隧道敷設條件下超高壓電力電纜熱-流場耦合分析

林梓圻， 周賀 ， 牛林華， 付曉， 劉耀中， 孫秋芹

(1. 湖南大學電氣與信息工程學院，湖南 長沙 410082；2. 中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司，安徽 合肥 230601；3. 國網安徽省電力有限公司合肥供電公司，安徽 合肥 230061)

0 引言

與傳統架空線路、直埋式電纜和電纜溝敷設電纜相比，電纜隧道具有敷設不受外界條件影響、可靠性高、容納回路數多等優勢[1—4]。然而，電纜在帶負荷運行過程中存在熱損耗，這些熱損耗使得電纜本體及隧道內部溫度不斷升高。尤其是電壓等級高、回路數多時，溫度問題將進一步加劇，常加裝通風設備來改善空間散熱問題。強制通風與自然通風相比，其好處在于能在相同時間內帶走更多的熱量，提高散熱速率，從而大幅減小風口的高度差，降低建設成本。為了保證電纜線路安全穩定運行，亟須研究和掌握電纜溫度場在風機流場作用下的變化規律及其對載流量的影響。

目前已提出的電纜溫度計算方法包括熱路法和數值法[5]。A.E.Kennelly最早提出了計算電纜溫度的熱路模型。隨后，Neher與McGrath[6]利用電路模型與熱路模型形式上的相似性，根據歐姆定律和基爾霍夫定律，提出了計算溫度分布的NM法。NM法考慮外部環境因素的影響從而計算電纜溫度和載流量。IEC對NM法進行了改進，制定了電纜載流量計算標準和周期載流量標準，但計算結果與實際測量值偏差較大。在一些敷設方式下，例如排管敷設、電纜溝敷設、電纜隧道敷設，電纜與壁面之間存在空氣層。IEC給出的載流量計算標準尚未考慮空氣層中的熱傳導、熱對流及熱輻射現象，因此載流量計算準確度不高。……