Page 11 - 电力与能源2024年第四期

刘 刚，等：城市电网电缆群输送能力提升与管控技术述评 405

式和不规则排列方式电缆的输送能力。这些研究
3 电缆群健康状态评估技术
为不同敷设方式下电缆排列方式的选择提供了指
导，进而有助于提升电缆的输送能力。 交联聚乙烯电缆的设计使用寿命为 30 年，但
2.2 基于改善散热环境的输送能力提升技术 是由于制造工艺的缺陷、施工和安装方式的不当，
电缆外部的高热阻环境也是制约电缆输送能 以及运行时电、热、机械力等因素作用，绝缘层的
力提升的重要因素之一。电缆周围环境受多个因 健康状态是否能满足电缆输送能力提升及管控技

素的影响，具有很强的时空特性，不同的地理纬 术实施的要求，有待进一步评估。
度、电缆埋深、季节以及地表状况都会导致土壤的 文献［35］从电缆运维的角度出发，提出了绝
热阻系数相差很大。土壤热阻系数越大，电缆的 缘健康状态在线评估方法，如局部放电检测、护套
输送能力越小。为了进一步提升线路的输送能 环流检测等。文献［36］指出，局部放电检测利用
力，现有研究提出了不同的方案来优化电缆的外 高精度传感器收集完整的局部放电信号，然后从

部散热环境。 信号中获取能够表征电缆绝缘健康状态的数据信
（1）基于风/水冷的散热环境调控技术。电缆 息，最后对放电源进行准确定位，因此这种方法广
隧道一般位于地下数十米处，电缆群散热困难。文 泛适用于电缆制造、安装和施工中电缆局部老化
献［32］建立了长距离隧道敷设电缆仿真模型，分析 的检测。总结电缆现场运维经验，很多电缆事故
了强制通风改善电缆散热环境对电缆输送能力提 发生前都出现了电缆护层电流上升的现象。文献
升的影响程度。文献［33］建立了电缆群敷设水冷 ［37］开发了基于护层电流在线监测及故障诊断系
管道模型，研究了对流换热对电缆群区域的降温效 统，通过提取电缆护层电流来判断电缆介损的变

果，结果表明水流温度及流速是影响电缆输送能力 化趋势，从而诊断和定位故障点，但对于电缆护层
的主因。文献［34］建立了二维有限元仿真模型，研 电流的计算和对应故障类型的判断，还有待进一
究了使用强制水冷时电缆的温度分布情况，并结合 步加强和研究。在役电缆由于受电、热、机械力等
灵敏度分析了外界条件对水冷效果的影响。由于 联合作用的影响，绝缘层的微观化学及物理结构
电缆线路较长且敷设方式多样，从经济效益角度考 会发生不可逆的变化。对于具备离线条件的电

虑，采用风冷或水冷的优化方式可能难以满足其他 缆，文献［38］基于绝缘损伤后的物质特性及微观
敷设方式下电缆群输送能力提升的需求。 结构分析，提出了一种使用红外光谱法检测绝缘
（2）基于高导热介质的输送能力提升技术。 健康状况的方法。文献［39］指出了传统耐压实验
风冷和水冷对电缆外部环境的热阻降低程度难以 对绝缘的损害，提出了一种更切合电缆运行工况
满足日益增长的负荷需求，有学者进一步提出使 并易于发现绝缘缺陷的新型耐压试验方法。基于
用回填材料代替电缆外部的土壤来提升电缆的输 以上分析，本文得出电缆群健康状态评估技术思
送能力。回填材料相较于土壤具有很高的导热系 维线路如图 4 所示。

数和稳定性，现在应用十分广泛。文献［5］提出了
一种用于计算电缆外部散热环境热阻的方法，研
究发现回填少量低热阻材料可以显著提升电缆的
输送能力，而且有限元仿真发现当土壤的热系数
很高时，回填低热阻材料对电缆输送能力的提升

将更为明显。进一步分析发现，当回填材料的导
热系数为 1.5 ~2.0 W·m ·K 时，电缆输送能力
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的提升既能满足技术要求，又能获取最大的经济
效益。 图 4 电缆群健康状态评估技术思维线路