高壓電纜的計(jì)算是電力工程設(shè)計(jì)中的核心環(huán)節(jié)，主要圍繞載流量（載流能力）、電壓損失、短路電流熱穩(wěn)定、機(jī)械力等關(guān)鍵參數(shù)展開，目的是確保電纜在運(yùn)行中安全、經(jīng)濟(jì)、可靠。以下從核心計(jì)算內(nèi)容、公式、影響因素及工程注意事項(xiàng)展開說明： 一、載流量計(jì)算（載流能力） 載流量是指電纜在長期運(yùn)行中，導(dǎo)體允許通過的最大電流（單位：A），需保證導(dǎo)體溫度不超過允許值（如 XLPE 絕緣電纜長期允許溫度為 90℃）。 1. 計(jì)算目的 避免電纜因過流導(dǎo)致絕緣老化加速、壽命縮短，甚至燒毀。 是選擇電纜截面的首要依據(jù)。 2. 核心公式 載流量計(jì)算需基于電纜的基準(zhǔn)載流量，再根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件進(jìn)行校正，公式為： I 實(shí)際 =I 基準(zhǔn) ×K 1 ×K 2 ×K 3 ×… I 基準(zhǔn) ：電纜在標(biāo)準(zhǔn)條件下的載流量（由廠家提供或查國家標(biāo)準(zhǔn)，如 GB 50217），標(biāo)準(zhǔn)條件通常為：環(huán)境溫度 40℃（空氣敷設(shè)）、25℃（直埋），無日照，單根敷設(shè)。 校正系數(shù)（ K n ）：根據(jù)實(shí)際條件調(diào)整，常見包括： K 1 ：環(huán)境溫度校正系數(shù)（溫度越高，載流量越低，查表可得）； K 2 ：敷設(shè)方式校正系數(shù)（直埋、穿管、空氣中敷設(shè)的散熱條件不同，系數(shù)不同）； K 3 ：并列敷設(shè)校正系數(shù)（多根電纜并列時(shí)，散熱變差，需降容，如 3 根并列時(shí)系數(shù)約 0.85）； K 4 ：土壤熱阻校正系數(shù)（直埋時(shí)，土壤熱阻越大，載流量越低）。 3. 示例 某 10kV XLPE 絕緣銅芯電纜（截面 120mm2），基準(zhǔn)載流量（空氣中，40℃）為 310A。若實(shí)際環(huán)境溫度 50℃（ K 1 =0.82 ），3 根并列敷設(shè)（ K 3 =0.85 ），則實(shí)際載流量為： I 實(shí)際 =310×0.82×0.85≈217A 4. 關(guān)鍵影響因素 導(dǎo)體材料：銅的載流量高于鋁（同截面下，銅載流量約為鋁的 1.2-1.3 倍）； 絕緣材料：耐溫等級(jí)越高（如 XLPE 90℃ vs PVC 70℃），載流量越大； 敷設(shè)環(huán)境：空氣中敷設(shè)＞直埋＞穿管（散熱效率依次降低）； 環(huán)境溫度：高溫環(huán)境（如夏季、鍋爐房附近）需大幅降容。 二、電壓損失計(jì)算 電壓損失是指電纜兩端的電壓差值（通常以額定電壓的百分比表示），需控制在允許范圍內(nèi)（高壓系統(tǒng)一般≤5%），避免末端設(shè)備無法正常運(yùn)行。 1. 計(jì)算目的 保證用戶端電壓合格（如 10kV 系統(tǒng)末端電壓不低于 9.5kV）。 2. 核心公式 對(duì)于高壓電纜（忽略感抗時(shí)，簡(jiǎn)化公式）： ΔU%= U 2 ×S×γ P×L×100 ΔU% ：電壓損失百分比； P ：電纜輸送的有功功率（kW）； L ：電纜長度（km）； U ：額定線電壓（kV，如 10kV、35kV）； S ：電纜導(dǎo)體截面（mm2）； γ ：導(dǎo)體電導(dǎo)率（銅：57 S?m/mm2；鋁：34.5 S?m/mm2）。 注：精確計(jì)算需考慮感抗（尤其長距離、大截面電纜），公式為： ΔU%= U 2 (P×R+Q×X)×L×100 （ R ：導(dǎo)體電阻， X ：感抗， Q ：無功功率） 3. 示例 某 10kV 電纜輸送有功功率 1000kW，長度 2km，截面 150mm2（銅芯），則電壓損失： ΔU%= 10 2 ×150×57 1000×2×100 ≈2.37% （滿足≤5% 要求） 三、短路電流熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路時(shí)，巨大的短路電流會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量熱量，需保證電纜導(dǎo)體溫度不超過短時(shí)允許值（如銅芯 XLPE 電纜短路時(shí)允許溫度 250℃），避免絕緣燒毀。 1. 計(jì)算目的 驗(yàn)證電纜截面是否能承受短路電流的熱沖擊。 2. 核心公式 電纜最小允許截面需滿足： S≥ K I k × t S ：電纜導(dǎo)體截面（mm2）； I k ：短路電流有效值（kA，需通過系統(tǒng)短路計(jì)算獲取）； t ：短路持續(xù)時(shí)間（s，通常取 0.5-2s，由繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間決定）； K ：熱穩(wěn)定系數(shù)（與導(dǎo)體材料、絕緣類型有關(guān)，查表可得：銅芯 XLPE 電纜 K≈143 ，鋁芯 XLPE 電纜 K≈87 ）。 3. 示例 某 10kV 電纜所在系統(tǒng)短路電流 16kA，短路時(shí)間 1s，銅芯 XLPE 電纜，則最小截面： S≥ 143 16× 1 ≈0.11mm 2 （實(shí)際工程中，截面需同時(shí)滿足載流量和電壓損失，遠(yuǎn)大于此值） 四、機(jī)械力計(jì)算（敷設(shè)時(shí)） 高壓電纜（尤其大截面、鎧裝電纜）敷設(shè)時(shí)需計(jì)算牽引力和側(cè)壓力，避免護(hù)套、鎧裝層損壞。 1. 牽引力計(jì)算 允許最大牽引力公式（簡(jiǎn)化）： F max =T×S T ：導(dǎo)體允許拉應(yīng)力（銅：70N/mm2；鋁：40N/mm2）； S ：導(dǎo)體截面（mm2）。 注：整根電纜的牽引力還需考慮護(hù)套、鎧裝的承受力，實(shí)際牽引力應(yīng)≤廠家規(guī)定值（如無鎧裝電纜約 20N/mm2）。 2. 側(cè)壓力計(jì)算（彎曲時(shí)） 電纜彎曲時(shí)，內(nèi)側(cè)會(huì)產(chǎn)生側(cè)壓力，公式： F 側(cè) = 2R F×D F ：牽引力（N）； D ：電纜外徑（m）； R ：彎曲半徑（m，需≥廠家規(guī)定，如 XLPE 電纜≥20 倍外徑）。 側(cè)壓力需≤允許值（如鎧裝電纜≤3kN/m，無鎧裝≤1kN/m）。 五、工程計(jì)算步驟總結(jié) 確定參數(shù)：負(fù)荷功率、電壓等級(jí)、敷設(shè)環(huán)境（溫度、土壤熱阻、方式）、短路電流及時(shí)間； 初選截面：根據(jù)載流量計(jì)算，結(jié)合校正系數(shù)確定初步截面； 校驗(yàn)電壓損失：確保末端電壓合格，若超標(biāo)需增大截面； 校驗(yàn)熱穩(wěn)定：用短路電流計(jì)算最小截面，需≤初選截面； 機(jī)械力校驗(yàn)：根據(jù)敷設(shè)方式（牽引、彎曲）確認(rèn)牽引力和側(cè)壓力在允許范圍。 注意事項(xiàng) 優(yōu)先參考廠家提供的電纜參數(shù)表（含載流量、熱穩(wěn)定系數(shù)等），避免純理論計(jì)算誤差； 高海拔（＞1000m）地區(qū)需考慮空氣稀薄對(duì)散熱的影響，載流量需進(jìn)一步降容（每升高 1000m 降容 3%）； 多回路并列敷設(shè)時(shí)，需考慮互感對(duì)載流量和電壓損失的影響，必要時(shí)采用非磁性鎧裝電纜。 通過以上計(jì)算，可確保高壓電纜在 “載流 - 電壓 - 安全 - 機(jī)械” 四方面均滿足運(yùn)行要求，是電纜選型和敷設(shè)設(shè)計(jì)的核心依據(jù)。具體細(xì)節(jié)可查閱《電力工程電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50217）及電纜廠家技術(shù)手冊(cè)。