直埋电力电缆输送能力的分析与研究

直埋电力电缆输送能力的分析与研究

薛占强

国网辽阳供电公司   辽宁  111000

摘要：电力资源已经成为我国最主要的能源之一，大中小城市的电力资源消耗迅速增加，为了满足广大群众的用电需求，广泛地应用电力电缆作为传输工具和连接线路。随着国民经济的快速发展，城市化发展的不断加速，电力电缆凭借其不占用地表空间、运行安全可靠、不影响城市美观等优点得到广泛应用，国内各城市广泛应用直埋电力电缆，同时，各种电压等级以及不同敷设方式的电缆也日益增多。

关键词：直埋电力电缆输送能力的分析与研究

引言

随着国民经济的快速发展，电力电缆凭借其不占用地表空间面积、运行安全可靠、不妨碍城市美观等优点得到广泛应用，各种电压等级以及不同敷设方式的电缆也日益增多。电力电缆缆芯温度是限制电缆输送能力的主要因素，交联聚乙烯电缆缆芯温度超过90℃，便会加速绝缘层老化，影响电缆使用寿命，因此，实时准确地获取电缆缆芯温度对电缆输送能力的研究具有重要意义。

1直埋电缆运行状态研究

单回路直埋电缆额定载流量为1270A，缆芯工作温度最大值为90℃。以额定载流量为基准值，以下负荷电流均用标幺值表示，即数值上为额定载流量的倍数。电力电缆正常运行一段时间后达到稳态温度，而施加紧急负荷后电流增大，由于电缆内部和周围媒质热容的存在使得电缆温度不能发生突然变化，导体温度上升到另一稳态温度需要一定的时间，若非过负荷运行，该温度始终不超过电缆绝缘长期允许耐受的最高温度（90℃），显然可安全运行；若电缆过负荷运行，该温度将会超过90℃，因此电缆导体温度上升到90℃所用的时间即为过负荷最大可运行的时间tΔ，只要保证电缆过负荷运行的时间不超过其相应的tΔ，就不会危害电缆的绝缘寿命。

2直埋电力电缆输送能力的分析

2.1直埋电缆单线动态增容

当输电系统中某回线路出现故障或有紧急的供电需求时，可让处于稳态运行的电缆在允许增容时间内承受这一应急负荷，以确保供电的可靠性，因此，有必要对应急负荷的大小与增容时间之间的关系进行研究。具体的增容方案可分为单线增容和双线增容，双线增容又可分为双线同时增容和单线轮流增容。对于不同的应急负荷选择增容时间较长的方案，确保系统运行的经济性。单线增容就是有一回线路用于应急负荷的增容。允许增容的时间定义为对处于稳态温度下的单回路电缆接入一应急负荷，在到达允许温度90℃时的增容时间。

2.2场域传热方式

直埋电力电缆温度场域的散热方式主要包括热传导、热对流和热辐射。不同物体间或物体各组成部分间会因温度梯度的不同发生热量传递，热量总是从热量较高的部分传向温度较低的部分，此过程称为热传导，直埋电缆整个场域中均存在热传导现象。场域中地表附近的热量通过流动的空气传递，传递热量的多少与地表温度和地表空气流速有关，此过程称为热对流。场域内各部分会时刻向周围吸收或发出热量，此过程称为热辐射，热辐射不依靠介质传递能量。

2.3插拔式电缆终端制作

（1）基本构成：环氧绝缘体座又称GIS插拔座，包括环氧绝缘体和导体静触头，与GIS装置母线或变压器绕组进行连接。主要作用为绝缘，承受电压。导体棒为GIS插拔动触头，主要与电缆的导体进行连接，与GIS插拔静触头配套使用，接通GIS装置母线或变压器绕组进行持续供电。GIS应力锥是在终端头里，应力锥主要将电缆外屏蔽端口处半用导电材料进行延伸，通过改变其几何形状的方法改善电场强度分布极不均匀的情况，以达到提高介电强度降低电场强度，均匀电场的目的。压紧装置在应力锥和电缆保护管中间，保证应力锥与环氧绝缘体内壁严密、无缝隙全面的紧密连接。电缆保护管主要连接应力锥、压紧装置和皱纹铝套间的导通固定件，降低电场强度，均匀电场，与大地等电位连接。安装法兰盘主要与电缆终端GIS插拔装置与GIS装置或变压器器身可靠牢固连接。热缩管与电缆保护管末端与电缆外护套热缩到一起，防水防潮及防腐蚀，增加机械强度。（2）制作工艺过程。工艺流程：校潮、剥切外护层制作地线、制作护套、剥切电缆半导电层及绝缘层、作标识、制作电缆终端、试验。操作工艺：检查产品所有的部件、预切断电缆、处理及校直电缆、压接导体引出棒、抛光电缆绝缘、套入应力锥、组装、封铅、连接接地电缆。①在工作之前，预先认真检查所有部件的数量及外观质量。②预切电缆，将电缆垂直竖立，并确定最终切断位置。在“预断点”处切断电缆。③处理电缆，在预断点向下量取La+200处做标记，向端部量取400mm，去掉外护套，露出铝波纹护套；由标记向下300mm刮掉电缆石墨层；将露出的电缆波纹铝护套进行加热，用清洗剂认真清洗波纹铝护套表面防腐沥青，清洗干净；并用钢锯打磨波纹铝护套表面，打磨长度为280mm；在露出的波纹铝护套处，进行预封铅，焊涂铝焊料厚度0.5～1mm；去掉波纹铝护套，保留300mm，铝护套端口处用钳子处理成喇叭口状，避免损伤电缆绝缘屏蔽。用直尺检查电缆的校直情况。然后由最终切除点处，锯掉多余电缆，电缆线芯界面要与电缆轴垂直。去掉阻水带，保留50mm，把阻水带用保护带燃烧固定。

2.4基于电磁热多场耦合的直埋电缆导体温度与载流量计算

随着电力工业的发展，电网改造工程的实施，地下电缆系统已成为城市配电网的重要组成部分，对电缆温度场及载流量的准确计算对电缆系统安全经济运行有着重要的意义，而电缆的敷设方式会对电缆导体温度和载流量产生较大的影响。电缆的敷设方式较大地影响着电缆导体温度及载流量，合理的布局方式和回填方案能够极大地帮助电缆散热，增加电缆的载流量;敷设深度的增加使得热量不易扩散到空气中，导致电缆导体温度增加，电缆载流量减小，合适的敷设深度为0.7～0.8m;相间距离的增大，减小了电缆间的相互影响程度，增大了电缆的散热，电缆导体温度减小，电缆载流量增大，因此工程敷设电缆时应适当地增大相间距离;热回填对电缆的散热效果远优于纯土壤，而且热回填导热系数越大，越有利于电缆的散热，提高电缆的载流量，但综合考虑热回填成本问题，确定了导热系数约为2W/(m·K)的热回填性价比较高;无论电缆以哪种相序排列方式，都是中间相电缆温度最高，滞后相温度次之，超前相温度最低。搭建多元线性回归模型，拟合出敷设深度、相间距离和热回填导热系数与电缆载流量的关系，分析结果为热回填导热系数对电缆载流量的影响最为显著，可为电缆敷设工程提供一定的参考。

结语

总之，电缆的允许增容时间随着应急负荷的增大而减小；在相同的应急负荷下，双线同时增容能运行更长时间。

参考文献

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