电缆沟敷设电缆散热优化：流场影响、经济性分析与载流量提升策略

本文主要探讨了在现代城市供电网络中，电缆沟敷设方式因其诸多优点而被广泛应用。电缆沟内的散热问题对于电缆的安全、可靠运行至关重要，特别是电缆载流量的计算，这直接影响电缆的使用寿命和效率。文章基于传热学理论，构建了一个考虑空气流场影响的电缆温度场计算模型，特别关注了自然对流散热这一主要散热途径。 模型的建立基于物理守恒定律，假设电缆沟的尺寸相对于电缆截面尺寸足够大，从而可以简化为二维分析。模型考虑了电缆散热的三种方式：热传导、热对流（包括自然对流）和热辐射。其中，自然对流散热起主导作用，因为它在流场与温度场的耦合作用中表现突出。通过设定合理的边界条件，如电缆沟上下、左右侧壁、沟底和沟盖板的温度边界，以及空气初始速度（对通风电缆沟尤为重要），模型得以验证其准确性。 以电缆沟敷设6回路电缆为例，验证了模型在无通风情况下的适用性，同时也为未来可能安装通风装置的电缆沟（隧道）提供了温度场计算方法。利用模型计算得到的电缆温度场分布，可以进一步通过数值迭代法确定电缆的允许载流量。 研究还深入分析了沟深和电缆层间距对电缆载流量的影响规律。结果显示，优化电缆层间距比优化沟深更能显著提高电缆的散热效果，从而增加电缆的载流量。同时，合理选择电缆沟深度可以带来较快的土建投资成本回收时间。在实际电缆沟敷设方案设计时，建议优先考虑电缆层间距的优化，然后根据需要再考虑两者之间的综合优化，以达到最佳的经济性和电缆性能。 通过经济性分析，本文强调了在电缆沟敷设决策中不仅要考虑技术因素，还要充分考虑土建成本，以实现供电系统的高效、经济运行。本文提供了一种实用的工具，可以帮助电力工程师更好地理解和管理电缆沟内电缆的散热问题，从而提升地下电力系统的整体性能。