操作冲击电压的峰值为330kV.2.导体电阻导体直流电阻单位长度电缆的导直流电阻用下式计算：式中：R' —一单位长度电缆导体在0 °C温度下的直流电阻；A——导体截面积，如导体右n根相同直径d的导线扭合而成，A=n n d2/4; P20一一导体在温度为20°C时的电阻率，对于标准软铜P20二Q - mm2/m：对于标准硬铝:P 20= Q * mm2/m；首页1234a 一一导体电阻的温度系数（1/°C）；对于标准软铜：二°C-1：对于标准硬铝：二°C-1；kl一一单根导线加工过程引起金属电阻率的增加所引入的系数。
一般为（线径越小，系数越大）；具体可见《电线电缆手册》表3-2-2；k2一一用多根导线绞合而成的线芯，使单根导线长度增加所引入的系数。
对于实心线芯，二1;对于固定敷设电缆紧压多根导线绞合线芯结构，二（200mm2 以下）〜（240mm2 以上）k3一一紧压线芯因紧压过程使导线发硬、电阻率增加所引入的系数（约）；k4一一因成缆绞合增长线芯长度所引入系数，对于多芯电缆及单芯分割导线结构，］（约）；kb一一因考虑导线允许公差所引入系数，对于紧压结构，约；对于非紧压型,k5=［d/（d-e）］2 （d为导体直径,e为公差）。
电缆的电气参数
五、电缆的电气参数1、电缆的导体交流电阻、电容和电抗A.C.resistance of conductor、 Capacitance and Reactive impedance of cable1.1 电缆的名称：额定电压6kV交联聚乙烯（XLPE）绝缘三芯电缆Name of the cable: Voltage rating 6kV XLPE insulated PVC sheath power cables 电缆的型号Type of cable：YJV-6/6kV、YJLV-6/6kV、YJV-6/10kV、YJLV-6/10kVYJV22-6/6kV、YJLV22-6/6kV、YJV22-6/10kV、YJLV22-6/10kV1.2 电缆的名称：额定电压10kV交联聚乙烯（XLPE）绝缘三芯电缆Name of the cable: Voltage rating 10kV XLPE insulated PVC sheath power cables 电缆的型号Type of cable：YJV-8.7/10kV、YJLV-8.7/10kV、YJV-8.7/15kV、YJLV-8.7/15kV1.3 电缆的名称：额定电压35kV交联聚乙烯（XLPE）绝缘三芯电缆Name of the cable: Voltage rating 10kV XLPE insulated PVC sheath power cables 电缆的型号Type of cable：YJV-26/35kV、YJLV-26/35kV、YJV-26/35kV、YJLV-26/35kV2、电缆的电感 Inductance of cable注：S-相邻两根电缆的中心距离，D-电缆的外径S-The distance between the two adjacent cable center.D-The diameter of the cable。
4通信电缆的电气性能参数
R市= R0+ R～≌R0=
8000 d 2
ห้องสมุดไป่ตู้（Ω/Km）
（2—4）
（2） 同轴电缆的回路电阻R同
同轴电缆的回路电阻由内导体的有效电阻Ra和外导体的有效电阻Rb构成， 而内、 外 导体的有效电阻也同样是由直流电阻和交流电阻两部分组成，即：
R同=Ra0+Ra+Rb0+Rb
由于同轴回路的特殊结构， 高频时内导体的集肤效应和外导体的临近效应都非常显 著，根据推证结果，对于内、外导体均采用铜的同轴回路，其回路有效电阻表达式为：
L=L内+L外=La+Lb+Lab
根据推导，对称型回路中导体a与导体b的内电感相等，均为：
（2—6）
La= Lb= r Q(kr ) 10 4
1 2
（H/Km）
式中：μr——芯线材料的相对导磁系数 Q（kr）——随kr变化的贝塞尔函数（k为涡流系数，r为导线半径（mm） ） 而导体a、b间的电感为： Lab=4ln
R同=8.36 f
（ 1 1 ）×10-2
d D
（Ω/Km）
（2—5）
式中：f——传输信号频率（HZ） D——外导体直径（mm） d——内导体直径(mm) 式（2—5）表明： ①有效电阻与频率的平方根成正比，就是说，虽然它也随频率的升高而增大，但不 是线性增大的； ②有效电阻中，附加的交流电阻远大于直流电阻。 2、回路电感（L） 载流导体所产生的磁通Φ可分为导体的内部磁通和外部磁通两部分，而电感L等于单 位电流I产生的磁链nΦ数，即L=Nφ/I，因此，回路电感也相应分为内电感和外电感。内电 感等于导线内部的磁链与流经导线内电流的比值； 而外电感则等于导线外部的磁链与导线内 电流的比值。所以，对于双线回路来说，回路的电感就包括三部分：导体a的电感La、导体b 的电感Lb以及a、b间的电感Lab：
GYDL00101009 电缆主要电气参数及计算
第一章 电力电缆基本知识模块9 电缆主要电气参数及计算（GYDL00101009）【模块描述】本模块包含电力电缆的一次主要电气参数及计算。
通过对概念解释、要点讲解和示例介绍，掌握电缆线芯电阻、电感、电容等一次主要电气参数的简单计算。
【正文】电缆的电气参数分为一次参数和二次参数,一次参数主要包括线芯的直流电阻、有效电阻（交流电阻）、电感、绝缘电阻和工作电容等参数。
二次参数则是指电缆的波阻抗、衰减常相移常数。
二次参数是由一次参数计算而得的。
这些参数决定电缆的传输能力。
本节主要介绍一次参数。
一、电缆线芯电阻1．直流电阻单位长度电缆线芯直流电阻，由下式表示：5432120))20(1('k k k k k AR ︒-+=θαρ（式GYDL00101009—01） 式中'R ——单位长度线芯θ℃下的直流电阻，Ω/m ； A ——线芯截面积； 20ρ——线芯在20°C 时材料的电阻率，其中标准软铜 20ρ=0.017241×10-6Ω·m 标准硬铝 20ρ=0.02864×10-6Ω·m α ——线芯电阻温度系数，其中：标准软铜：α=0.00393℃-1 标准硬铝：α=0.00403℃-11k ——单根导体加工过程引起金属电阻率增加的系数，按JB647-77、JB648-77规定：铜导体 d ≤1.0mm ，1k ＜0.01748×10-6Ω·m d ＞1.0mm, 1k ＜0.0179×10-6Ω·m 铝导体 1k ＜0.0290×10-6Ω·m 2k ——绞合电缆时，使单线长度增加的系数，其中：固定敷设电缆紧压多根绞合线芯2k = 1.02（200mm ²以下）—1.03（250mm ²以上）不紧压绞合线芯或软电缆线芯2k = 1.03（4层以下）—1.04（5层以上）3k ——紧压过程引入系数，3k ≈1.01；4k ——成缆引入系数，4k ≈1.01；5k ——公差引入系数，对于非紧压型，5k =[d ／（d －e ）]²，e 为公差，对于紧压型，5k ≈1.01。
载流量计算书
电缆长期载流量计算书YJV22 8.7/10kV 3 x 240mm 电缆连续负荷载流量的计算第一节 电缆电气性能参数的计算1. 电阻1.1线芯直流电阻R'=R'' [1 心-20)]其中：R''――20r 导体直流电阻•取国标要求a ――导体电阻温度系数.取0.00393 1/ r9 ――电缆线芯允许最高工作温度,取90 r.-3R'=0.0754 x [1+0.393 x (90-20)] x 103=0.0961 x 10 Q /m1.2导电线芯有效电阻的计算其中f ――为电源频率，工频为 50H Z ;R'――为工作温度下单位长度电缆导体线芯交流电阻，单位为 Ks ――导体为圆形紧压，非干燥，取 1。
计算得出：Xs 2=1.307，集肤效应因数 Ys= 0.0088351.2.2邻近效应因数卡+ 2 8汉兀二式中，X p 10 k pp R' p其中f ――为电源频率，工频为50H Z ;R'――为工作温度下单位长度电缆导体线芯交流电阻，单位为 Q /m; 1.2.1集肤效应因数 y s 4192 0.8 X s式中, X 2 8：：： f 10J k sQ /m; 匚D C 2 192 0.8 X S 1.18X ：4 192 0.8 X p0.270.312& ――导体为圆形紧压，非干燥，取1。
De ----- 为导体外径，S ------ 为线芯中心轴间距离。
计算得出：X6=1.3O7,邻近效应因数Yp=0.01341.2.3 90 C电缆线芯的有效电阻为：计算得出：R' (1 Ys Yp) =9.828 X 10-5 Q /m2.电缆电容对于三芯圆形芯电缆，三芯联在一起对金属屏蔽层的电容10~F/m18 In」d e其中：£---- 为绝缘材料的相对介电常数，对交联聚乙烯£ =2.5D i ------------ 为绝缘层外径(屏蔽层除外)(mm)D e 导体直径包括屏敝层(mm)计算得出：C= 0.367 X 10-9 F/m3.金属屏蔽的电感对于三芯分相屏蔽型圆形芯电缆，金属屏蔽的电抗X=2X w X 10-7 X LN(2X( S-d) /d)其中：S为导体轴向间距，单位为mmd 为金属套平均直径，单位为mm计算得出：X=1.01 X 10-6 Q /m第二节损耗因数的计算2.1对于三芯分相屏蔽型圆形芯电缆，金属屏蔽损耗因数的计算公式为:—1^ 11 R ］后訂.IX 丿一公式中：R为在最高工作温度下电缆单位长度交流电阻，单位为Q /m；Q /m；R S为在最高工作温度下电缆金属屏蔽单位长度交流电阻，单位为R S = R S' X [1+ a X (屮-20)] X( 1 + Ys+ Yp)R S' = P/ S其中：p为金属屏蔽电阻系数，17.241 Q • mr i/mS 为金属屏蔽截面积，单位为mr^计算得出R S'二17.241 /(30X 0.1 X 3)= 1.916 X 10-3 Q/m;＜为导体在最高温度下金属屏蔽的工作温度，假设为85°C；Ys、Yp的意义和计算方法同上；X 为电缆单位长度金属屏蔽的电抗，单位为Q /m。
电缆电气参数理论计算
工频电压 决定绝缘 厚度的计 算公式
tac=Vac/E L（ac）= （V0/ （32*K1*K2*K 3））/EL
（ac）
Vac：电 缆承受的 工频电压 （kV）
EL（ac）=
EL（ac）： 最低工频 电压破坏 强度 20 （MV/m）
最小击穿 场强 （MV/m） XLPE电缆 额定电压 等级
单芯电缆 不分介绝 缘结构 绝缘层由 介电常数 相同的材 料构成， 称为不分 介绝缘 其电场强 度计算公 式为
E=U/ （r*ln （ri/rc ）
U：导体
与金属套
（或金属
屏蔽）之
间的电压
U=
64 （kV）
r：绝缘
层中任一
点的半径
r= 16.4 （mm）
ri：绝缘
层表面半
ri=
32.9 径（mm）
rc：导体 屏蔽半径 （导体直 径/2+导 体屏蔽厚
ED：设计 破坏强度 （kV/mm ）
交联聚乙 烯电缆的 绝缘破 坏，由于 存在内外 半导电层 凸起，绝 缘中存在 杂质、气 隙等缺陷 而引起， 因此设计 中采用平 均破坏强 度Emeen。
实际设计 中，电缆 承受工频 电压值 Vac和工 频电压最 低破坏强 度EL（ac） 求出绝缘 厚度 tac；以 及由承受 雷电冲击 电压值 Vimp。
tac= 15.36906 mm
ห้องสมุดไป่ตู้
500
的关系为 Vn*t=常 数，通常 n=9，电 缆的质量 越高则n 值越大。 因此 随着电压 等级的增 高对微孔 、杂质、 半导电层 突起等缺 陷的要求 亦 越为严格 。PVC电 缆n≈6～ 7，对于 PE及XLPE 电缆，nn ≈5～9。 a、b为韦
电力电缆电气参数及电气特征研究
电力电缆电气参数及电气特征研究摘要：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。
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R=R'*(1+Y s+Y p)*（1+λ1+λ2），一般地在电缆设计和输配电工程中采用：R=R'*(1+Y s+Y p)
Y s：集肤效应因数，既由于集肤效应因增加的电阻百分数
Y p：临近效应因数，即由于临近效应而增加的电阻百分数
Y s=X s4/（192+0.8*X s4）
Y p=[X p4/（192+0.8X s4）]*（Dσ/S）2*0.312*(Dσ/S)2+1.18/[X p4/(192+0.8X p4)+0.27]
对于两芯或两根单芯电缆的临近效应因数Y p=X p4*（d c/s）2*2.9/（192+0.8*X p4）
λ1：护套损耗因素；λ2：铠装损耗因数
X s4=(8*π*f*k s/R')*10-7
X p4=(8*π*f*k p/R')*10-7
f：频率
R'：直流电阻
Dσ：线芯外径，对与扇形线芯等于相同截面圆形线芯直径
S：线芯中轴间距，对与扇形线芯，S=Dσ+t，t为线芯间绝缘厚度，邻近效应因数按Y p=[X p4/（192+0.8X k s、k p：常数，不同结构的线芯有不同数值
磁性材料（钢、铁）管式电缆的集肤效应和邻近效应因数，根据经验，分别比按公式计算值
不同结构线芯的s和k p值
干燥浸渍否k s k p
线芯结构
圆形、扭绞是10.8
圆形、扭绞否11
圆形、紧压是10.8
圆形、紧压否11
圆形、分割1是0.4350.37
圆形、空心是20.8
扇形是10.8
扇形否11
1：适用于1500mm2以下四扇形分割线芯（有、无中心油道）
2：k
=（D c'-D0)/(D c'+D0)*[(D c'+2D0)/(D c'+D0)]2,D0：线芯内径（中心油道直径），D c'：具有相同中心s
'*(1+Y s+Y p)f：5090℃时直流电阻R'90：0.02244
R'：0.0176直流电阻任一温度下直流电0*（
Dσ：38.6导体直径R0：20℃时直流电阻。
α20：每一
S：250两导体中心间距离
k s：1
k p：0.8
X s4：7.136363636
X p4： 5.709090909
Y s：0.036095273
三芯或三根Y p：0.00298531两根或两芯Yp：0.002007929
三芯或三根R:0.01829Ω/km两根或两芯R：0.01827
90℃时交流电阻0.0233290℃时交流电阻0.02330
因数按Y p=[X p4/（192+0.8X s4）]*（Dσ/S）2*0.312*(Dσ/S)2+1.18/[X p4/(192+0.8X p4)+0.27]计算的数值乘2/3。
计算值大70%，即R=R'*[1+1.07(Y s+Y p)]
径），D c'：具有相同中心油道，等效实线芯外径
α20（铜）：0.00393α20（铝）：0.00403直流电阻：R‘=R0*（1+α20*（θ-20））
：20℃时直流电阻。
α20：每一绝对温度下20℃时材料温度系数。
金属电阻率和温度系数
材料电阻率ρΩ·m（20℃）电阻温度系数α20 1/K（20℃）
导体 铜 1.7241*10-8 3.93*10-3
铝 2.8264*10-8 4.03*10-3
金属套、铠装
钢13.8*10-8 4.5*10-3
青铜 3.5*10-8 3.0*10-3
不锈钢70.0*10-8忽略
铝 2.87*10-8 4.03*10-3
0.27]计算的数值乘2/3。