（国网石家庄市供电公司 河北石家庄 050000）
摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，介绍了电力电缆周期性载流量计算解析法的发展历程，并根据电缆的敷设方式、运行条件、周围环境的不同，对周期性负荷因数计算进行了分类概述。由于阶跃函数电流持续时间长短不同，因此分别建立长时及短时电缆绝缘暂态热路模型，对高压电缆本体暂态温升进行了研究;并对电缆表面至外界环境温升与敷设条件的关系进行了分析;最后对不同运行状态下电力电缆周期性负荷因数的影响因素进行了分类与定性分析;同时还指出了周期性载流量计算的不足之处，并针对实际问题提出了建议。
关键词：电力电缆;载流量;周期性负荷因数;暂态热路模型;影响因素
引言
高压电力电缆载流量的准确评估对于保证电缆的使用寿命和安全可靠运行具有重要的作用，因此近年来国内外开展了电力电缆载流量评估方法的研究。虽然ＩＥＣ也给出了计算电缆载流量的依据和公式，但ＩＥＣ额定载流量的计算主要是依据给定的温度、电缆型号、排列方式和敷设方式给出的，而高压电力电缆载流量的影响因素众多，且电缆运维部门也需要掌握电力电缆的实时载流量，从而为电缆线路的倒修和负荷电流的调配提供依据。基于此，国内外研究人员采用通过电缆缆芯导体温度评估的方法来预测当前环境条件下的电缆实时载流量。例如采用光纤测温电缆、热电偶检测等手段监测电缆的金属热温度或表面温度，然后利用热路模型推算缆芯导体温度，根据导体温度与绝缘耐受温升之间的差值来估算实时载流量，从而作为调配负荷的依据。由于影响电缆载流量因素众多，电缆的载流量还与环境中的温度、风速、光照、土壤导热系数等密切相关，仅仅根据缆芯导体温度来推测载流量还有一定的困难，并存在一定的偏差，因而将环境参数的实时监测与载流量评估方法相结合，构建一套由环境参数实时监测与上位机载流量计算相结合的高压电力电缆实时动态载流量评估系统具有重要的意义。
1计算模型
地下直埋是一种主要的电缆敷设方式。有限差分法求解直埋电缆温度场最难处理的是电缆圆形边界与土壤矩形边界问题。本文采用极坐标与直角坐标结合的坐标组合法，在电缆区域和土壤区域分别采用极坐标和直角坐标进行计算，两种坐标之间通过插值进行相互转换。在两种坐标重叠区内，一种网格系统边界值，可由相邻的另一种网格系中的四个节点值按线性插值原则得出。进行一次极坐标温度计算后，直角坐标内边界温度由极坐标的己知温度求得;进行一次直角坐标温度计算后，极坐标外边界温度由直角坐标的已知温度求得。极坐标和直角坐标导热方程分别为:
2.4电力电缆载流量计算
（1）根据上述环境条件及敷设方式，首先计算交流电阻，即最高温度下的直流电阻（式1）以及集肤效应因数及邻近效应因数。R′=R0×[1+α20（θ-20）]式（1）中：R′为直流电阻（Ω/m）；R0为20℃下的直流电阻最大值；θ为电缆导体最高工作温度（℃）。（2）计算绝缘损耗，包括导体电容和绝缘损耗。（3）计算金属套和铠装中的功率损耗，包括：最高工作温度下电缆单位长度金属套或屏蔽的电阻，求得单位长度金属套或屏蔽的电阻和最高工作温度下电缆单位长度铠装的电阻；金属套、铠装并联电阻；金属套、铠装并联电抗；金属套、铠装的损耗。（4）导体和金属套之间的热阻（T1，单位：K•m/W）。（5）金属套和铠装之间的热阻（T2，单位：K•m/W）。（6）外护层热阻（T3，单位：K•m/W）。（7）电缆外部热阻（T4，单位：K•m/W），负荷相等、结构相同的多根电缆（相互不接触）。（8）最后计算得出载流量计算值，应包含考虑环境温升和不考虑环境温升两种。
2.5不同敷设方式下电力电缆载流量及感应电压的特点及差异
（1）电缆截面越大，载流量越大、感应电压越高；（2）相似条件下，空气、电缆沟、箱涵和隧道载流量相当；（3）箱涵的感应电压较大（易大于50V），但一般属于有防护情况下，满足300V要求；（4）直埋敷设相对其他敷设方式，其载流量相对较小，但与排管类似；（5）空气中，有太阳时载流量小于无太阳时，感应电压类似。
结语
目前，在对电缆暂态热路模型的研究过程中，忽略了不同电缆层间的相互作用，甚至将导体屏蔽等较薄层规划到相邻层中，对绝缘层等较厚层进行热阻热容分析时，只是进行了简单的比例分配，对金属护套周围的空气也未做出详细分析，这都将影响电缆暂态温升的计算，降低M的计算精度。在周期性负荷载流量的计算过程中，对土壤中水分迁移、空气流动等外界环境改变的忽略，也会影响计算结果。因此，根据实际运行情况进一步优化电缆暂态热路模型，制定一组符合我国国情的，随地域、季节等因素改变的环境数据，并将之作为电缆暂态热路模型解析计算的参数值，这将有利于提高周期性负荷载流量计算结果的精度，对确保电缆的安全运行，提高电缆运行效率具有重要意义。
参考文献：
［1］朱爱钧，尤志巍，张锦秀．碳纤维复合导线在上海电网应用前景初探［J］．华东电力，2007(10):93-95．
［2］陈志东．碳纤维复合芯导线在架空线路上的应用［J］．供用电，2010，27(2):63-66．
论文作者:胡建彬,裴兴毅
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签：电缆论文; 流量论文; 温度论文; 周期性论文; 直角坐标论文; 电力电缆论文; 电阻论文; 《电力设备》2019年第8期论文;