姜峰

【摘要】：文章在研究中主要以电缆损耗为重点，探究了电缆损耗问题，进而最大程度降低电缆损耗，实现电缆运行功率的最大化。

【关键词】：电缆；功率损耗；运行功率；电力传输；电力系统

引言

本文主要利用先进的计算软件计算电缆运行中的实际功率损耗，降低电缆实际使用中的消耗量，实现电能资源的最大化利用。

1、算法的不同对线芯导体损耗的影响

1.1电缆的最大载流能力的计算需要的热的求解方程

这个解决方法基于IEC60278或数值方法基于分析法进行有限元分析。然而，分析方法可以更方便地进行过程设计，但是它不能被用于复杂系统，且简化了在电缆上的许多重要的因素。高压电缆损耗和热评估的计算通常运用于连接电和热模型中，热分析过程中使用有限元法进行多层土壤变热传导率分析，风力发电和电网之间电缆也使用有限元法进行计算。电缆载流量评估、地下不均匀的温度式与使用分析模型的公式：交流电力电缆绝缘损耗计算分析：W×C×Uo2×tans式中：施工场地电压通常用Uo表示；电源系统与工作温度下绝缘损耗因素用tans表示；单位长度电力电缆用C表示。

1.2 电缆热场是非线性的，依赖其他的电缆

因此叠加理论在使用分析热公式不能被应用，例如运行导体电容在其中得到了广泛的应用，具体的计算公式如下所示：

式中：绝缘材料的介电常数用Σ表示；绝缘直径用di表示；导体直径用dc表示。因此使用有限元分析法进行电缆的热分析，在等温和对流热通量边界条件对地面进行检查。谐波电流存在影响，它表示出不同的谐波签名可以改变导体和护套的电流分布以及电缆载流量，实验测试被执行以验证电和热分析上的真实案例分析。案例研究是一组在发电厂的并联单芯电缆。模拟实验结果表明，验证了有限元仿真一致，使用这些精确的FEM模拟使得能够精确地优化缆绳布置，以实现最大载流量。

2、电缆损耗计算

2.1电缆损耗计算公式

式中：ΔP为功率消耗，其单位为kW；ΔQ为能源消耗，其单位为kWh；Rθj是单根导体在温度为θ℃的情况下，集肤与邻近效应单位长度的交流电阻，其单位为Ω/km；I为计算电流，其单位为A；NC、NP是回路导体数量与回路数；ξ为最大负荷损耗小时数，h/年；L为电缆实际长度，其单位为km。对于铜电缆与铝合金电缆的功率损耗中，为了比较二者的损耗程度大小，要设定两个统一条件的线路，即为电流、线路、导体数量长度、运行方式以及线路等方面的相同。同时，由于铜导体与铝合金导体在实际使用中的工作电流存在很大的差距，也就是载流量不同，在这样的情况下，计算电缆通电流中要选择不同的横截面，保证其结果的准确性和有效性。

2.2 交流电阻计算

式中：Rθj主要是指在温度为θ的情况下的交流电阻，其单位为Ω；Kjf是集肤效应系数，其取值为表1所示；Klj为邻近效应系数，通常取值为1.0；Rθ是在温度为θ的情况下的直流电阻，单位用Ω表示；R20为温度是20℃的滞留电阻，单位用Ω表示；a是导体电阻温度系数，一般根据GB/T 3956-2013相关规定，铜取值为0.00393，铝为0.00403。

从式（3）与式（4）中，为了确定θ，本文以XLPE交联聚乙烯绝缘电缆为例，其导体在长时间工作中最大温度为90℃，由于横截面、设计裕量以及电压损失校验等影响因素，其实际取值要低于最大温度。若电缆环境温度为35℃，那么电缆导体的实际工作温度为70℃，即是θ取值为70，进而计算电缆的损耗。由于相同横截面的铜电缆与铝合金电缆会产生不同的电缆载流量，铝合金的载流量没有相关的制度规定，各个电力企业资料数据中载流量数值也存在一定的差距，相差率在11.8%之内。因此根据载流量进行电缆横截面的选择中，若铜导体的横截面在70mm2范围内时，其铝合金电缆横截面要扩大一个规格；在铜导体横截面大于95mm2时，其铝合金电缆要放大两个规格，但是在此过程中，铜导体的电阻数值始终低于铝合金导体，其铜电缆损耗比铝合金电缆小。

3、 电缆损耗补偿方案及其相应的计算

3.1 电缆损耗补偿方案设计

综上所述，我们可以知道铜电缆在实际使用中可以减少电缆损耗，并对系统性能破坏程度较小，但是由于銅资源匮乏与建设成本较高，在一定程度上限制了铜电缆的广泛应用，并将视角逐渐转移到铝合金电缆的使用与推广方面。铝合金电缆相比于铜电缆来说具有极高的经济性和机械性能，但是损耗比铜电缆大。以下本文主要针对铝合金电缆的损耗问题，提出电缆损耗补偿方案。在进行电缆损耗补偿的过程中，可以通过MAX9979双通道1100Mbps驱动器/PMU进行铝合金电缆损耗的补偿，图1、图2分别为电缆损耗修正原理和补偿原理。

3.2 电缆补偿性计算分析

电缆的金属部件的电阻损耗是主要的热源，这样精确计算损失是必要的电力电缆载流量分析。另外，在并行电缆的电流分布是不均匀的，也可能由于集肤效应和邻近效应的频率依赖性使谐波电流差。分导体的方法被用于确定的电流、电阻和不同金属部件的损失。此方法是基于划分导体和护套非常小的导线，无皮肤或邻近效应。电缆护套在电气系统双方都接地。考虑到使用卡森地面效应式，自阻抗（Zii）和互阻抗（ZIJ）的每个元素可以被定义为：

几何平均距离是由每一个电流和在每一相的平行电缆是分导的，分导体电阻、不同分导体，频率、土壤电阻率、距离、电动导体，护套和接地回路电流的关系为：

结语

综上所述，不同类型的电缆导体，其电缆损耗程度也有所不同。本文在计算电缆损耗的基础上，对铜电缆和铝合金电缆进行了比较，综合二者的使用性能和经济价值，提出铝合金电缆损耗的补偿方式，进而保证电缆的正常使用。

【参考文献】

[1]徐云有.高速数字无屏蔽通信电缆回波损耗问题研究[D].上海交通大学，2014.