电力电缆载流量影响因素分析及敷设方式优化方法的研究

电力电缆载流量影响因素分析及敷设方式优化方法的研究

梁健

（国网山西省电力公司太原供电公司山西太原030000）

摘要：电力电缆作为电能传输的重要设备，在电力系统中的应用日益广泛，其敷设方式及敷设环境越来越复杂。如果能够根据复杂的外界环境，实时准确的计算出电缆的载流量，确定最优的敷设方案，对于提高电缆利用率，保障电缆安全运行有着重要的理论和实际意义。

关键词：电力电缆；载流量；影响因素；敷设方案；优化

1电力电缆载流量影响因素分析

（1）土壤热阻系数的影响

地下电缆由于敷设在土壤中，因此土壤的散热性能对电缆的温度场影响很大，而土壤的散热性能是由土壤热阻系数决定的，通常情况下，土壤的热阻系数与土壤中的水分含量有关，土壤中含水量越大，其热阻系数越小，反之越大。当土壤中水分含量较大时，土壤的热阻系数变小，导热系数增大，相应的导热性能就越好，此时土壤的散热性能也随之增强，热源或电缆中发出的热量能够得到及时的散发，因此电缆载流量会变大。相反，土壤热阻系数越小，土壤的导热性能越差，热源或电缆散发的热量就不易散发，电缆载流量相应的变小。

（2）环境温度的影响

环境温度是影响电缆载流量的一个重要因素。对于地下电缆来说，环境温度主要是指电缆敷设区域的空气温度。空气温度的高低对地下热源或电缆产生热量的散发能力具有直接影响。当空气温度大于敷设电缆的土壤温度时，热量就会以对流换热的方式由空气进入到土壤中去，此时土壤温度升高，不利于热量的散发，从而使得电缆载流量降低。当空气温度小于土壤温度时，空气温度越高，则它与土壤的对流换热速度就越慢，不利于电缆产生热量的散发，使得载流量变小，相反，当空气温度越低时，电缆产生的热量散发越快，载流量就越大。

（3）外部热源的影响

外部热源是指电缆敷设区域中能够对电缆温度场产生影响的热源，主要包括热水管道、天然气管道、蒸汽管道以及煤气管道等。当电缆敷设区域有外部热源存在时，其温度场分布会有明显变化，由于外部热源的存在，使得电缆沟中电缆区域的温度场分布发生变化，沟中左排电缆的温度明显高于右排电缆，即使得左右排电缆温度场分布不再对称。产生这种影响主要有两点原因：一是由于热源本身散发的热量对沟中电缆温度场产生影响，二是外部热源产生的热量对土壤的导热性能产生影响，使得热源周围的土壤温度升高，热阻系数变大，散热性能相应变差，因此电缆导体温度会变高。

（4）电缆排列方式的影响

对于地下电缆而言，电缆排列方式包括电缆敷设的回路数、电缆之间的敷设距离等因素。这些因素通过不同方式影响电缆区域的温度场分布，从而对电缆载流量产生影响。

（5）深层土壤温度的影响

由于电缆敷设区域气候环境与土壤特性的不同，土壤温度会有较大差异。通常当敷设深度达到一定值时，土壤温度不再发生变化，将此时的土壤温度称为深层土壤温度，它也是影响电缆载流量的因素之一。对于同一特性的土壤而言，温度越高，则其中的水分含量就越少，导热性能越差，对于敷设其中的电缆而言，产生的热量就不能得到很好的散发，从而使得其流量降低。反之，土壤温度越低，其导热性能就越好，敷设其中的电缆载流量就越大。

2电力电缆敷设方式优化方法

2.1常见电缆敷设形式

①直埋敷设方式：将电缆直接埋设于地面下一定深度的一种电缆安装方式。具有投资少，载流能力较高等优点。但该敷设方式下电缆容易受到机械外力损坏，电缆更换困难，只宜在郊外山区不易有经常性开挖无化学腐蚀或杂散电流腐蚀、无熔化金属、高温液体溢出的场所地段，且同一通路中电力电缆数量少于6根的35kV及以下运行时间不长的电缆回路。

②电缆沟敷设方式：将电缆敷设在预先砌好的电缆沟道中的一种电缆安装方式，具有投资省、占地少、走向灵活且能容纳较多电缆、增加电缆回路数方便、不需要工井、电缆进出方便等优点，一直被广泛使用。

③穿管（排管）敷设方式：将电缆敷设在预先埋设于地下管道中的一种电缆安装方式，具有许多优点，由于电缆排管施工快捷、开挖基面小，适宜在地下管网密集、道路狭窄、交通繁忙的道路使用。

④电缆隧道敷设方式：将电缆敷设在地下隧道内的一种电缆安装方式，有专用电缆隧道和城市综合管沟等形式。需要配备照明、排水、通风、通信和防火等附属设施，施工较困难，投资较高。通常用于电缆线路较多和电缆线路路径通道不易开挖的场所。

地下电缆的铺设形式常见的有直埋、电缆沟以及电缆预埋管等形式。

2.2散热情况比较

①直埋情况下，电缆散热条件好，电缆载流量高；

②电缆沟形式下，如回填土的导热系比较高，则也具有很好的散热条件，载流量比较高；

③预埋情况下，由于电缆与护线管之间存在间隙，间隙内充满填充材料或空气，其热阻远大于土壤的热阻，致使电缆的传输容量明显下降。

2.3电力电缆敷设方案的优化

（1）电力电缆敷设方式的选择规定

①电缆直埋敷设方式的选择，应符合下列规定：

1）厂区内地下管网较多的地段，可能有熔化金属、高温液体溢出的场所，待开发将有较频繁开挖的地方，不宜用直埋。

2）在化学腐蚀或杂散电流腐蚀的土壤范围，不得采用直埋

②电缆穿管敷设方式的选择，应符合下列规定：

1）在有爆炸危险场所明敷的电缆，露出地坪上需加以保护的电缆，地下电缆与公路、铁道交叉时，应采用穿管。

2）在地下管网较密的工厂区、城市道路狭窄且交通繁忙或道路挖掘困难的通道等电缆数量较多的情况下，可用穿管敷设。

③电缆沟敷设方式的选择，应符合下列规定：

1）有化学腐蚀液体或高温熔化金属溢流的场所，或在载重车辆频繁经过的地段，不得用电缆沟。

2）经常有工业水溢流、可燃粉尘弥漫的厂房内，不宜用电缆沟。

3）有防爆、防火要求的明敷电缆，应采用埋砂敷设的电缆沟。

④电缆隧道敷设方式的选择，应符合下列规定：

1）同一通道的地下电缆数量众多，电缆沟不足以容纳时应采用隧道。

2）同一通道的地下电缆数量较多，且位于有腐蚀性液体或经常有地面水流溢的场所，或含有35kV以上高压电缆，或穿越公路、铁道等地段，宜用隧道。

3）受城镇地下通道条件限制或交通流量较大的道路下，与较多电缆沿同一路径有非高温的水、气和通讯电缆管线共同配置时，可在公用性隧道中敷设电缆。

（2）电力电缆敷设方案的优化

①优化勘测技术

为了提升电力配电工程电缆敷设的准确性，在具体施工中需要尽可能多的应用机械设备，比如电子勘测仪。另外，在电缆敷设施工中还需要施工人员利用电子勘测仪来获得更为精确的地质结构信息，在获取这些精确信息之后为电缆敷设、沟槽开挖等提供有益参考支持。

②做好电缆沟的清理和敷设

1）清理工作

电力电缆在正式防线施工之前，需要对电缆沟进行相应的清理，在清理完杂物之后按照直线方向的要求，在间隔3-5m的位置上安排一个滚轮，并确保滚轮在拐角位置上能够进行相应的转动。

2）电力电缆沟的敷设

在电力电缆沟敷设之前需要加强对管料的合理选择，保证施工材料的应用质量。材料选择之后要在电力电缆沟中安装相应的滚轮，加强对电缆敷设方式的综合利用。另外，在应用电力电缆的时候还需要采取相应的防潮操作，做好相应的敷设检测，提升电力电缆施工安全性。

③优化调试技术

调试技术的使用能够有效检测电缆线路敷设是否符合标准，确保电缆敷设符合相应的电网要求。同时，有效的调试技术还能够帮助施工人员及时发现施工安全隐患，实现对电缆的有效检验，使电缆辐射达到电网运行要求。在进行电缆敷设调试的时候要及时应用最新科技成果，打造科学的调试控制平台，从而确保整个调试工作的成效。

3结束语

电力电缆关乎我们的生产生活，是经济发展的必备条件，因此我们一定要做好电缆敷设工作，加大电缆化建设和改造的力度，逐步提高电缆化率，以利于最终电网的安全、优质、经济运行。

参考文献：

[1]刘英，曹晓珑.电力电缆在线测温及载流量监测的研究进展与应用[J].输配电技术，2007，4（11）：11-14.

[2]GB50217-2007电力工程电缆设计规范[S]

[3]小桥.高压电缆敷设施工的关键技术及相关问题分析[J].企业技术开发，2016，35（6）：67-68.