電力電纜在電力工程設(shè)計和施工過程中，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(shè)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(shù)計算，小編還細心的列舉的一個計算實例，那么，現(xiàn)在就正式開始咱們今天的學(xué)習(xí)！
1.設(shè)計電壓
電力電纜及附件的設(shè)計必須滿足額定電壓、雷電沖擊電壓、操作沖擊電壓和系統(tǒng)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(shè)計和電性試驗用的基準電壓，用U0/U表示。
U0——電纜及附件設(shè)計的導(dǎo)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(shè)計的各相導(dǎo)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(shè)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(shè)計所需承受的操作沖擊電壓的峰值，單位為kV。
系統(tǒng)最高電壓
Um——是在正常運行條件下任何時候和電網(wǎng)上任何點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的變化，單位為kV。
定額電壓參數(shù)見下表
主要電氣參數(shù)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(dǎo)體電阻
2.1導(dǎo)體直流電阻
單位長度電力電纜的導(dǎo)直流電阻用下式計算:
式中：
R＇——單位長度電纜導(dǎo)體在θ℃溫度下的直流電阻；
A——導(dǎo)體截面積，如導(dǎo)體右n根相同直徑d的導(dǎo)線扭合而成，A=nπd2/4;
ρ20——導(dǎo)體在溫度為20℃時的電阻率，對于標準軟銅ρ20=0.017241Ω˙mm2/m：對于標準硬鋁：ρ20=0.02864Ω˙mm2/m；
α——導(dǎo)體電阻的溫度系數(shù)（1/℃）；對于標準軟銅：=0.00393℃-1；對于標準硬鋁：=0.00403℃-1；
k1——單根導(dǎo)線加工過程引起金屬電阻率的增加所引入的系數(shù)。一般為1.02-1.07（線徑越小，系數(shù)越大）；具體可見《電線電纜手冊》表3-2-2；
k2——用多根導(dǎo)線絞合而成的線芯，使單根導(dǎo)線長度增加所引入的系數(shù)。對于實心線芯，=1；對于固定敷設(shè)電纜緊壓多根導(dǎo)線絞合線芯結(jié)構(gòu)，=1.02（200mm2以下）～1.03（240mm2以上）
k3——緊壓線芯因緊壓過程使導(dǎo)線發(fā)硬、電阻率增加所引入的系數(shù)（約1.01）；
k4——因成纜絞合增長線芯長度所引入系數(shù)，對于多芯電纜及單芯分割導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，（約1.01）；]
k5——因考慮導(dǎo)線允許公差所引入系數(shù)，對于緊壓結(jié)構(gòu)，約1.01；對于非緊壓型，k5=[d/(d-e)]2（d為導(dǎo)體直徑，e為公差）。
20℃導(dǎo)體直流電阻詳見下表：
電力纜主要電氣參數(shù)計算
以上摘錄于《10(6)kV～500kV電纜技術(shù)標準》（Q∕GDW371-2009）。
2.2導(dǎo)體的交流電阻
在交流電壓下，線芯電阻將由于集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)而增大，這種情況下的電阻稱為有效電阻或交流電阻。
線芯的有效電阻，國內(nèi)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(yīng)系數(shù)，YS=XS4/(192+0.8XS4)，
XS4=（8πf/R′×10-7kS）2；
YP——鄰近效應(yīng)系數(shù)，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(yīng)中頻率與導(dǎo)體結(jié)構(gòu)影響作用；
XP4——鄰近效應(yīng)中導(dǎo)體相互間產(chǎn)生的交變磁場影響作用；
f——頻率；
Dc——線芯直徑，m；
S——線芯中心軸間距離，m；
ks——線芯結(jié)構(gòu)常數(shù)，分割導(dǎo)體ks=0.435，其他導(dǎo)體ks=1.0；
kp——線芯結(jié)構(gòu)系數(shù)，分割導(dǎo)體kp=0.37，其他導(dǎo)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(yīng)比計算值大70%，即:
R=R′[1+1.17(YS+YP)]
3.電纜的電感
3.1自感
則單位長度線芯自感：
Li=2W/(I2L)=μ0/(8π)=0.5×10-7
式中：
Li——單位長度自感，H/m；
μ0——真空磁導(dǎo)率，μ0=4π×10-7，H/m；
以上一般是實心圓導(dǎo)體，多根單線規(guī)則扭絞導(dǎo)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(shè)電纜電感
對于高壓電力電纜，一般為單芯，若敷設(shè)在同一平面內(nèi)（A、B、C三相從左至右排列，B相居中，線芯中心距為S），三相電路所形成的電感根據(jù)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(shù)計算
實際計算中，可近似按下式計算：
LA=LB=LC=Li+2ln(2S/Dc)×10-7(H/m)
同時，經(jīng)過交叉換位后，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(shè)，如果兩電纜間距大于相間距離時，可以忽略兩電力電纜相互影響。
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(jù)電磁場理論，三芯工作電感為：
L=Li+2ln(2S/Dc)×10-7
式中：
L——單位長度電感，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(shù)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(shè)的三相平衡負載交流回路，護套開路，每相單位長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等距直線排列
三根單芯按等距離平面敷設(shè)的三相平衡負載交流回路，護套開路，每相單位長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(shù)計算
三相平均值：
LS=2ln(S/rs)×10-7+2/3?ln2×10-7(H/m)
4.3任意直線排列
三根單芯平面敷設(shè)的三相平衡負載交流回路，電力電纜換位，護套開路，每相單位長度電纜技術(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(dǎo)體電流，A；
l——電纜長度，m。
6.電感
電纜的電容是一個重要參數(shù)，它決定線路的輸送容量。在超高壓電纜線路中，電容電流可能達到額定電流的數(shù)值，因此高壓電纜必須采取措施（一般采取交叉互聯(lián)）抵消電容電流來提高纜線路的輸送容量。
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(shù)，交聯(lián)聚乙烯ε=2.5，聚乙烯ε=2.3，聚氯乙烯ε=8.0，F(xiàn)/m；
ε0——真空絕對介電常數(shù)，ε0=8.86×10-12，F(xiàn)/m；
7.計算實例
一條電力電纜型號YJLW02-64/110-1X630長度為2300m,導(dǎo)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，線芯在20°C時導(dǎo)體電阻率ρ20=0.017241×10-6Ω˙m，線芯電阻溫度系數(shù)α=0.00393℃-1，k1k2k3k4k5≈1，電纜間距100mm，真空介電常數(shù)ε0=8.86×10-12F/m，絕緣介質(zhì)相對介電常數(shù)ε=2.5,正常運行時載流量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(jù)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Y(jié)S=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Y(jié)P=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=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LS=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
