电力电缆的主要参数计算及实例讲解（附载流量）

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U₀/U表示。

U₀——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——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 

U_P——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 

 U_S——电缆及附件设计所需承受的操作冲击电压的峰值，单位为kV。 

系统最高电压 

 U_m——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）

330kV操作冲击电压的峰值为950kV；500kV操作冲击电压的峰值为1175kV。

2. 导体电阻

2.1导体直流电阻

单位长度电缆的导直流电阻用下式计算:

20℃导体直流电阻详见下表（点击放大）：

以上摘录于《10(6)kV～500kV电缆技术标准》（Q∕GDW 371-2009 ）。

2.2 导体的交流电阻

在交流电压下，线芯电阻将由于集肤效应、邻近效应而增大，这种情况下的电阻称为有效电阻或交流电阻。 

电缆线芯的有效电阻，国内一般均采用IEC-287推荐的公式 :

R=R′(1+Y_S+Y_P)

式中：

R——最高工作温度下交流有效电阻，Ω/m；

R′——最高工作温度下直流电阻，Ω/m；

Y_S——集肤效应系数，Y_S=X_S⁴/(192+0.8X_S⁴)，

X_S⁴=（8πf/R′×10^-7k_S）²；

Y_P——邻近效应系数，
Y_P=X_P⁴/(192+0.8X_P⁴)(D_c/S)²{0.312(D_c/S)²+1.18/[X_P⁴/(192+0.8X_P⁴)+0.27]}，X_P⁴=（8πf/R′×10^-7k_P）²。

X_S⁴——集肤效应中频率与导体结构影响作用；

X_P⁴——邻近效应中导体相互间产生的交变磁场影响作用；

f——频率；

D_c——线芯直径，m；

S——线芯中心轴间距离，m；

k_s——线芯结构常数，分割导体k_s=0.435，其他导体k_s=1.0；

k_p——线芯结构系数，分割导体k_p=0.37，其他导体k_p=

0.8~1.0；

对于使用磁性材料制做的铠装或护套电缆，Yp和Ys应比计算值大70%，即:

R=R′[1+1.17(Y_S+Y_P)]

3. 电缆的电感

3.1自感

则单位长度线芯自感：

L_i=2W/(I²L)=μ₀/(8π) =0.5×10^-7

式中：

L_i——单位长度自感，H/m；

μ₀——真空磁导率，μ₀=4π×10^-7，H/m；

以上一般是实心圆导体，多根单线规则扭绞导体如下表：

因误差不大，计算一般取L_i=0.5×10^-7H/m。

3.2高压及单芯敷设电缆电感

对于高压电缆，一般为单芯电缆，若敷设在同一平面内（A、B、C三相从左至右排列，B相居中，线芯中心距为S），三相电路所形成的电感根据电磁理论计算如下：

对于中间B相：

L_B=L_i+2ln(2S/D_c) ×10^-7 ( H/m)

对于A相：

L_A=L_i+2ln(2S/D_c) ×10^-7 -α(2ln2 )×10^-7 (H/m)

对于C相：

L_C=L_i+2ln(2S/D_c) ×10^-7 -α²(2ln2 )×10^-7 (H/m)

式中：

实际计算中，可近似按下式计算：

L_A=L_B=L_C=L_i+2ln(2S/D_c) ×10^-7 ( H/m)

同时，经过交叉换位后，可采用三段电缆电感的平均值，即：

L=L_i+2ln(2×(S₁S₂S₃)^1/3/D_c) ×10^-7 ( H/m)

=L_i+2ln(2×2^1/3