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在三芯配電電纜的實際運行過程中,由于各相上的用戶負荷需求并不一致,通常存在三相電流不平衡的情況,因此亟需準確評估不平衡電流下的電纜溫升情況。現有IEC 60287等關于電纜載流量的標準均按照三相平衡情況進行考慮,本文采用有限元法,建立了排管敷設下電纜溫度場計算模型,并對A相設置不同的不平衡度,利用二分法計算了相應不平衡度下B、C相的最高負荷電流。結果顯示:不平衡度偏離零值越高時,在90℃下電纜能夠輸送的總電流越小,而不平衡度為0.6時整體損耗最低。因此在配網運維管理中可根據情況,利用實際存在的不平衡度有效掌握線損率,提高設備資產利用率。 聯聚乙烯電纜，其主要幾何結構參數見表1，相關主要物理參數見表2。設置電纜的埋設深度L=700mm，土壤熱阻系數取ρ=1.0m·K/W。電纜由于重力作用大致位于排管的底部，電纜和排管壁的中間留有空氣間隙。因此，設置排管內直徑為155mm，三芯電纜不平衡電流-電動折彎機數控滾圓機滾弧機張家港鋼管縮管機滾弧機外直徑為170mm，而排管中空氣的熱阻系數設置為36m·K/W，熱容設置為1000J/(kg·℃)。2.2電纜模型剖分及邊界條件設定由于熱分析中溫度梯度變化相對較小，同時考慮計算收斂性，

轉載中國知網整理! www.suoguanjixie.name本電纜模型設置剖分形狀為三角形，如圖2所示。為兼顧計算精度和速度，電纜有限元模型在發熱源所在區域剖分較為密集，在遠離熱源的區域剖分較為稀疏。同時設置外界空氣溫度為25℃，空氣與土壤的表1電纜幾何結構參數T結構名稱符號數值/mm導體導體直徑δc20.4導體屏蔽厚度δ10.8絕緣絕緣厚度δi14.5絕緣屏蔽厚度δi21.2屏蔽金屬屏蔽厚度δs0.2三芯外徑δ3c72.8包帶厚度δbelt1.5保護層內護層厚度δ20.6+0.8鎧裝厚度δ0.8外護層厚度δ33.8電纜外徑δe87.8表2相關物理參數理參數數值物理參數數值銅電阻/(·m–1)6.01×105填充層熱容/(J·(kg·℃)–1)2000銅熱容/(J·(kg·℃)–1)390填充層熱阻/(m·K·W–1)6銅熱阻/(m·K·W–1)0.0026內外護層熱容/(J·(kg·℃)–1)1100絕緣層熱容/(J·(kg·℃)–1)2510內護層熱阻/(m·K·W–1)5絕緣層熱阻/(m·K·W–1)3.5外護層熱阻/(m·K·W–1)6圖2電纜整體剖分圖F換熱系數為10W/(m2·℃)三相電流相等）和ζ=1.9（B、C相電流接近0）三種情況下的溫度分布圖。從溫度分布上定性分析，當三相平衡時電纜周圍溫度場分布最均勻，溫度梯度較小；僅有A相電流時，周圍溫度場分布最不均勻，且溫度梯度較大；而僅A相電流為0時，電纜的溫度分布和梯度在二者之間。根據載流量配置最優的角度考慮，當電纜各芯都接近90℃時的電流總和最大，因此ζ=0時三芯電纜的總電流應為最大。3.2不同不平衡度下的電流及損耗分析ζ與三相電流之和Isum的關系見圖6。由圖6可見，電纜三相電流之和與不平衡度呈現先增加后減小的趨勢，且ζ=0時取得極大值，這與定性分析結果一致。通過對比發現，同樣在90℃下，ζ=1.9時圖5ζ=1.9溫度分布圖F圖6電纜不平衡度與三相電流之和關的電流之和僅為ζ=0時的50.5%。同時，利用式(12)求得ζ與總損耗Ploss之間的關系，如圖7所示。由圖7計算結果可見，ζ=0時損耗最大，但從比例上看ζ=1.9時的總損耗功率為ζ=0時的71.6%，大于電流之比。在電壓相同的情況下，說明ζ=1.9時三芯電纜線損率高于ζ=0時對應值。為更加準確描述線損率Ploss的變化，求取了ζ與線損率變化程度ΔPloss的關系。其中，有功功率計算中取功三芯電纜不平衡電流-電動折彎機數控滾圓機滾弧機張家港鋼管縮管機滾弧機 轉載中國知網整理! www.suoguanjixie.name