1.2.2 電力電纜主要性能參數(shù)

電力電纜關(guān)鍵性能參數(shù)主要包括導電纜載流量、絕緣電阻、電纜的電阻、電感和電容，以及正（負）序阻抗和零序阻抗等。

電纜載流量決定了電纜的輸電能力。電纜載流量的大小除了與電纜自身的結(jié)構(gòu)、材料有關(guān)外，還與電纜敷設(shè)方式接地方式和外部環(huán)境等有密切關(guān)系。電纜載流量可由以下公式進行計算：

式中 I——一根導體中流過的電流，單位為A；

Δθ——高于環(huán)境溫度的導體溫升，單位為K；

R——最高工作溫度下導體單位長度的交流電阻，單位為Ω/m；

Wd——導體絕緣單位長度的介質(zhì)損耗，單位為W/m；

T1——一根導體和金屬套之間單位長度熱阻，單位為K·m/W；

T2——金屬套和鎧裝之間內(nèi)襯層單位長度熱阻，單位為K·m/W；

T3——電纜外護層單位長度熱阻，單位為K·m/W；

T4——電纜表面和周圍介質(zhì)之間單位長度熱阻，單位為K·m/W；

n——電纜（等截面并載有相同負荷的導體）中載有負荷的導體數(shù)；

λ1——電纜金屬套損耗相對于所有導體總損耗的比例；

λ2——電纜鎧裝損耗相對于所有導體總損耗的比例。

可以看出電纜載流量是在給定電纜最高允許運行溫度的前提下，電纜自身發(fā)熱與散熱能力相平衡的結(jié)果。

一般情況下電力電纜最主要的發(fā)熱來自電纜導體的焦耳熱，影響散熱能力的最主要因素是環(huán)境溫度和外部熱阻。由于每根電纜都是一個熱源，因此在多根電纜一起敷設(shè)的情況下，相鄰電纜相互加熱，將使電纜載流量降低。另外，局部熱源或者局部散熱條件過于惡劣也會嚴重限制整根電纜的載流量，成為整根電纜載流量的瓶頸。

電纜的電阻是決定電纜輸電損耗的最主要因素，電纜的直流電阻一般由以下公式進行計算：

式中 R0——20℃時導體的直流電阻，單位為Ω/m（電力電纜行業(yè)對各截面的電纜的R0值進行了標準要求，直接引用標準GB/T 3956—2008）；

α20——20℃時材料溫度系數(shù)；

θ——導體工作溫度（一般直接選取最高允許工作溫度）。

單位長度電纜的交流電阻由以下公式給出：

式中 R′——電纜的直流電阻，單位為Ω/m；

Ys——趨膚效應因數(shù)；

Yp——鄰近效應因數(shù)。

對于敷設(shè)于具有鐵磁性通道或電纜周邊具有鐵磁性物質(zhì)的情況，電纜交流電阻應進一步考慮電纜周邊通道或物質(zhì)的磁滯損耗引起的電阻增量。

電纜的電感保護有內(nèi)感和外感兩部分。電纜內(nèi)感取決于電纜導體的結(jié)構(gòu)和電流分布情況。對于電流分布均勻的實心導體，其單位長度的內(nèi)感為0.5×10-7H/m。電纜外感取決于電纜回路距離、接地方式以及是否有鐵磁性鎧裝等。

電纜的電容是電纜線路中的一個重要參數(shù)，它決定了電纜線路中電容電流的大小。在超高壓電纜線路中，電容電流可能會達到可與電纜額定電流相比擬的數(shù)值，成為限制電纜容量及傳輸距離的因素。此外，它也是電纜絕緣本身的一個參數(shù)，可用來檢查電纜工藝質(zhì)量、絕緣質(zhì)量的變化等。單位長度圓形單芯電纜電容可用以下公式表示：

電纜絕緣電阻是電纜線芯到外部屏蔽之間的電阻，單位長度圓形單芯電纜絕緣電阻可用以下公式表示：

計算電纜的工作絕緣電阻（交流泄漏電阻）或用交流電壓測量電纜的絕緣電阻，ρi取其相應頻率下的數(shù)值。通常，絕緣電阻系數(shù)在交流情況下比直流情況下小得多，因此用直流測量電纜的絕緣電阻比用交流測量的高得多。實際上，電纜的工作絕緣電阻等于絕緣層承受電壓的二次方除以絕緣層的介質(zhì)損耗。

電纜常用絕緣材料的絕緣電阻系數(shù)與溫度和測量時的電場強度有關(guān)，一般說來，它隨溫度和電場強度的上升而下降。電纜絕緣材料的絕緣電阻系數(shù)隨溫度和場強的關(guān)系一般可以用下列經(jīng)驗公式表示：

式中 ρi0——絕緣材料在0℃時的絕緣電阻系數(shù)；

θ——溫度；

E——電場強度；

a、b——與絕緣材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。

電氣參數(shù)對電力電纜是至關(guān)重要的，它決定了電纜的傳輸性能和傳輸容量，這是由于容量主要取決于各部分的損耗發(fā)熱，而損耗則是根據(jù)電氣參數(shù)來計算的。相序阻抗是線路保護系統(tǒng)所依據(jù)的重要參數(shù)，直接影響著電網(wǎng)的安全運行?，F(xiàn)普遍采用電氣參數(shù)作為檢查電纜質(zhì)量和工藝的指標和依據(jù)。