在三芯配电电缆的实际运行过程中,由于各相上的用户负荷需求并不一致,通常存在三相电流不平衡的情况,因此亟需准确评估不平衡电流下的电缆温升情况。现有IEC 60287等关于电缆载流量的标准均按照三相平衡情况进行考虑,本文采用有限元法,建立了排管敷设下电缆温度场计算模型,并对A相设置不同的不平衡度,利用二分法计算了相应不平衡度下B、C相的最高负荷电流。结果显示:不平衡度偏离零值越高时,在90℃下电缆能够输送的总电流越小,而不平衡度为0.6时整体损耗最低。因此在配网运维管理中可根据情况,利用实际存在的不平衡度有效掌握线损率,提高设备资产利用率。 联聚乙烯电缆，其主要几何结构参数见表1，相关主要物理参数见表2。设置电缆的埋设深度L=700mm，土壤热阻系数取ρ=1.0m·K/W。电缆由于重力作用大致位于排管的底部，电缆和排管壁的中间留有空气间隙。因此，设置排管内直径为155mm，三芯电缆不平衡电流-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管缩管机滚弧机外直径为170mm，而排管中空气的热阻系数设置为36m·K/W，热容设置为1000J/(kg·℃)。2.2电缆模型剖分及边界条件设定由于热分析中温度梯度变化相对较小，同时考虑计算收敛性，

转载中国知网整理! www.suoguanjixie.name本电缆模型设置剖分形状为三角形，如图2所示。为兼顾计算精度和速度，电缆有限元模型在发热源所在区域剖分较为密集，在远离热源的区域剖分较为稀疏。同时设置外界空气温度为25℃，空气与土壤的表1电缆几何结构参数T结构名称符号数值/mm导体导体直径δc20.4导体屏蔽厚度δ10.8绝缘绝缘厚度δi14.5绝缘屏蔽厚度δi21.2屏蔽金属屏蔽厚度δs0.2三芯外径δ3c72.8包带厚度δbelt1.5保护层内护层厚度δ20.6+0.8铠装厚度δ0.8外护层厚度δ33.8电缆外径δe87.8表2相关物理参数理参数数值物理参数数值铜电阻/(·m–1)6.01×105填充层热容/(J·(kg·℃)–1)2000铜热容/(J·(kg·℃)–1)390填充层热阻/(m·K·W–1)6铜热阻/(m·K·W–1)0.0026内外护层热容/(J·(kg·℃)–1)1100绝缘层热容/(J·(kg·℃)–1)2510内护层热阻/(m·K·W–1)5绝缘层热阻/(m·K·W–1)3.5外护层热阻/(m·K·W–1)6图2电缆整体剖分图F换热系数为10W/(m2·℃)三相电流相等）和ζ=1.9（B、C相电流接近0）三种情况下的温度分布图。从温度分布上定性分析，当三相平衡时电缆周围温度场分布最均匀，温度梯度较小；仅有A相电流时，周围温度场分布最不均匀，且温度梯度较大；而仅A相电流为0时，电缆的温度分布和梯度在二者之间。根据载流量配置最优的角度考虑，当电缆各芯都接近90℃时的电流总和最大，因此ζ=0时三芯电缆的总电流应为最大。3.2不同不平衡度下的电流及损耗分析ζ与三相电流之和Isum的关系见图6。由图6可见，电缆三相电流之和与不平衡度呈现先增加后减小的趋势，且ζ=0时取得极大值，这与定性分析结果一致。通过对比发现，同样在90℃下，ζ=1.9时图5ζ=1.9温度分布图F图6电缆不平衡度与三相电流之和关的电流之和仅为ζ=0时的50.5%。同时，利用式(12)求得ζ与总损耗Ploss之间的关系，如图7所示。由图7计算结果可见，ζ=0时损耗最大，但从比例上看ζ=1.9时的总损耗功率为ζ=0时的71.6%，大于电流之比。在电压相同的情况下，说明ζ=1.9时三芯电缆线损率高于ζ=0时对应值。为更加准确描述线损率Ploss的变化，求取了ζ与线损率变化程度ΔPloss的关系。其中，有功功率计算中取功三芯电缆不平衡电流-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管缩管机滚弧机 转载中国知网整理! www.suoguanjixie.name