摘 要:电缆载流量是电力电缆的一个重要参数，它不仅与电缆本体的结构材料有关，还与电缆敷设方式和环境条件有关。电缆的环境温度与当地的气候条件和季节有关，电缆周围介质的散热能力与电缆的敷设方式和所用介质的性质有关。本文主要分析了输电电缆的导热系数及其对载流量的影响。
关键词：输电电缆敷设方式；导热系数；载流量的影响
前 言：近年来，电网发展达到高峰，电网建设发展迅速。随着电网的快速发展，其与城市规划建设的矛盾日益突出，影响着电网建设的速度。由于土地资源有限，城市规划对电网建设的要求越来越高。传统的高压架空线路受城市景观的限制，在城市建成区实施难度越来越大，有必要进行电缆敷设。另一方面，传统电力管道受温度、散热、防火防爆等诸多因素的影响，负荷难以大幅度增加，造成网络瓶颈。
1 常用的电缆敷设方式及其注意事项
1.1 直接埋设电缆的要点
电缆沟渠的深度最好小于0,8米，沟渠底部在铺设前应平整并压实;电缆与地面的最小深度不得超过0.7米;此外，电缆应覆盖10厘米厚的细砂层，并覆盖混凝土或砖，以保护电缆。用于直接铺设的电缆应加以屏蔽。铺设必须与周围设备保持一定距离(最好距离热管2米以上);离树木及露天排水渠一米以上;距离电线杆或建筑物外墙半米以上。
1.2 电缆沟敷设电缆点
金属支架应预先嵌入电缆沟中。如果需要安装更多的电缆支架，金属支架的密度应控制在一米以内。如果电缆的数量特别大，可以考虑使用隧道。注:电力电缆应尽可能均匀地设置在电缆沟两侧。如果需要在同一侧设置，则应设置在控制电缆上方。
1.3 在混凝土管中铺设电缆的要点
这种类型的电缆主要用于铺设通信电缆。电缆的铺设必须在地下使用1:3比例配制的水泥砂浆垫。为了防止砂浆进入接口，电缆接口可以用布带等密封。此外，在电缆对角线的两个孔之间放置一根钢管，可以更好地固定管道孔。
1.4 电缆排水敷设要点
管道铺设是将电缆和引线放入预制管道中，如石棉水泥管、塑料管、陶土管或混凝土管，然后将这些管道在地下横排铺设。电缆通过管道时应尽量避免电缆蒙皮。如有必要，可以用滑轮将电缆导入管道。用水泥把两根管子的接口密封。
2 电力电缆的敷设工艺
电力电缆的施工工艺主要包括以下几个方面的内容。（1）铺设过程。在铺设电缆前的施工准备阶段，主要工作是验证电缆的规格、质量等是否符合实际要求;电缆是否潮湿;电缆表皮是否有磨损和其他严重损伤;进行各种工作所需的材料和设备都已准备好等等。铺设电缆的工作可以在各种准备工作完成和检查后立即开始。所需电缆的长度、直径、铺设方向等，首先由电路图确定。当电缆断开时，需要额外的1-2米。然后进行跟踪，在需要开挖沟渠的地方(通常在0.5-0.6米之间，深度不超过0.8米)用白色石灰标明开挖的位置和宽度。（2）电缆施工和安装的技术方面。(1)检查电缆的湿度。通常采用油浸法或燃烧法，在测试过程中，用兆欧计测的电缆绝缘强度表明强度是否潮湿。(2)在电缆施工过程中，必须保证管道保护的地段。从地基建筑的过墙和楼板处的地方可能损坏的电线等机械,横穿铁路或地铁地段电缆经过地上或者距地表不深，容易受到人为破坏或者机械损伤的地段。（3）电缆交接验收要求。电缆的布置应无机械损伤，符合规范，并有明确的标识;电缆触点的铺设方式、方向和保护应符合相关技术参数;电缆接地良好;电缆终端色正常，金属部件应具有良好的绝缘层。
3 有限元计算方法原理
3.1 导热系数微分方程的建立
电缆的温度场可以理解为二维平面和各向同性热传导问题的解决方案。存在电缆导体、金属保护层、屏蔽层等热源的解区温度控制方程可表示为:
(1)
式中:T为点(x,y)的温度值;qv是单位体积的发热率，单位为W/m3。对于非热源层，如其他非热源电缆层和溶液区域的地面区域，温度控制方程可由式(2)表示﹕
(2)。
3.2 确定边界条件
为了解导热系数作为传热极限条件函数的微分方程，必须建立电缆温度场的极限条件。三种传热极限条件可以概括任何传热问题的极限条件。极限温度已知为第一种极限条件，热传导方程为：
(3)
设边界法向热流为第二边界条件，则热传导方程为:
(4)
已知对流换热系数和流体温度为第三类极限条件，导热方程为
(5)
式中:积分边界S;热流密度Q2，W/m2；对流换热系数T，W/(m2·℃);流体温度Tf，导热系数E，W/(m·℃)。电缆铺设区域是一个二维的半无限空间，已知地面和地面温度，电缆铺设区域可以形成一个封闭域场。深层土壤温度为固定值，以土壤下限为第一类极限条件;在离地面足够远的地方，从左到右取样，作为二类边界条件;电缆铺设是第三类极限条件。
4 实例分析
4.1 实例介绍
具体结构参数如表1所示。铺设方式如下:（1）槽盒直埋敷设，电缆间距0.25m，地面底距1.2m;(2)水平顶管:电缆水平布置，电缆间距0.05m，电缆底部距离地面1.2m;(3)顶管品字型:电缆间距0.05m，电缆底部距地1.2m。
表1电缆结构参数
4.2 铺设方法及温度场分析
在仿真分析中,额定载流量的操作电流电路设计是650的分析,土壤的导热系数是1.2 w/m?℃,回填砂的热导率是0.4 w/m?℃,水泥罐板的导热系数是1.4 w/m?℃,和地面温度是25℃。有限元仿真结果见表2。
表2地面温度为25℃时各个敷设方式下导体最高温度
表2中的管材的生产瓶颈点,槽盒直埋仅有3℃。该地夏天通常中午平均地面温度超过25℃,如果我们地球气温35℃,规范敷设方式如表3所示,地面气温的最高温度,电缆导体温度有影响。
表3地面温度为35℃时各个敷设方式下导体最高温度
5 影响因素分析
多种因素影响电缆温度场的分布,例如敷设条件和环境条件变化,这些因素是导致电缆温度场的变化,这是全线瓶颈。因此，分析影响铺设方式和温度场变化规律的因素，对于合理铺设电缆和解决瓶颈问题具有重要的现实意义。
5.1 地面温度的影响
对于地下电缆，地面环境温度会影响土壤和空气的对流换热能力。温度越高，传热能力越差。结果，土壤的供冷能力变差，电缆的温度也随之升高。仿真分析表明，电缆导体温度与地面温度呈线性关系，且随着地面温度的升高而升高。地面每升高5℃，导线的温度就升高3℃。
5.2 回填砂土导热系数的影响
直埋敷设方式在电缆敷设前后进行填砂，以保护电缆护套，避免损坏电缆。回填砂的导热系数也会影响电缆的散热能力。这些砂土具有一定的固水作用，可以提高其散热能力。然而，当电缆周围温度达到较高温度时，砂土周围的水会发生水迁移，从而使砂土的导热系数降低，散热能力也会下降。因此，在其他敷设条件相同的情况下，电缆导体温度随土壤导热系数的增大而减小，减小范围逐渐减小。当回填砂的导热系数从0.4W/m?℃增加到1W/m?℃时，电缆导体温度下降5.1℃。当导热系数从1W/m?℃增加到2W/m?℃时，导体温度下降2.5℃。
5.3 铺设间距的影响
多环线的临近敷设和电缆敷设间距的减小，将使这段电缆成为整条线路的瓶颈点。随着电缆间距的增大，电缆间的热效应减小，其散热能力增大。当电缆间距为0.3m时，导体温度为54.4℃。当间距调整到0.5m时，导线温度为49.1℃。从上面的例子中还可以看出，水平铺设比水平铺设具有更好的散热能力，多回路铺设可能会使电缆成为整条线路的瓶颈。
结束语：
在分析电缆线路敷设方式时，要对整个电缆线路进行综合分析和评价，通过对各种敷设方式的分析来确定其载流量。在分析中，最好对电缆结构参数和环境参数进行现场调查，以便准确确定合理的载流量方案，提高资产利用率。
参考文献：
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