電力電纜在電力工程設計和施工過(guò)程中，如何計算直流電阻，交流電阻、電感、阻抗、電壓降及電容，是電力設計師和負責施工的工程師必須要掌握的。
下面是小編整理的主要電氣參數計算，小編還細心的列舉的一個(gè)計算實(shí)例，那么，現在就正式開(kāi)始咱們今天的學(xué)習！
1.設計電壓
電力電纜及附件的設計必須滿(mǎn)足額定電壓、雷電沖擊電壓、操作沖擊電壓和系統最高電壓的要求。其定義如下：
額定電壓
額定電壓是電纜及附件設計和電性試驗用的基準電壓，用U0/U表示。
U0——電纜及附件設計的導體和絕緣屏蔽之間的額定工頻電壓有效值，單位為kV；
U——電纜及附件設計的各相導體間的額定工頻電
壓有效值，單位為kV。
雷電沖擊電壓
UP——電纜及附件設計所需承受的雷電沖擊電壓的峰值，既基本絕緣水平BIL，單位為kV。
操作沖擊電壓
US——電纜及附件設計所需承受的操作沖擊電壓的峰值，單位為kV。
系統最高電壓
Um——是在正常運行條件下任何時(shí)候和電網(wǎng)上任何點(diǎn)最高相間電壓的有效值。它不包括由于故障條件和大負荷的突然切斷而造成的電壓暫時(shí)的變化，單位為kV。
定額電壓參數見(jiàn)下表
主要電氣參數計算
330kV操作沖擊電壓的峰值為950kV；500kV操作沖擊電壓的峰值為1175kV。
2.導體電阻
2.1導體直流電阻
單位長(cháng)度電力電纜的導直流電阻用下式計算:
式中：
R＇——單位長(cháng)度電纜導體在θ℃溫度下的直流電阻；
A——導體截面積，如導體右n根相同直徑d的導線(xiàn)扭合而成，A=nπd2/4;
ρ20——導體在溫度為20℃時(shí)的電阻率，對于標準軟銅ρ20=0.017241Ω˙mm2/m：對于標準硬鋁：ρ20=0.02864Ω˙mm2/m；
α——導體電阻的溫度系數（1/℃）；對于標準軟銅：=0.00393℃-1；對于標準硬鋁：=0.00403℃-1；
k1——單根導線(xiàn)加工過(guò)程引起金屬電阻率的增加所引入的系數。一般為1.02-1.07（線(xiàn)徑越小，系數越大）；具體可見(jiàn)《電線(xiàn)電纜手冊》表3-2-2；
k2——用多根導線(xiàn)絞合而成的線(xiàn)芯，使單根導線(xiàn)長(cháng)度增加所引入的系數。對于實(shí)心線(xiàn)芯，=1；對于固定敷設電纜緊壓多根導線(xiàn)絞合線(xiàn)芯結構，=1.02（200mm2以下）～1.03（240mm2以上）
k3——緊壓線(xiàn)芯因緊壓過(guò)程使導線(xiàn)發(fā)硬、電阻率增加所引入的系數（約1.01）；
k4——因成纜絞合增長(cháng)線(xiàn)芯長(cháng)度所引入系數，對于多芯電纜及單芯分割導線(xiàn)結構，（約1.01）；]
k5——因考慮導線(xiàn)允許公差所引入系數，對于緊壓結構，約1.01；對于非緊壓型，k5=[d/(d-e)]2（d為導體直徑，e為公差）。
20℃導體直流電阻詳見(jiàn)下表：
電力纜主要電氣參數計算
以上摘錄于《10(6)kV～500kV電纜技術(shù)標準》（Q∕GDW371-2009）。
2.2導體的交流電阻
在交流電壓下，線(xiàn)芯電阻將由于集膚效應、鄰近效應而增大，這種情況下的電阻稱(chēng)為有效電阻或交流電阻。
線(xiàn)芯的有效電阻，國內一般均采用IEC-287推薦的公式:
R=R′(1+YS+YP)
式中：
R——最高工作溫度下交流有效電阻，Ω/m；
R′——最高工作溫度下直流電阻，Ω/m；
YS——集膚效應系數，YS=XS4/(192+0.8XS4)，
XS4=（8πf/R′×10-7kS）2；
YP——鄰近效應系數，YP=XP4/(192+0.8XP4)(Dc/S)2{0.312(Dc/S)2+1.18/[XP4/(192+0.8XP4)+0.27]}，XP4=（8πf/R′×10-7kP）2。
XS4——集膚效應中頻率與導體結構影響作用；
XP4——鄰近效應中導體相互間產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)影響作用；
f——頻率；
Dc——線(xiàn)芯直徑，m；
S——線(xiàn)芯中心軸間距離，m；
ks——線(xiàn)芯結構常數，分割導體ks=0.435，其他導體ks=1.0；
kp——線(xiàn)芯結構系數，分割導體kp=0.37，其他導體kp=
0.8~1.0；
對于使用磁性材料制做的鎧裝或護套電纜，Yp和Ys應比計算值大70%，即:
R=R′[1+1.17(YS+YP)]
3.電纜的電感
3.1自感
則單位長(cháng)度線(xiàn)芯自感：
Li=2W/(I2L)=μ0/(8π)=0.5×10-7
式中：
Li——單位長(cháng)度自感，H/m；
μ0——真空磁導率，μ0=4π×10-7，H/m；
以上一般是實(shí)心圓導體，多根單線(xiàn)規則扭絞導體如下表：
因誤差不大，計算一般取Li=0.5×10-7H/m。
3.2高壓及單芯敷設電纜電感
對于高壓電力電纜，一般為單芯，若敷設在同一平面內（A、B、C三相從左至右排列，B相居中，線(xiàn)芯中心距為S），三相電路所形成的電感根據電磁理論計算如下：
對于中間B相：
LB=Li+2ln(2S/Dc)×10-7(H/m)
對于A(yíng)相：
LA=Li+2ln(2S/Dc)×10-7-α(2ln2)×10-7(H/m)
對于C相：
LC=Li+2ln(2S/Dc)×10-7-α2(2ln2)×10-7(H/m)
式中：
主要電氣參數計算
實(shí)際計算中，可近似按下式計算：
LA=LB=LC=Li+2ln(2S/Dc)×10-7(H/m)
同時(shí)，經(jīng)過(guò)交叉換位后，可采用三段電纜電感的平均值，即：
L=Li+2ln(2×(S1S2S3)1/3/Dc)×10-7(H/m)
=Li+2ln(2×21/3S/Dc)×10-7(H/m)
對于多根并列敷設，如果兩電纜間距大于相間距離時(shí)，可以忽略?xún)呻娏﹄娎|相互影響。
3.3三相電纜的電感
主要計算中低壓三相電纜三芯排列為“品”字形電纜。根據電磁場(chǎng)理論，三芯工作電感為：
L=Li+2ln(2S/Dc)×10-7
式中：
L——單位長(cháng)度電感，H/m；
S——電纜中心間的距離，m；
若三芯中心間的距離不等距，或單芯三根品字排列時(shí)三相回路電纜的電感按下式計算：
式中：
電力電纜主要電氣參數計算
S1、S2、S3——電纜各相中心之間的距離，m。
4.電纜金屬護套的電感
4.1三角排列
三根單芯按等邊三角形敷設的三相平衡負載交流回路，護套開(kāi)路，每相單位長(cháng)度電纜金屬護套的電感為：
Ls=2ln(S/rs)×10-7(H/m)
式中：
rs——金屬護套的平均半徑，m。
4.2等距直線(xiàn)排列
三根單芯按等距離平面敷設的三相平衡負載交流回路，護套開(kāi)路，每相單位長(cháng)度電纜金屬護套的電感為：
對于中間B相：
LSB=2ln(S/rs)×10-7(H/m)
對于A(yíng)相：
LSA=2ln(S/rs)×10-7-α(2ln2)×10-7(H/m)
對于C相：
LSC=2ln(S/rs)×10-7-α2(2ln2)×10-7(H/m)
式中：
電力電纜主要電氣參數計算
三相平均值：
LS=2ln(S/rs)×10-7+2/3?ln2×10-7(H/m)
4.3任意直線(xiàn)排列
三根單芯平面敷設的三相平衡負載交流回路，電力電纜換位，護套開(kāi)路，每相單位長(cháng)度電纜技術(shù)護套的電感為：
LSB=2ln(((S1S2S3)1/3)1/3/rs)×10-7(H/m)
5.電纜電抗、阻抗及電壓降
5.1電抗
電抗為：
X=ωL(Ω/m)
式中：
L——單位長(cháng)度的電感，H/m;
ω=2πf。
5.2阻抗
阻抗為：
Z=（R2+X2）1/2(Ω/m)
式中：
R——電纜單位長(cháng)度的交流有效電阻，Ω/m。
5.3電壓降
電壓降為：
△U=IZl(V)
式中：
I——導體電流，A；
l——電纜長(cháng)度，m。
6.電感
電纜的電容是一個(gè)重要參數，它決定線(xiàn)路的輸送容量。在超高壓電纜線(xiàn)路中，電容電流可能達到額定電流的數值，因此高壓電纜必須采取措施（一般采取交叉互聯(lián)）抵消電容電流來(lái)提高纜線(xiàn)路的輸送容量。
電荷量與電壓的的比值則為該電纜的電容。
相電壓：
u=q/(2πε0ε).ln(Di/Dc)
所以電纜單位長(cháng)度的電容為：
C=q/u=2πε0ε/ln(Di/Dc)
式中：
Di——絕緣外徑，m；
ε——絕緣介質(zhì)相對介電常數，交聯(lián)聚乙烯ε=2.5，聚乙烯ε=2.3，聚氯乙烯ε=8.0，F/m；
ε0——真空絕對介電常數，ε0=8.86×10-12，F/m；
7.計算實(shí)例
一條電力電纜型號YJLW02-64/110-1X630長(cháng)度為2300m,導體外徑Dc=30mm，絕緣外徑Di=65mm，電纜金屬護套的平均半徑rs=43.85，線(xiàn)芯在20°C時(shí)導體電阻率ρ20=0.017241×10-6Ω˙m，線(xiàn)芯電阻溫度系數α=0.00393℃-1，k1k2k3k4k5≈1，電纜間距100mm，真空介電常數ε0=8.86×10-12F/m，絕緣介質(zhì)相對介電常數ε=2.5,正常運行時(shí)載流量420A。計算該電纜的直流電阻，交流電阻、電感、阻抗、電壓降及電容。
計算如下：
1.直流電阻
根據直流電阻公式：
得：
R＇=0.017241×10-6(1+0.00393(90-20))/(630×10-6)
=0.3489×10-4（Ω/m）
該電纜總電阻為R=0.3489×10-4×2300=0.08025（Ω）
2.交流電阻
由公式YS=XS4/(192+0.8XS4)，XS4=（8πf/R′×10-7kS）2得：
XS4=(8×3.14×50/0.3489×10-4)×10-14=12.96
YS=12.96/(192+0.8×12.96)=0.064
由公式XP4=（8πf/R′×10-7kP）2得：
XP4=(8×3.14×50/0.3489×10-4)×10-14=12.96
由公式YP=XP4/(192+0.8XP4)(Dc/S)2{0.312(Dc/S)2+1.18/[XP4/(192+0.8XP4)+0.27]}得：
YP=12.96/(192+0.8×12.96)(30/100)｛(0.312(30/100)+1.18/(12.96/(192+0.8×12.96)+0.27)｝=0.02
有公式R=R′(1+YS+YP)得：
R=0.3489×10-4(1+0.064+0.02)=0.378×10-4(Ω/m)
該電纜交流電阻RZ=0.378×10-4×2300=0.8699(Ω)
3.電感
由公式L=Li+2ln(2S/Dc)×10-7得到單位長(cháng)度電感：
L1=0.5×10-7+2ln(2×100/65)×10-7=2.75×10-7（H/m）
該電纜總電感為L(cháng)=2.75×10-7×2300=0.632×10-3H
4.金屬護套的電感
由公式LS=2ln(S/rs)×10-7+2/3?ln2×10-7得到單位長(cháng)度金屬護套的電感：
LS1=2ln(100/43.85)×10-7+2/3?ln2×10-7
=2.11×10-7H/m
該電纜金屬護套的電感為L(cháng)S=2.11×10-7H/m×2300=0.4855×10-3H
5.電抗、阻抗及電壓降
由公式X=ωL得到電抗：
X=2πf×0.632×10-3=0.199Ω
由公式Z=（R2+X2）1/2得到阻抗：
Z=（0.86992+0.1992）1/2=0.8924Ω
由公式△U=IZl得到電壓降為：
△U=500×0.8924Ω=374.8V
6.電容
由公式C=2πε0ε/ln(Di/Dc)得到單位長(cháng)度電容：
C1=2×3.14×8.86×10-12×2.5/Ln(65/30)=0.179×10-6F/m
該電纜總電容為C=0.179×10-6×2300=0.411×10-3F
遼寧艾?；邢薰?/div>
