电力电缆电气参数及电气特性研究

摘要：随着现代电子信息工程的发展，电力电缆的应用越来越广泛，并且电力电缆通过其自身独特的优越性，在人们的日常生活中的应用也越来越普遍。文章概述了电力电缆的相关性基本理论，介绍了电力电缆的基本结构以及电缆电气的相关参数，最后立足于电气特性的基础上，研究了电力电缆发展过程中的不足，分析了其未来发展的前景。

关键词：电力电缆；电气参数；电气特性；电子信息工程；供电安全 文献标识码：A

中图分类号：TM247 文章编号：1009-2374（2016）03-0130-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.066

目前，由于现代科学技术的迅速发展，城市的经济水平也不断随之提高，而城市在有关输配电方面的电子信息问题也越来越突出。针对电网的供电安全性、线路走向、变电站的选址、抗灾害能力等方面的问题，其潜在的问题将会制约和影响我国城市的用电安全以及城市经济的整体水平的提高。然而，电力电缆通过其自身的特色和优势，在现代电子信息工程中的应用越来越广泛。现阶段，电力电缆主要应用于城市的电网线路和大型企业的内部供电等方面。随着电缆在现代电力线路中应用的比重越来越突出，人们对电力电缆的认识也需要不断提高。通过增加对电力电缆线路、电网用电等的认识，以此来推动电力电缆的输电工程的健康、稳定发展。

1 电力电缆的基本理论概述

1.1 电力电缆的应用现状

在现代，由于我国经济整体水平的不断提高，新型能源的开发和应用也开始受到普遍关注，尤其是在电力工程方面的重视程度也随之不断加深。目前，在电力工程方面主要侧重于电力电缆的应用，诸如城市电网、海底的电力电缆以及城市开发的地下电力电缆等。同时，因为不同的输电方式在电力电缆的应用过程中的特色是不同的，所以其各自的适应范围也就有所区别。

1.2 电力电缆的优势和特色

1.2.1 线路设置占地空间小。在城市的地下铺设了众多的电力电缆线路，然而在城市的地下铺设电力电缆，可以有效地减少实际的占地量。尽管这一线路铺设在地下，但是它在地面上的空间和变电站有许多的线路出线，而且从线路的检修和安全方面来思量，同一杆上的线路不需要设置太复杂，因为那样会需要更多的土地和空间。同时，针对不同的变电站来分析，电力电缆的线路的电压和电流的运行能力是强于其他线路的。

1.2.2 架设简洁、美观。目前，由于城市地下电力电缆受到外部环境因素的制约程度小，且在城市中进行各种电力电缆线路和输送配电时，需要对其线路设置安排做出前期的规划和设计，并以此来控制道路和工厂线路配设时做到简洁、美观。在一定程度上，电力电缆线路的架设若过于复杂，则会影响城市的交通状况和后期规划。同时，通过建设架空的电力电缆线路，可以有效地减少城市的土地空间，甚至有利于切实地缓解电力电缆架空线路的局限性。

1.2.3 可靠性和安全性较高。因为城市地下建设的电力电缆线路不易受到外界环境的影响，所以，通常情况下，城市地下建设的电力电缆线的可靠性和安全性是较高的。此外，由于电力电缆的线路会铺设在土壤里，暴露在土地外面的只有表层一部分，剩余的其他部分是铺设在有保护层的隧道、管道中的。如今，随着现代经济的不断发展和进步，电网的供电安全性、线路走向、变电站的选址、抗灾害能力等方面的问题也越来越受到重视，其对我国城市的用电安全以及城市经济的整体水平的提高是至关重要的。

2 电力电缆的主要结构

2.1 导体

电力电缆的导体是用来传送电流的，其有绞合和实芯两种类型，并且导体的主要构成材料是铜、铝、银、铜包铜、铝包铜等。其材料的成分大致是用铝和铜两种金属材料，且实际中铜的导电性比铝要好。在不同的国家，对电力电缆的标准是不同的。在我国，对电力电缆的线芯的截面的标准是按照导电线芯的大小，即其线芯的横截面的面积来计算、分析的。通常情况下，圆形绞合状的导体的稳定性是较好的，其外形基本上是稳定的，并且其表面的电场分布也是较为均衡的。

2.2 绝缘层

电力电缆的绝缘层是被包裹在导体的外部的，主要指的是电缆的内绝缘层部分。而电力电缆的绝缘层具有隔绝导体、承受运行中的部分电流和电压，避免电流在运行过程中出现泄漏的现象和突发状况。另外，可以作为绝缘层的材料有很多，主要的目的都是为了缓解电流和电压运行时的压力。因此，需要选取一些介电系数较小的材料，来以防发生电缆燃烧的过程中产生的有害气体对人体健康的危害。同时，在选取材料时，还应该注意材料的耐腐蚀性、耐油性等方面的性能，以此来避免电流或电压的泄漏问题。

2.3 铠装层

电缆的铠装层的作用是保护电缆使用的长期性，避免其受到外部力量的损坏。其中，最为常见的铠装层的种类有钢丝铠装层、铝带铠装、铜带铠装层等。而钢丝铠装层的优势在于抗拉，而钢带铠装的优势是抗压。同时，各个电缆的标准中，大多是按照电缆的大小以及铠装厚度的不同程度来划分。

2.4 外护层

从电气电缆的主要结构来看，外护层是电力电缆的外层保护，因此其外层所用的材料是需要比较坚固和耐持久性的。通常情况下，外护层的材料主要是聚氯乙烯塑料、聚乙烯塑料等塑料类的材料。同时，根据电缆的不同特性可以将其外护层划分为阻燃型、低盐无齿型、低烟低齿型等。从电力电缆的整个组成结构来看，外护层的作用也是不容置疑的。

3 电缆的电气参数

随着现代电网应用的越来越广泛，电力电缆的线路的铺设也越来越多，人们因此需要提高对电缆的电气参数的认识。通过加深对电缆电气參数的了解，有利于选择自己适合和满意的电缆产品，以此来达到电力效用的最大化。电缆电气的参数主要有线芯的电阻、绝缘电阻、电容、电感等，而这些参数值统称为电缆的一次参数。此外，二次参数主要是由波阻抗、衰减常数、相移常数等参数值组成，并且二次参数值是可以通过一次参数值来按照一定理论知识进行计算得出。从电缆的整体应用过程来看，电缆的电气参数是非常重要的，并且由于电力电缆自身的特性和优势，其对整个电缆的设计和运行也是至关重要的，直接影响着电缆本身运行时的传输性能。针对一般性的电缆线路设定，可以通过调整电缆线芯的电阻和电感来进行电压的控制。另外，可以根据电缆的电气参数对其整个电力电缆部分的耗损程度进行估算，并以此来分析电缆整体线路的传输容量。另外，还需要通过对电缆的各个组成部分进行深入的了解和分析，加深对电缆的绝缘电阻和电容的实际应用，以此来作为检验电缆线路安全性能的标准。此外，电缆的电气参数的数值结果还会受到电缆组成材料的性能的制约，并且根据电缆结果的尺寸大小、电阻系数来确定电缆电气的材料性能。由此，通过根据电阻、电感、电导等各个参数的计算，最终来确定电缆电气参数的计算公式。

4 电气的特性

对分析电气的特性来说，严格地计算电气的参数是其中最为关键的部分。通常情况下，计算电气参数是通过查询以往的数据来获得的，然而以往的数据有些是不够精准和实际的，所以会造成一定程度上的数据偏差。在现实操作中，需要根据基本的电力理论作为研究和分析电气参数计算的基础和原理，从而来计算其他的各种常见的电气参数，最终将所获得的数据结果进行分析。同时，通过运用相对完善的科学的计算方式，针对获取的数据结果进行原因分析和探索。此外，在进行电力电缆参数的计算过程中，涉及的相关概念主要有电阻矩阵、电容矩阵、电感矩阵等方面，其中最为重要的是确定电缆线路的传输矩阵问题。只有利用好传输矩阵，才能在进行电力分析时，确定好电压和电流的传输值，才能准确有效地把握住电缆线路中的电压和电流的运行情况。

4.1 改变电缆并联补偿度

在电缆进行实际运行的过程中，并联补偿的作用是非常重要的。在此过程中，需要根据改变电缆并联补偿度值来观测电缆线路实际运行时的电压和电流的变化情况。因此，在合理分析电缆特性的基础上，在传输矩阵的线路上并入并联补偿。与此同时，在对电缆进行适当的并联补偿时，其操作的合理性有助于减少电压的损耗，稳定电流的变幅程度，从而促使电缆线路的平稳运行。

4.2 改变电缆阻抗

通过改变电缆的内部阻力，避免受到电流和电压的影响，以此来改变电缆阻抗的变动幅度带来的实际影响。同时，在实际情况下，通过有效的变动电缆线路的阻抗的相角值和变动幅度，可以有利地促进电缆线路的电压和电流的平稳运行。

5 总结与展望

综上所述，随着我国国民经济总值的不断提高，城市的发展进程也在不断深入，然而由于城市的快速发展，城市开发的地区也不断深入，城市用电的压力也随之不断增加。同时，由于电力电缆的铺设需要大量的土地，因此城市的用地压力也变得日益紧张起来。另外，对可以铺设在海底深处的电力电缆，电力电缆的外围保护、电力电缆的线路设置等问题都需要得到有效的处理。与此同时，尽管地下铺设电力电缆和海下铺设电力电缆受到的自然环境的制约相对来说比较小，但是地下铺设电力电缆和海下铺设电力电缆的工程量都是较为浩大的，经济成本也比较高。此外，针对电气特性的研究和探索的前提是建立在電力电缆参数的精准计算的基础上的。通常情况下，电力电缆线路的设定都是依托现代信息技术来实施利用的，而电缆的参数的计算是运用科学的理论知识作为基础的。因为只有掌握了实际、准确的电缆参数数据，才能切实地指导、研究电力电缆线路的设定，保证电力电缆线路的安全运行，才能有效地推动我国电力电缆输送工程的健康、稳定发展。

参考文献

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作者简介：甘启才（1971-），男，四川内江人，特变电工德阳电缆股份有限公司中级工程师，研究方向：电气。

（责任编辑：蒋建华）