Page 10 - 电力与能源2024年第四期

404 刘 刚，等：城市电网电缆群输送能力提升与管控技术述评

有待进一步提高。文献［22-23］利用有限元计算 平衡。电缆的发热量主要由负荷电流的大小决
与“麦夸特+通用全局优化”算法，针对隧道敷设 定，散热量则受电缆的本体结构和外部环境的影
的单根电缆提出了表征隧道截面热特征的“对流 响，其中外部环境是电缆群散热的主要路径。因
散热量-对流散热热阻”拟合规律，实现了隧道单 此，要提升电缆输送能力，需要进一步优化电缆所
根电缆稳态温升的快速计算。其中，文献［22］利 处环境的散热条件。基于上述分析，本节对电缆

用有限元计算获得了表征电缆群热学特性的转移 群输送能力提升技术进行分析，总体思维路线如
矩阵，并提出了一种基于转移矩阵和热传导场可 图 3 所示。
叠加原理的方法，实现了对复杂土壤直埋电缆群
稳态温升的快速计算。
1.3 电缆群暂态温升计算理论
随着可再生能源的并网，电缆负荷的波动性

进一步增强。这时不仅要考虑电缆线路的稳态热
行为，还要重点关注电缆线路的暂态温升特性。
在电缆运行过程中，由于温度的影响其结构热参
数在一定时间段内是动态变化的，为了提高电缆
温升实时评估的准确性，文献［18］提出了一种电
缆各层参数测量和归一逆推计算的方法，旨在提
高暂态温升计算的精度。

文献［24-25］指出高热阻绝缘径向热流在暂 图 3 电缆群输送能力提升技术思维路线
态过程中的差异可能会引发误差积累的问题，并 2.1 基于优化排列方式的输送能力提升技术
提出了一种电缆绝缘暂态热模型优化方法，对电 不同的电缆排列方式下电缆间距差异很大。
缆绝缘层进行分层建模，减小了绝缘层厚度大、温 研究表明，当电缆间距小于电缆直径的 1.23 倍时，
度差异大对电缆暂态温升计算带来的误差，并分 电缆之间的互热影响会很不均匀，这会导致电缆

析了不同分层数对误差的影响。 群导体温度存在较大的差异，从而影响电缆群的
上述研究均从 IEC 标准出发，通过优化电缆 输送能力。文献［28］利用电流温升试验对比研究
参数和模型来提高电缆群暂态温升计算的准确 了密集排管敷设情况下的电缆输送能力，发现密
度，但是在负荷波动较大的情况下该方案无法及 集 电 缆 的 输 送 能 力 相 较 于 非 密 集 情 况 下 降 了
时地获取电缆的输送能力。为此，文献［26］在传 44%。上述分析表明，电缆间隔会影响电缆的输
统热路模型的基础上，提出了一种结合信赖域算 送能力。在实际工程应用中，电缆采用不同的敷

法和实测温度拟合热路模型参数的方法，避免了 设方式，导致在有限的空间内电缆的排列方式多
绝缘层和敷设环境热参数难以获取的问题，提高 种多样。文献［29］建立了有限元模型，对比分析
了电缆暂态温升的计算速度。文献［27］基于时域 了排管敷设方式下采用一字形单行排列方式、一
响应特性，提出了一种计及电缆间互热影响的暂 字形双行排列方式、一字形叠加排列方式、直角形
态温升模型，该模型结合热传导场的可叠加原理， 排列方式以及品字形排列方式电缆群的输送能

提出了一种“分散+组合”的地埋电缆群暂态温升 力，得出了品字形排列方式输送能力最大的结论。
快速计算方法。 文献［30］建立了隧道敷设有限元模型，计算了一
字形排列和三角形排列方式下单回路高压电缆的
2 电缆群输送能力提升技术
温度分布情况和电缆输送能力。文献［31］则基于
电缆的输送能力受限于其发热与散热的动态 有限元法研究了电缆沟敷设方式下，规则排列方