（济南供电公司山东省济南市251200）
摘要：根据地表对流和深层土壤温度不变的原则，将地下电缆群开域温度场等效为闭域温度场，应用有限元分析了给定电缆负荷电流的地下电缆群闭域温度场分布。采用热路法将电缆金属套损耗归算到电缆导体，应用调和平均法对电缆导体外的薄层进行处理，最终将电缆等效为导体和外护两层结构，减少了剖分节点数，提高了计算精度和收敛速度。采用弦截法计算了地下电缆群载流量。试验和计算结果表明，利用有限元计算地下电缆群温度场和载流量满足工程实际需求。
关键字：电缆接头导体测温温度场载流量
0引言
随着随着城市化建设快速发展，地下电缆正在逐步成为城市电网的重要组成部分。以杭州市为例，城市化的高速发展使得电力电缆的使用数量急剧增长,电缆的事故也随着增加，经过调查研究发现电缆故障主要体现在电缆接头故障，外力破坏导致电缆本体故障，接地缆、回流缆被盗导致电缆运行故障等，给输配电安全运行及电缆管理提出更高要求。
直埋电缆的热场符合以下条件：大地表面为等温面、电缆表面为等温面、叠加原理适用。随着电缆在输配电领域的广泛应用，精确确定电缆的载流量，对于提高电缆线路的经济性，具有重要的意义。根据季节变化，灵活、动态地调节电缆负荷也需要确定电缆导体及其环境温度。数值计算的方法是在给定电缆敷设、排列条件和负荷条件下对整个温度场域进行分析，大地表面和电缆表面的温度都是待求量。因此，数值方法的计算结果更加接近实际情况，据此确定的电缆载流量比IEC－60287更加准确。分析温度场数值方法有有限元法、边界元法、有限容积法。有限元法、边界元法、有限容积法对于三芯电缆及单芯电缆三角形排列情况下的电缆区域的剖分不易实现，有限元可以处理任意边界和复杂形状。本文利用有限元，结合热路和调和平均法对地下电缆温度场进行分析和计算，并应用发热管试验模型验证了方法的有效性。最后采用弦截法计算了地下电缆群的载流量。
1有限元基本原理
地下电缆群的稳态温度场属于二维稳态导热问题。有热源区域（如电缆导体、金属屏蔽层和铠装层）的温度控制方程为：
弦截法的计算步骤如下：
随机选择电流值为xk?1，计算此时的f(xk?1)，如果满足要求，则xk?1为所求载流量，否则进入步骤（2）。
再随机选择电流值为xk，计算此时的f(xk)，如果满足要求，则xk为所求载流量，否则进入步骤（3）。
根据式（15）计算电流值xk+1，计算f(xk+1)，如果满足要求，则xk+1为所求载流量，否则进入步骤（4）。
xk?1=xk，f(xk?1)=f(xk)，xk=xk+1，f(xk)=f(xk+1)，转到步骤（3）。
其中，f(xk?1)、f(xk)、f(xk+1)分别为根据电流xk?1、xk、xk+1且利用有限元计算所得导体温度减去90℃（交联聚乙烯电缆长期工作寿命下的绝缘耐受温度）后的所得值。
3结束语
针对现有载流量计算方法中由假设带来的计算误差，利用有限元计算土壤直埋电缆群的温度场完全模拟实际环境条件，提高了温度场分析和载流量计算的精度。针对电缆结构复杂，外层厚度不均，有限元计算存在剖分密度大，计算时间慢的问题，利用热路和调和平均法将电缆等效为两层，在不影响计算精度的原则下，提高了有限元计算的收敛速度。
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