GYDL00101009 电缆主要电气参数及计算.doc

第1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：（式GYDL0010100901）式中单位长度线芯下的直流电阻，/m；A 线芯截面积；线芯在20C时材料的电阻率，其中 标准软铜 =0.01724110-6m 标准硬铝 =0.0286410-6m 线芯电阻温度系数，其中： 标准软铜：=0.00393-1标准硬铝：=0.00403-1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 d1.0mm，0.0174810-6m d1.0mm, 0.017910-6m铝导体 0.029010-6m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 = 1.02（200mm以下）1.03（250mm以上） 不紧压绞合线芯或软电缆线芯 = 1.03（4层以下）1.04（5层以上）紧压过程引入系数，1.01；成缆引入系数，1.01；公差引入系数，对于非紧压型，=d（de），e为公差，对于紧压型，1.01。2交流有效电阻在交流电压下，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（式GYDL0010100902）式中最高工作温度下交流有效电阻，/m； 最高工作温度下直流电阻，/m；集肤效应系数；邻近效应系数。如果取20C时线芯的直流电阻，上式可改写为（式GYDL0010100903）式中最高允许温度时直流电阻与20C时直流电阻之比；最高允许温度下交流电阻与直流电阻之比。根据IEC287推荐计算和的公式，计算集肤效应和邻近效应，即（式GYDL0010100904）（式GYDL0010100905）（式GYDL0010100906）（式GYDL0010100907）式中频率；单位长度线芯直流电阻，/m；Dc 线芯外径，m；S 线芯中心轴间距离，m；，系数，取1.0，取0.81.0。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 （/m）（式GYDL0010100908）二、电缆电感中低压电缆均为三相屏蔽型，而高压电缆多为单芯电缆。电缆每一相的磁通分为两个部分，即线芯内部和外部，由此而产生内感和外感，而电缆每相电感应为互感（Le）和自感（Li）之和。1自感设线芯电流均匀分布，距线芯中心x处任一点的磁场强度为式中I为线芯电流；Dc为线芯直径。在线芯x处，厚度dx，长度l的圆柱体内储能为总储能量为则单位长度线芯自感（式GYDL0010100909）而一般计算取= 误差不大。2中低压三相电缆电感中低压三相电缆三芯排列为“品”字形。根据理论计算L11=L22=L33=LI+2ln（1/（DC/2）10-7（H/m）式中、互感；、各相自感。根据电磁场理论，各相工作电感为（式GYDL0010100910）式中S线芯间距离，m； Dc导线直径，m。3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 （式GYDL0010100911）对于A相 （式GYDL0010100912）对于C相L3=Li+2ln(2S/DC) 10-7-2(2ln2) 10-7（H/m）（式GYDL0010100913）式中实际运行中，可近似认为L1=L2=L3= LI+2ln（2S/DC）10-7（H/m）（式GYDL0010100914）同时，经过交叉换位后，可采用三段电缆电感的平均值，即（式GYDL0010100915）对于多根电缆并列敷设，如果两电缆间距大于相间距离时，可以忽略两电缆相互影响。三、电缆电容电缆电容是电缆线路中特有的一个重要参数，它决定着线路的输送容量。在超高压电缆线路中，电容电流可达到电缆的额定电流值，因此高压单芯电缆必须采取交叉互联以抵消电容电流和感应电压。同时当设计一条电缆线路时必须确定线路的工作电容。在距电缆中心X处取厚度为X的绝缘层，单位长度电容为即单位长度电缆电容（式GYDL0010100916）式中线芯直径；绝缘外径； 绝缘介质相对介电常数=8.8610-12 F/m 案例:一条电缆型号YJLW02-64/110-1X630长度为2300m,导体外径=30mm，绝缘外径=65mm，线芯在20C时导体电阻率=0.01724110-6m ,线芯电阻温度系数=0.00393-1 , ,电缆间距100mm，真空介电常数=8.8610-12 F/m ，绝缘介质相对介电常数=2.5。计算该电缆的直流电阻，交流电阻、电容。计算如下：1.直流电阻。由公式得到单位长度直流电阻=0.01724110-6 (1+0.00393(90-20)/(63010-6) = 0.348910-4 （/m） 该电缆总电阻为 0.348910-4 2300 = 0.08025（）2.交流电阻。由公式,得 (83.1450/0.348910-4)10-14 = 12.96 = 12.96/( 192+0.812.96) = 0.064由公式,得到 (83.1450/0.348910-4)10-14 = 12.96 =12.96/(192+0.812.96)(30/100) (0.312(30/100)+1.18/(12.96/(192+0.812.96)+0.27)= 0.02单位长度交流电阻= 0.348910-4(1+0.064+0.02) =0.37810-4 (/m)该电缆交流电阻 0.37810-42300 =