茍寅武

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力電纜在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中占據(jù)重要的地位，但是基于電纜在達(dá)到一定長度之后，在進(jìn)行交流輸電時(shí)，其電纜的功率將沒有辦法輸出，因此研究電纜電氣的參數(shù)及特征具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：電力電纜；參數(shù)；特征；研究

受到城市用電需求不斷增長以及環(huán)境意識日益增強(qiáng)的影響，傳統(tǒng)的架空線路輸電設(shè)備已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此電力電纜的應(yīng)用在我國城市化進(jìn)程發(fā)展中顯示出了巨大的意義，但是由于電氣電纜在達(dá)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(shí)際效率，本文以研究電力電纜的電氣參數(shù)特性對提高電纜的運(yùn)行效率具有重要的意義。

一、電氣電纜電氣參數(shù)的相關(guān)概念

（一）電氣電纜結(jié)構(gòu)介紹

電氣電纜主要分為導(dǎo)體、內(nèi)絕緣層、金屬護(hù)套以及橡塑護(hù)層等：導(dǎo)體的作用就是傳導(dǎo)電流，導(dǎo)體是電纜的主要構(gòu)成部分，根據(jù)導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)其主要有實(shí)芯與絞合之分，一般電纜主要應(yīng)用的材料是銅和鋁。但是銅的導(dǎo)電性要高于鋁。同時(shí)圓形絞合導(dǎo)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(dǎo)體的外邊，其主要是隔絕導(dǎo)體以及承受相應(yīng)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(shù)小、具有高耐溫并且在電纜發(fā)生燃燒時(shí)產(chǎn)生濃煙少的介質(zhì)；鎧裝層，該結(jié)構(gòu)主要的作用就是保護(hù)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(shù)的介紹

電纜電氣的主要參數(shù)分為一次參數(shù)、二次參數(shù)之說：一次參數(shù)主要是電氣參數(shù)的線芯的有效電阻、電感、電容以及絕緣電阻；二次參數(shù)主要就是波阻抗、衰減常數(shù)以及相移常數(shù)等，二次參數(shù)主要是通過一次參數(shù)的計(jì)算而得的，可以說電纜電氣參數(shù)對電纜的重要性是非常大的，比如通過對電纜電氣參數(shù)的計(jì)算可以得出電纜各個(gè)部分的損耗發(fā)熱，并且通過絕緣電阻、電容的計(jì)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(shù)的計(jì)算

電力電纜參數(shù)比較多，而且其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是這些參數(shù)之間存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系性，雖然電纜說明手冊中標(biāo)注了電纜的電氣參數(shù)，但是由于實(shí)際應(yīng)用情況的限制使得電力電纜的實(shí)際參數(shù)并不能真正體現(xiàn)出電纜的實(shí)際功耗，因此需要相關(guān)人員要對電力電纜電氣參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：

（一）阻抗矩陣計(jì)算原理

阻抗矩陣計(jì)算原理主要采用以下公式進(jìn)行：

其中ycs是導(dǎo)體與護(hù)套之間的導(dǎo)納，而yse則是護(hù)套與地之間的導(dǎo)納，gcs是內(nèi)絕緣層間的泄露電導(dǎo)，cse是護(hù)套與地之間的電容。

（二）矩陣計(jì)算原理

導(dǎo)體與護(hù)套之間的電容與電導(dǎo)的公式為：

因此其相應(yīng)的電納計(jì)算公式為：

（三）power-cabieparam 電纜參數(shù)的計(jì)算

線芯導(dǎo)體的自阻抗計(jì)算公式：

結(jié)合以上三種計(jì)算公式，根據(jù)公式的計(jì)算結(jié)果我們清楚的看到每一種計(jì)算公式所存在的優(yōu)缺點(diǎn)，但是從整體的準(zhǔn)確性和操作性看，采取第一種計(jì)算公式進(jìn)行電纜的電氣參數(shù)計(jì)算比較適合。

三、電纜電氣特性分析所依據(jù)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(chǎn)生更多的無功功率，因此根據(jù)施工要求，我們應(yīng)該采取合適的并聯(lián)電抗器的方式。

（一）線路并聯(lián)補(bǔ)償

無功功率必然會引起不必要的電壓損耗，根據(jù)相關(guān)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(chǎn)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(chǎn)生非常高的影響。因此根據(jù)實(shí)際工作需要，我們可以安裝不同的并聯(lián)電抗器：比如在電纜的線路兩端安裝并聯(lián)電抗器，一般在線路的每階段都要安裝并聯(lián)電抗器，因此導(dǎo)致電纜線路按照并聯(lián)電抗器的數(shù)目比較多，因此需要我們假設(shè)電纜線路上的并聯(lián)補(bǔ)償都是均勻的。

1.均勻并聯(lián)補(bǔ)償

實(shí)踐證明，均勻的在電纜線路上并入電感以補(bǔ)償均勻分布的電纜容性電納是不現(xiàn)實(shí)的，因此我們可以假設(shè)在電纜沿線每隔一段距離之后就插入一個(gè)具有感性的電納值的電抗器，這樣并入電抗補(bǔ)償后的電纜單位長度的導(dǎo)納公式計(jì)算應(yīng)該為：

根據(jù)該公式可以準(zhǔn)確的計(jì)算出并聯(lián)補(bǔ)充度的數(shù)值，因此計(jì)算出電纜的長度設(shè)置，最終得到經(jīng)過均勻補(bǔ)償后的電纜線路的傳輸矩陣。

2.集中并聯(lián)補(bǔ)償

雖然并聯(lián)均勻補(bǔ)充具有很強(qiáng)的補(bǔ)充性，但是其實(shí)際操作性能不高，因此我們可以通過計(jì)算得到均勻并聯(lián)補(bǔ)充的數(shù)值，然后在將確定的數(shù)值集中到并聯(lián)補(bǔ)充的結(jié)構(gòu)中?；趯?shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)被補(bǔ)充的電纜線路超過25km時(shí)，需要將電纜按照長度大小進(jìn)行劃分，一般要根據(jù)具體的計(jì)算公式劃分為n個(gè)分段，然后在分別安上并聯(lián)電抗器。

（二）電纜線路傳輸矩陣

根據(jù)上述分析，r、l以及c是線路的四個(gè)一次參數(shù)，因此根據(jù)矩陣公式，當(dāng)送端電流、送端電壓、送端電流以及電壓發(fā)生變化時(shí)，電纜的運(yùn)行情況也要發(fā)生變化。

1.電纜運(yùn)行的特征分析

根據(jù)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(zhì)的影響，因此電纜上的任何一點(diǎn)約束條件都將影響電纜的安全運(yùn)行。約束條件主要包括：一是電纜的相導(dǎo)體電流是在穩(wěn)定的載流容量中的，但是基于現(xiàn)實(shí)用電需求的變化，很多時(shí)候相導(dǎo)體電流會超過電纜字?jǐn)?shù)的容量，進(jìn)而產(chǎn)生了對電纜安全運(yùn)行構(gòu)成影響的因素；二是不管有無負(fù)載，電纜都應(yīng)該保持在相應(yīng)的穩(wěn)定電壓下并且不能超過最高的有效值電壓。比如運(yùn)行中的電纜其兩端的工作頻率電流不能超過電纜穩(wěn)定工作的負(fù)荷。而且電纜的一端一定要保證電壓的固定，將電壓設(shè)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(lián)補(bǔ)償度。在進(jìn)行電氣分析時(shí)，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(yùn)行過程中，并聯(lián)補(bǔ)償十分重要，通過改變電纜并聯(lián)補(bǔ)償度，能準(zhǔn)確的掌握不同并聯(lián)補(bǔ)償過程中，相應(yīng)沿線路各點(diǎn)的電壓、電流改變情況，合理的電纜并聯(lián)補(bǔ)償能降低電纜線路的電壓損耗，有利于電流幅值的平穩(wěn)，從而確保電纜線路的穩(wěn)定運(yùn)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(shí)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(jìn)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(wěn)。

由于電氣參數(shù)對電纜的輸電功能有很大的影響，因此，我們要認(rèn)真分析電纜的電氣參數(shù)，快速準(zhǔn)確的計(jì)算出電氣參數(shù)，并對電氣特性進(jìn)行詳細(xì)的分析，從而為電力系統(tǒng)電纜傳輸?shù)姆€(wěn)定發(fā)展提供保障。

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