电缆的损耗计算是确定载流量及电缆温升的重要过程[21],电缆损耗主要分为导体损耗,绝缘损耗和护套损耗,前两种损耗可遵循相关文献计算[22],而皱纹护套损耗需通过有限元方法获得。电缆金属护套上的损耗与线芯通过的电流相关,定义护套损耗与线芯损耗比值为护套的损耗系数(λ1),对于给定结构的皱纹铝护套电缆,铝护套上的损耗WAlloss是线芯损耗WCuloss的λ1倍,如式(1)。护套损耗与其接地情况相关,本文仅考虑损耗最大的场景,即金属护套两端接地的情况。
本文以220 kV交联聚乙烯(XLPE)皱纹铝护套电缆为例,建立电缆的有限元模型,220 kV皱纹护套结构电缆的尺寸及材料参数如表1所示,其中皱纹铝护套厚度为2.6 mm,材料参数依据IEC 60287及文献[23,24]选取。电缆的结构示意图及三相电缆的相对位置关系,电缆长度取两个皱纹单元长度46 mm,图中s代表导体轴心之间的距离135.5 mm。该计算过程的控制方程如式(2)[25]。