第一章 绪论
1.1 研究背景
近些年，我国基建工程力度不断增加，电力工程作为国民经济的支柱产业也在不断发展，同时电力技术的发展也取得了突飞猛进。随着国家城市化进程的发展，电力电缆在在高压电力工程中的应用也更加广泛，在城市建设、园区建设中也起到了越来越大的作用。科学合理的在电力工程中使用电力电缆对城市、园区的建设将起到重要作用。基于电网工程中电力电缆的特点，考虑各种环境因素对电力电缆载流量的影响，分析在各种不同敷设方式下电力电热分布状态，在设计时尽量选择电缆电力载流量最大的敷设方式，在工程建设过程中不能因电缆载流量不足而无法满足电力系统的要求，也不能因为电缆载流量过大而造成建设成本增加，更不能让电力电缆长期在高温工况下运行而出现损坏，导致电缆寿命达不到系统要求。
输电线路是电力系统的重要组成部分，输电线路一般分为架空输电线路和电缆输电线路两种。架空输电线路一般采用水泥杆、钢管杆或者铁塔方式在空中架设，在地下部分设置基础以固定杆塔。根据《电力设施保护条例》，架空输电线路边导线两侧根据电压等级不同有 5~ 20 米的电力保护区。架空输电线路将占用更多的土地资源，尤其是在城市建设区等土地资料较为紧张地区，架空线路的缺点体现的更加明显。而电力电缆线路大多敷设在地下，与其他市政管线只需保证规程规范的安全距离即可，电缆线路占用空间距离小，大部分电力电缆线路沿道路或河道敷设，一般不会与城市建设发生冲突。电力电缆线路在电网工程的建设中的使用占比越来越大。
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1.2 研究意义
近年来，伴随着我国城市化建设的不断加快，电力电缆需求不断增加，在电力电缆线路的使用中，要准确了解电缆和敷设环境的热分布状态，确保电力电缆线路安全经济的运行。 在电力工程建设运行中，电力电缆的载流量受敷设方式(顶管敷设方式、排管敷设方式、空气敷设方式、直埋敷设方式等)、环境因素（温度因素、介质热阻系数等）和传输功率的影响显著。其中,如何准确的计算电力电缆在不同敷设方式和不同环境因素下的最大载流量,并将计算结果作为电力电缆截面的选择依据，成为关键因素。电缆过负荷运行时，电缆纤芯温度会急速上升从而使绝缘层老化速度加剧，严重时还会存在绝缘层击穿的可能。研究表明，在采用交联聚氯乙烯电力电缆线路中，若电缆线芯温度超过最大允许使用温度时，电力电缆的使用寿命将呈断崖式下跌。
因此，精确计算电力电缆在不用敷设方式和不同环境因素在的最大载流量，全面分析各种影响电缆载流量的因素，以及选择与敷设方式和环境因素相符合的电力电缆截面及型号，使电力电缆的载流量满足电力系统的要求，充分发挥电力电缆的载流量能力，合理利用电缆资源，电缆线芯工作温度不超过最大允许温度，延长电力电缆的使用寿命，保证电力电缆线路经济安全的运行，具有十分重要意义。
目前电缆载流量的计算主要有两大类方法：解析计算发和数值计算发。工程中通常采用较为直观的解析计算法中的 IEC 理论。本文对载流量解析计算标准IEC 60287(国内相对应的标准是 JB/T 10181—2000)算法进行了计及环流的改进，在此基础上选用了加拿大 CYMCAP 载流量计算软件，为工程实际提出了一种快速、准确的算式。结合本次工程路径进行详细分段，对每一段路径分段下的不同种线芯材质、不同截面的电缆，计算了各种敷设方式下的允许电缆载流量，进而确定了适合本工程双回路电缆的 12 种电缆组合方案。对于选定的 12 种电缆组合方案，在考虑相序优化的前提下，计算了每一种方案在正常运行状况下的线芯温度以及损耗（包括线芯损耗和护套损耗）。
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第二章 文献综述
2.1 电缆行业发展现状
从全世界来看，电缆的传统制造地区还是主要集中在欧洲、美洲及东北亚地区和国家。造成这种产业格局，和这些地区及国家的经济发展及工业化进行关系非常大，电缆生产巨头国家医考其本身的技术、资金和人才等方面的巨大优势，他们得电缆产业已形成了跨国家和跨地区的规模化生产，产业集中度较高，在世界市场上占有的份额也交大。
这些年，在亚洲出线了经济增长较快国家，全球电缆产业的重心也向这些国家转移，同时也带动了中国等国家电缆行业的快速发展。目前，大容量、超高压、无油化、抗短路、高可靠、免维护的电缆产品已经成为了电缆行业技术发展的未来趋势。现在各电压等级传统充油纸绝缘电力电缆已被交联电缆已逐渐取代，交联电缆的应用日趋广泛。且发达国家和地区对电缆的要求也越来越高，已经禁止了非环保型电缆的使用和进口，电缆行业的大趋势是生态环保电缆的大规模采用。
近些年，随着国民经济的不断提高，国家基建工程投资力度不断加大，电力工程作为关系国民经济的支柱产业，投资力度也在逐年增加。进而带动了电力电缆行业的发展，由于巨大的市场需求，我国电力电缆行业在中低端市场也初步形成了较为完整的生产体系。我国一些生产厂家，他们在不断拓展机会，寻找高端市场的机会。近些年，我国的电缆生产能力在不断提升，所生产的电缆产品在国外市场的占有量也不断增加，呈现出贸易顺差的发展态势。在经历了结构性调整和去产能的制造业，电缆行业的发展也是较为规范的，预计几年内我国电缆企业将会出现收购、兼并等现象，是的行业的集中度不断提高，必然推动我国电缆行业的发展和转型升级。.........................
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2.2 电缆常用敷设方式
总览目前电力行业电缆线路工程中，电力电缆的敷设方式选择应该考虑城区规划、道路建设、负荷重要性、经济效益等因素，以便后期运维的便利和可靠性，保证电力电缆线路在经济安全的方式下运行。
目前国内电力电缆线路常用的敷设方式主要有：直埋敷设方式、排管敷设方式、隧道敷设方式、架空敷设方式和水下敷设方式。
1.直埋敷设方式
电缆的直埋敷设方式是指电力电缆不加任何保护措施，直接埋设于土壤之中，在通过道路是电缆放在保护管中，用以保护电缆。这种电力敷设方式具有施工工艺简单、施工工期短、工程投资少及散热性较好等特点。这种电敷设方式一般用于电力电缆在绿化带、郊区等没有经常开挖的地区。电缆运行出线故障时，需要将原有的电力线路开挖才能维修，更换电力十分困难。在电力配网的建设当中，多采用这种电缆敷设方案。在电缆的直埋敷设方式，电缆多呈现为平铺的布置方式，直埋敷设的电缆根数一般不超过 6 根，如图 2.1 所示：
第三章 电缆载流量计算方法......................15
3.1 电缆载流量的理论基础.......................................15
3.2 电力电缆载流量的解析计算..................16
第四章 基于 IEC 解析算法的改进........................... 22
4.1 电缆金属护层环流的产生................................22
4.1.1 电缆金属护层感应电压.................... 22
4.1.2 电缆金属护层接地方式...................22
第五章 电缆载流量计算在工程中的实际应用.............................34
5.1 工程概况.......................34
5.1.1 项目简介.................34
5.1.2 工程环境描述.........................34
第五章 电缆载流量计算在工程中的实际应用
5.1 工程概况
5.1.1 项目简介
本工程是天津市电力公司本中一、二 110kV 线路改造入地工程，位于天津市东丽区境内，工程的起迄点为津塘二线与蓟汕高速交口西侧（规划津塘二线的中间绿化带）和规划驯海路西侧现状工井，全线均为双回 110kV 线路，路径长度 5.51km。
依据系统专业资料，经过载流量计算及全寿命周期分析，全线电缆推荐两种截面，本中一线的起点至五经路段约 2.36km，采用型号为 YJLHLV03-Z64/110-1×800 的铝合金芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝套聚乙烯护套纵向阻水电力电缆，电缆总长度约 7.43km；本中一线和本中二线的其余段均采用型号为YJLHLV03-Z 64/110-1×630 的铝合金芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝套聚乙烯护套纵向阻水电力电缆，电缆总长度约 27.25km。
电缆通道主要采用新建排管敷设方式，排管规模为3×6+2孔，长度为5.20km；两处过河段分别采用装配式钢桥架和顶管敷设方式，桥架长度 33m，顶管长度60m；全线新设电缆井 48 座，其中直线井 11 座，接头井 20 座，转弯井 11 座，电缆竖井 2 座，异形工井 4 座。
本工程的设计范围为本中一、二 110kV 线路改造工程线路本体设计。
第六章 结论与展望
6.1 结论
本文的主要结论如下:：
1.电缆载流量计算主要包括解析计算及数值计算两种。解析计算获得电缆载流量的方式是利用公式计算，可完成相对简单的几何问题；数值计算的特点是更适合几何、物理上比较复杂的问题，但计算步骤繁琐。在实际应用中，解析算法的应用要比数值算法普遍，更适合于实际工程。故本工程采用基于 IEC 算法的解析计算。
2.鉴于 IEC 算法所存在的对于环流损耗的计算不精确的问题，本报告对 IEC算法进行改进，在此基础上选用加拿大 CYMCAP 载流量计算软件中考虑计及环流的影响。使载流量计算结果更加接近实际情况。
3.结合本次工程路径以及回路数，同时考虑系统关系后我们将路径进行了详细分段。对每一段路径分段下的不同种线芯材质、不同截面的电缆，计算了常规敷设方式以及特殊敷设方式下的允许电缆载流量，进而确定了适合本工程双回路电缆的 12 种电缆组合方案。
4.对于选定的 12 种电缆组合方案，在考虑相序优化的基础下，计算每一种方案在正常运行状况下的线芯温度以及损耗（包括线芯损耗和护套损耗）。结果表明，相序优化（双回路逆向序排列）提升了电缆载流能力、降低了电缆损耗，同时很大程度上降低了电缆金属护套感应电压及感应电流。在此基础上经过对电缆线芯损耗及护套损耗的全面、细致、详实的计算，为电缆的全寿命周期选型提供数据依据。
参考文献（略）