电缆电气参数计算器

高压电缆与系统运行计算：电容、充电功率、接地电容电流、感应电压、短路冲击与运维测距。以下黄色框均可直接改数字试算。

一、电缆电容

C = 0.0557 · ε_r / ln(D_i/d_c)　(µF/km)

D_i 绝缘外径、d_c 导体外径（mm）；ε_r 相对介电常数：XLPE 2.3、EPR 3.0、油纸 3.5~4、PVC 6.5。电容是充电电流、介质损耗与行波测距的基础参数。

截面 mm²ε_r绝缘外径 D_i mm→

算例：8.7/15kV YJV 95mm²（d_c≈11.0mm、D_i=24mm）：C=0.0557×2.3/ln(24/11)=0.164 µF/km，与样本 0.15~0.18 一致。

I_c = 2πf · C · U₀ · L　　Q_c = 3 · U₀ · I_c

U₀ 相电压（kV）、C µF/km、L km。电缆越长、电压等级越高，容性充电越显著：轻载时末端电压抬高（费兰梯效应），10kV 以上长电缆需校验。

电容 C µF/km电压等级长度 km→

算例：C=0.163µF/km、8.7/15kV、5km：I_c=0.314×0.163×8.7×5=2.2 A/相，充电功率约 58 kvar。

I_E = 3 · 2πf · C · U₀ · L = 3 · I_c（每回电缆）

非有效接地系统中单相接地的容性故障电流。规程参考：3~10kV 混合网超过 10A、纯电缆网超过 30A 应装消弧线圈；以当地电网规程为准。

电容 C µF/kmU₀ kV本回长度 km全网同参数回数→

算例：6 回同参数 10kV 电缆、各 5km：单回 I_E=3×2.2=6.7 A，全网约 40A → 需装消弧线圈（容量按 1.35 倍选取）。

X = 0.0628 · ln(2S/d_c)　(Ω/km)

S 相间中心距（mm）：三角形排列 S=绝缘线芯外径、水平排列 S=轴间距；d_c 导体外径。三芯电缆计算值约 0.06~0.09，工程常取 0.08。

排列截面 mm²S mm→

算例：8.7/15kV 95mm² 三芯（S=24mm、d_c=11.0mm）：X=0.0628×ln(48/11)=0.093 Ω/km。

E_s = X_s · I · L　　X_s = 0.0628 · ln(2S/D_sh)　(Ω/km)

S 轴间距、D_sh 护套平均直径（mm）。安全要求：正常工况护套感应电压 ≤50V，短路短时 ≤300V；超限需一端接地+护层保护器或交叉互联。

排列护套外径 mm轴间距 mm负荷电流 A长度 km→

算例：110kV 单芯、三角形排列、D_sh=70mm、600A：X_s=0.0628×ln2=0.0435Ω/km，E_s=0.0435×600=26 V/km（≤50V 合格）；若水平排列间距 200mm 则约 66V/km，需分段交叉互联。

i_p = κ · √2 · I_k　　κ = 1.02 + 0.98·e^−3R/X

κ 峰值系数由回路 R/X 决定：发电机/变压器近端约 1.8，配电干线远离变压器约 1.3~1.5。动稳定校验（支架间距、母线/触头电动力）按 i_p 计。

短路电流 I_k kA峰值系数→

算例：16.5kA、κ=1.8：i_p=1.8×1.414×16.5=42 kA，低压柜及支架动稳定按 42kA 校验。

x = 2L · R_A / (R_A + R_B)

低阻故障：故障芯与完好芯在远端短接构成回线，电桥平衡后 R_A 接故障芯、R_B 接完好芯。适用于低阻接地故障；高阻故障需先烧穿或改用行波/雷达法。

电缆全长 m桥臂 R_A（故障芯侧） Ω桥臂 R_B（完好芯侧） Ω→

算例：420m 电缆、R_A:R_B=1:3：x=2×420×0.35/1.4=210 m，故障在中点附近。

填充率 = Σ n·(πD²/4) / (W·H) × 100%

D 单根电缆外径（mm）、W×H 托盘内宽×高（mm）。规范参考：电力电缆不宜大于 40%，控制电缆不宜大于 50%；同时满足单层排列与检修空间要求。

托盘宽 mm托盘高 mm电缆外径 mm根数→

算例：400×100 托盘装 6 根 Ø34 电缆：填充率=6×907.9/40000=13.6%，可再增容或改小托盘。

公式与常数依据 IEC 60287、IEC 60909 及电缆手册常用算法整理，为工程估算参考；系统接线与保护整定请按当地电网规程执行。与载流量相关的深入计算见载流量精确计算（IEC 60287）。