电缆电气参数不同计算方法及其比较

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高电压技术第３９卷第３期２０１３年３月３１日

ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖ０１．３９，Ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ３１，２０１３

６８９

电缆电气参数不同计算方法及其比较

徐

政，钱

洁

（浙江大学电气工程学院，杭州３１００２７）

摘要：为了能够准确、方便地计算出电力电缆的电气参数，包括电缆的电阻矩阵、电感矩阵、电容矩阵、电导矩阵以及序阻抗等，分别采用Ｃａｒｓｏｎ—Ｃｌｅｍ公式、《电力系统建模及故障分析》中的方法以及Ｍａｔｌａｂ中ｐｏｗｅｒ—ｃａ—ｂｌｅｐａｒａｍ功能所用的方法进行比较，研究它们针对不同结构和不同排列方式的电缆的计算原理．并给出正序模型和零序模型中相关参数的计算方法，再以不同结构的电缆为算例验证其准确性。比较结果显示，《电力系统建模及故障分析》中的方法在计算线芯和护套间电容时存在缺陷；ｐｏｗｅｒ—ｃａｂｌｅｐａｒａｍ功能所用的方法计算导体自身电阻时所用的是直流电阻，未考虑集肤效应和邻近效应，且只可用于计算相互等间距的电缆，对于非等间距排列电缆和

带铠装电缆不适用。结果说明Ｃａｒｓｏｎ—Ｃｌｅｍ公式在准确性和通用性方面是最优的，采用此方法可以为电缆的后续

研究提供准确、可靠的电缆参数。

关键词：电力电缆；电气参数；电阻矩阵；电感矩阵；电容矩阵；序阻抗

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—６５２０．２０１３．０３．０２７

文章编号：１００３—６５２０（２０１３）０３—０６８９—０９

ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＤｉｆｆｅｒｅｎｔＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＣａｌｃｕｌａｔｉｎｇ

ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＰｏｗｅｒＣａｂｌｅｓ

ＸＵＺｈｅｎｇ，ＱＩＡＮＪｉｅ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ

ｃａｂｌｅ；ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍａｔｒｉｘ；ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｍａｔｒｉｘ；ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｍａｔｒｉｘ；ｓｅｑｕｅｎｃｅ

ｉｍｐｅｄａｎｃｅ

０

引言

随着经济的发展和新能源政策的推进，沿海岛

切也不实用［１。６］。本文基于基本的物理定律，研究不

同方法计算电力电缆电气参数的原理和依据，计算常见结构电力电缆在不同间距、不同频率下的电气

参数，比较计算结果，分析产生差异的原因，得到准

屿的供电问题，海岛与大陆之间的联网问题，以及海岛与海岛之间的联网问题，都需要采用海底电力电缆来解决；同时，由于具有供电可靠性高、减少线路走廊用地面积等优势，城市地下电缆也越来越得到重视。任何电气系统的特性分析，离不开电气参数的计算。以往，电缆参数通常通过查手册得到，不确

基金资助项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）

（２０１２ＡＡ０５１７０４）。

确、完善的电缆参数计算公式。计算的电力电缆基

本参数包括全相模型中的单位长度电阻矩阵、电感矩阵、电容矩阵，正序模型中单位长度电阻、电感、电容，以及零序模型中的单位长度电阻、电感、电容。

１

电缆线路参数计算

１－１电缆线路串联阻抗

图１表示了一根带有铠装层电缆的截面图，由内而外分别是导体、内绝缘层、金属护套、外绝缘层、

ＰｒｏｊｅｃｔｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＨｉｇｈ—ｔｅｃｈＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

ＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ（８６３Ｐｒｏｇｒａｍ）（２０１２ＡＡ０５１７０４）．

万方数据

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