电缆载流量的影响因素及优化方法研究

电缆载流量的影响因素及优化方法研究

摘 要：电缆载流量关系到电缆运行的经济性和可靠性。本文根据电缆载流量计算公式，分析出影响电缆载流量的主要因素有电缆结构材料、电缆周围媒质热阻、金属护套环流及涡流损耗、环境温度、是否受日光照射等。为使电缆获得充分的利用，并保障电缆的安全运行，针对不同敷设方式下的电缆，提出相应的优化载流量的方法，以提高电缆的载流量。

关键词：电缆；载流量；影响因素；敷设方式；优化方法

引言

电缆载流量是指电缆线路在输送电力时所通过的电流量。最大承载能力需要在科学范围之内，可以满足当前额定电流之下导体工作温度允许温度值需求，不可以超过电缆绝缘耐热的寿命要求，在一定程度上，需针对导体的温度容许值进行严格控制，并创建科学化与合理化的管理机制。在此期间，如果额定电流小于截流量数据信息，那么就不能保证电缆结构的合理使用，导致投资浪费。

电缆线路长，分布的范围广，周边环境多变，敷设方式的不同对载流量的影响较大。传统的电缆敷设方式主要有直埋、电缆沟、埋管、顶管、隧道及桥架等。根据载流量计算公式，对影响载流量因素进行分析，提出各种敷设方式下载流量的优化方法。提高电缆的载流能力，对于提高电缆的利用率、保障电缆的安全运行都有着重要的意义。

1 电缆载流量的影响因素分析

根据《电缆载流量计算》（JB/T 10181.1～10181.6-2014）及IEC Standard 60287，交流电缆的载流量计算分以下四种情况：

（1）未发生土壤干燥的直埋或空气中敷设的交流电缆载流量计算公式：

（2）土壤发结构在出现局部干燥场合现象的时候，应使用公式进行埋设交流电缆截流量的计算工作：

（3）为了更好的避免在土壤干燥场合中的电缆埋设问题，应使用公式开展截流量的计算工作：

（4）直接受日光照射的交流电缆，在此期间，载流量计算公式：

由计算公式可知，影响载流量的因素主要有电缆结构材料、电缆周围媒质热阻、金属护套环流及涡流损耗、环境温度、是否受日光照射等。有时单一的参数改变，将会影响到多个参数连锁反应。电缆载流量随环境温度影响，温度越高，载流量越低；电缆相间距离越大，载流量也越大，感应电压也越大，推荐相间距

离取值在0.2m～0.5m之间。另外，水平排列方式载流量要优于三角排列电缆载流量。

2 电缆载流量优化方法

通常情况下，一条电缆线路仅瓶颈处载流量达到限值，而其余大部分均未得到有效利用，使得电缆利用率不足，造成了资源的浪费。针对直埋方式、电缆沟方式、隧道及埋管敷设方式的电缆，应进行截流量的优化处理，提升截流能力并保证具有一定的参考价值。

2.1 合理控制介质损耗量

为了更好的开展计算工作，提升简易性，需先排除周围媒质热阻数据信息，可保证结论代表性。例如：在单芯金属护套电缆实际处理的过程中，其金属护套的损耗为0，那么，在实际计算期间就要结合

IEC 60287的标准开展计算工作，并根据以下公式进行处理：

在获取结果之后可以得知：第一，电缆在实际运行期间，传输电流与线芯半径之间会呈现3/2次方正比趋势，且与线芯材料之间的电阻系数也会呈现1/2次正比的趋势。简言之，就是在增加电缆节流面积的过程中，可以提升传输容量，保证工作效果。第二，在实际工作中增加电缆绝缘的实际运行温度，也就是使用耐高温的原材料，有利于拓宽工作场强范围，且在使用高击穿场强原材料期间，可以减少系统的绝缘层运行厚度，并降低热阻数据信息，拓宽传输容量。然而，在降低介质损耗的情况下，却存在很多实施方面的问题，不利于进行管理与维护。

2.2 直埋电缆载流量实现优化

2.2.1 针对电缆敷设间距进行优化处理

对于电缆间距而言，属于截流量的主要影响因素之一，在间距增加的时候，电缆之间的场强也会随之降低，周围土壤散热性逐渐提升，截流量会增加，在间距减小的时候，截流量也会随之减小。在与其他处理方式对比之后可以发现，直埋方式不会受到尺寸方面，且间距的调整具备较高灵活性。在间距从原来的0.2m增加到后来的0.8m之后，每增加0.1m，截流量就会增加大约5%左右，在间距增加到1m的时候，截流量就不会再出现变化，数据信息较为稳定。由此可以得知，在电缆间距增加的过程中，截流量也会逐渐增加，增加幅度有所。因此，为了更好的进行电缆截流量处理，在实际工作中应合理使用直埋方式，拓宽工作范围，将间距控制在0.2m到0.5m之间。

2.2.2 添加回填土

在使用直埋方式期間，电缆材料会与土壤之间形成直接接触，且周围区域会形成高热组土壤圈，出现水分迁移的现象，导热系数也会降低，不具备足够的散

热能力。因此，在实际工作中，需在土壤中添加导热系数较高的土壤。

2.3 针对电缆沟电缆载流量进行合理的优化

在实际处理的过程中，电缆沟之内空气处于封闭的状态，温度较高且流动性降低，不利于进行截流量的处理，因此，在实际处理的过程中，应针对电缆沟之内的电缆截流量进行合理优化，保证整体的协调性。

考虑温度升高时空气密度降低，在电缆沟盖板上留有适当换气孔，实现空气的对流；同时，也可考虑在沟内填充导热系数高的介质材料，加速热的传导。

2.4 隧道电缆载流量的优化

考虑电缆发热后，周围空气温度升高，密度降低，热空气上升，冷空气下降。故推荐将电压等级高、重要的电缆放置于下层支架。

同时，考虑电缆隧道内电缆数量多，为提高电缆的利用率，应加强通风，可同时利用辐射与对流两种散热方式，有效提高电缆线路载流量。

2.5 埋管电缆载流量的优化

2.5.1 添加回填土在电缆埋管敷设的过程中，将其与直埋方式相互对比，可以发现埋管敷设方式在应用中温度较高，且热阻很大，散热性能较低，电缆的截流量会有所减少。为了更好的进行埋管电缆截流管理，在实际处理的过程中，可以在埋管周围结构中合理使用高热导率的回填土进行回填处理，提升电缆截流量，保证工作效果。

在埋管区域附近实际处理期间，需将回填土的导热系数控制在合理范围之内，在导热系数从0.5W/m·K增加至2.5W/m·K的时候，那么电缆的截流能力就可以提升11%到20%之间，因此，在电缆埋管期间应针对回填土的导热系数进行合理研究与分析，并提升电缆截流能力，保证符合当前的发展需求。

2.5.2 管内填充导热介质

在实际研究的过程中，由于埋管之内的空气温度与热阻很高，不具备一定的散热性能，因此，在日常管理与协调期间，需编制完善的处理方案，协调各方面工作之间的关系，在科学分析与研究中，在管内设置高热到率的介质，以便于降低电缆的导体温度，提升电缆截流量，优化整体工作模式与体系。

在敷设方式实际使用的过程中，埋管方式可以降低截流量，因此，在合计使用期间，应制定完善的处理方案，并形成良好的截流量管理工作机制与体系，在降低工程造价的情况下节约原材料使用量，保证成本控制在合理范围内。

3 结语

本专题在JB/T 10181.1～10181.3-2014、IEC Standard 60287的基础上，根据影响载流量的主要因素，结合电缆敷设的条件及环境，提出通过如下方式提高载流量：降低介质损耗；直埋敷设时，通过优化相间距离或填加高导热率回填土；电缆沟敷设时，通过采取适当的通风措施或者通过填加高导热率回填土；隧道敷设时，通过优化布置、加强通风的方式；埋管敷设时，通过在管外换置导热率较高的回填土，管内添加低热阻填充介质。

提高電缆的载流量，对于提高电缆的利用率、保障电缆的安全运行都有着重要的意义。

参考文献

[1]JB/T10181.1-10181.6.电缆载流量计算[S].国家机械工业局.2014.

[2]IECStandard 60287[S].International Electrotechnical Commission.