高壓電力電纜溫度場和載流量評估研究動(dòng)態(tài)  

隨著電力電纜在輸配電領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，以及電力部門對電力電纜資產(chǎn)利用率和專業(yè)性重視程度的提高，如何更加準(zhǔn)確地確定電力電纜的溫度場分布和載流量引起了廣泛研究人員的興趣。如果載流量設(shè)置偏低，將造成昂貴電力資產(chǎn)的浪費(fèi)；如果載流量設(shè)置偏高，將使得電力電纜絕緣層溫度過高，一方面使得電力電纜的使用壽命降低，另一方面很可能引起火災(zāi)。因此，選擇合適的方法來分析電力電纜的溫度場分布和評估電力電纜的載流量，提高評估的準(zhǔn)確性，將為電力部門提高電力電纜資產(chǎn)的利用率和保持電力電纜安全專業(yè)運(yùn)行提供有價(jià)值的指導(dǎo)。  

電力電纜的敷設(shè)方式多種多樣，例如直埋電纜、排管電纜、隧道電纜、溝槽電纜、梯架電纜、架空電纜等。電力電纜的溫度場分布和載流量不僅與敷設(shè)方式相關(guān)，而且還與電力電纜的排列方式、接地方式、環(huán)境參數(shù)等相關(guān)。在排管敷設(shè)方式下，高壓單芯電力電纜往往以“一字”形排列，在隧道敷設(shè)方式下，高壓單芯電力電纜往往以“三角”形排列。  

電纜金屬套的接地方式包含單端接地、雙端接地和交叉互連接地。不同的接地方式下，電力電纜金屬套內(nèi)的電磁損耗將不同。環(huán)境因素包括地表空氣的溫度、風(fēng)力、太陽輻射、土壤的濕地等。在給定敷設(shè)方式、排列方式和接地方式時(shí)，電力電纜的溫度場分析和載流量評估的影響因素可以從發(fā)熱和散熱兩個(gè)角度分析。  

電力電纜的發(fā)熱因素主要有導(dǎo)體損耗、金屬套損耗、鎧裝層損耗和絕緣介質(zhì)損耗。導(dǎo)體損耗在直流情況下指直流損耗，交流情況下還需要考慮趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。金屬套損耗在交流情況下包含單端和交叉互聯(lián)接地情況下的渦流損耗、雙端接地情況下的環(huán)流損耗。鎧裝層損耗往往占很小的比重，當(dāng)不可忽略時(shí)，需要考慮渦流損耗。IEC-60287給出當(dāng)電壓等級較高時(shí)（例如有填充交聯(lián)聚乙烯電纜超過63.5kV)，需要考慮介質(zhì)損耗[1-2]，當(dāng)電壓低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值時(shí)，可以忽略介質(zhì)損耗對載流量的影響。  

電力電纜的散熱不僅與電纜本體的熱參數(shù)相關(guān)，還與敷設(shè)方式、環(huán)境參數(shù)有關(guān)。電纜本體熱參數(shù)主要指單芯電纜還是多芯電纜，電纜各層的導(dǎo)熱系數(shù)。不同的敷設(shè)方式下，電纜外部的散熱環(huán)境不同。直埋方式下，是否有回填土、回填土的導(dǎo)熱系數(shù)、電纜的埋深、土壤的導(dǎo)熱系數(shù)、深層土壤的溫度等均影響電力電纜的溫度場和載流量，此外土壤中往往含水率不同導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)不同，而且土壤中的水分并不均勻，這就需要考慮到水分遷移對土壤熱阻的影響。而在排管、隧道和溝槽等敷設(shè)方式下，電纜外部還有一個(gè)封閉的空氣層，散熱研究時(shí)需要考慮這部分空氣層的傳導(dǎo)、對流和輻射的耦合傳熱。  

此外還需要考慮到地表空氣的溫度、風(fēng)力、太陽輻射等環(huán)境因素的影響。由此可見，電力電纜溫度場和載流量的評估是一個(gè)復(fù)雜的問題，既包含了多物理場耦合問題，又受到復(fù)雜環(huán)境條件的影響。  

確定電力電纜溫度場和載流量的方法主要是基于IEC60287和JB/T10181給出的熱路模型進(jìn)行計(jì)算[1-6]，馬國棟和GeorgeAnders詳細(xì)介紹了計(jì)算方法[1,7]，上海電纜所等國內(nèi)外研究人員依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)給定的方法進(jìn)行了電力電纜載流量的計(jì)算[8-9]。隨后研究人員分別采用有限元、有限差分和有限容積法等數(shù)值分析的方法對復(fù)雜情況的電纜載流量進(jìn)行了研究[10-14]，武高所、電力部門和相關(guān)高校研究人員分別采用試驗(yàn)的方法來確定電纜的載流量[15-16]和溫度在線監(jiān)測的方法來研究電纜動(dòng)態(tài)增容[17-18]，此外，還有研究人員將熱路法和數(shù)值分析法相結(jié)合來確定電纜的載流量[19-20]。針對目前電力電纜載流量的研究現(xiàn)狀，本文將從土壤水分遷移和封閉空氣層對熱路解析模型的影響、多物理場耦合數(shù)值分析、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量評估方法等方面進(jìn)行闡述，給出電力電纜溫度場和載流量評估的主要研究進(jìn)展和未來研究方向。  

熱路解析模型額定載流量計(jì)算方法  

地下電纜溫度場和載流量的計(jì)算是由于1893年提出。J.H.Neher和在20世紀(jì)50—60年代對這個(gè)理論進(jìn)行了發(fā)展和完善[20-21]。目前，國際上通用的計(jì)算電力電纜載流量的方法主要是依據(jù)IEC-60287（穩(wěn)態(tài)額定載流量）、IEC-60853（暫態(tài)載流量）和N-M理論，這些方法都是建立在Kennely假設(shè)（地面是等溫面、電纜表面是等溫面、疊加原理適用）的基礎(chǔ)上將三維電纜敷設(shè)的模型簡化為一維熱路模型，給出溫度場和載流量計(jì)算式。圖1給出了電力電纜的熱路模型。根據(jù)熱路模型計(jì)算電力電纜載流量如式(1)，同樣可以利用式(1)的變形計(jì)算纜芯導(dǎo)體的溫升。  

式中：I為電纜載流量，A；Δθ為高于環(huán)境溫度的導(dǎo)體溫升，K；RC為較高工作溫度下導(dǎo)體單位長度的交流電阻，?；Wd為導(dǎo)體絕緣單位長度的介質(zhì)損耗，W/m；n為電纜的芯數(shù)；RT1為導(dǎo)體和金屬套之間絕緣層的單位長度熱阻，m·K/W；RT2為內(nèi)襯層與填料的單位長度熱阻，m·K/W；RT3為外護(hù)層單位圖1電力電纜溫度場熱路模型長度熱阻，m·K/W；RT4為電纜表面和周圍媒質(zhì)間單位長度熱阻，m·K/W；λ1、λ2分別為電纜金屬套及電纜鎧裝層相對于該電纜所有導(dǎo)體總損耗的比率。  

土壤水分遷移的影響式(1)和圖1中均可以看出外部熱阻RT4的計(jì)算是利用熱路模型計(jì)算電力電纜纜芯溫度和載流量的關(guān)鍵參數(shù)。外部熱阻RT4跟電力電纜的敷設(shè)方式有關(guān)，不同的敷設(shè)方式，外部熱阻RT4的計(jì)算式也不同。  

對于地下敷設(shè)電力電纜，影響外部熱阻的一個(gè)重要因素是土壤的導(dǎo)熱系數(shù)。土壤的導(dǎo)熱系數(shù)與土壤的含水率有關(guān)系，而土壤的含水率受熱后會(huì)向遠(yuǎn)離熱源的方向遷移。利用導(dǎo)熱儀裝置進(jìn)行了土壤水分在一定溫差下的變化規(guī)律的研究。導(dǎo)熱儀由熱爐和冷卻循環(huán)水構(gòu)成溫差，中間夾試驗(yàn)土壤。表1給出了14.8%的均勻土壤含水率在受熱后水分遷移的結(jié)果?？梢钥闯隹拷鼰嵩吹耐寥篮屎瓦h(yuǎn)離土壤的含水率相差3倍以上[22]。不同含水率的土壤導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)測結(jié)果如表2所示，可以看出，土壤的導(dǎo)熱系數(shù)受土壤含水率的影響很大[23]。  

從表1和表2的實(shí)測結(jié)果可以看出，土壤中的水分受電力電纜發(fā)熱的影響向遠(yuǎn)離電纜的方向遷移，使得電力電纜敷設(shè)環(huán)境中的土壤水分分布不均，從而使得土壤中的導(dǎo)熱系數(shù)也分布不均。  

文獻(xiàn)[24]對不同土壤含水率在不同熱流密度下的穩(wěn)定性分析。在熱流密度較小和土壤含水率較大時(shí)，土壤的導(dǎo)熱性能比較穩(wěn)定，但在土壤含水率較低時(shí)，土壤的導(dǎo)熱性能都是不穩(wěn)定的。  

因此，土壤導(dǎo)熱系數(shù)的合理處理是分析地下電力電纜溫度場和載流量的重要因素。  

為了計(jì)算穩(wěn)態(tài)載流量，IEC提出了土壤干燥帶模型，假定穩(wěn)態(tài)情況土壤周圍存在一定尺寸的干燥帶，干燥帶外的土壤導(dǎo)熱系數(shù)認(rèn)為是一樣的?？紤]到土壤干燥帶，IEC60287-1-3給出了修正的載流量計(jì)算式，如下：  

式中：?為干燥土壤和濕土壤的比例系數(shù)；??x為臨界溫度與環(huán)境溫度的差值[25]。  

隨著緊急負(fù)荷和實(shí)時(shí)載流量分析逐步受到重視，土壤中水分遷移在暫態(tài)情況下對于載流量的確定更加關(guān)鍵。因此，如何準(zhǔn)確的表示這種情況下的外部熱阻RT4是一個(gè)難題。文獻(xiàn)[26-27]將土壤分層處表114.8%的土壤含水率分布結(jié)果距離加熱爐距離/cm含水率表2土壤導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)測結(jié)果編號含水率%干密度/(103kg·m?3)導(dǎo)熱系數(shù)/(W·(m·準(zhǔn)飽和理，給出了分層土壤熱路模型，每層土壤中導(dǎo)熱系數(shù)一樣，土壤外部熱阻可以由式(3)計(jì)算。  

式中：N為分層數(shù)；?T為熱阻系數(shù)，K·m2/W；為分層邊界。  

雖然上述兩種方法已經(jīng)給出了解決土壤水分不均勻帶來的外部熱阻計(jì)算不準(zhǔn)確問題的兩種思路。但對于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量計(jì)算越來越受到重視的情況下，更加準(zhǔn)確的方法一直在探索中。文獻(xiàn)采用有限差分法計(jì)算外部土壤的熱阻，有利于得到比較精確的土壤熱阻和熱容，提供了一種減小土壤水分遷移對準(zhǔn)確評估載流量影響的方法。  

封閉空氣層的影響影響外部熱阻的另一個(gè)關(guān)鍵因素是含有封閉空氣層的外部熱阻計(jì)算。圖1中，在排管敷設(shè)情況下，電纜外壁和排管內(nèi)壁間存在一部分封閉的空氣層。在隧道和溝槽敷設(shè)方式下，也存在較大的封閉空氣層。IEC給出了排管敷設(shè)方式下外部熱阻的解析計(jì)算式，由3部分構(gòu)成：空氣層熱阻、管道壁熱阻和管道外部熱阻。管道壁熱阻和管道外部熱阻計(jì)算方法可以根據(jù)固體熱阻計(jì)算式和直埋電纜外部熱阻計(jì)算式分別加以計(jì)算。空氣層熱阻則由下式計(jì)算[3,6]：  

數(shù)值分析方法  

由于電力電纜敷設(shè)的現(xiàn)實(shí)情況非常復(fù)雜，電纜群損耗和溫度場的計(jì)算均是一個(gè)復(fù)雜的問題。在排管敷設(shè)、溝槽敷設(shè)情況下，電纜往往多個(gè)回路敷設(shè)在一個(gè)斷面，電磁感應(yīng)對纜芯損耗、金屬套損耗和鎧裝層損耗等都有明顯的影響。解析計(jì)算方法很難滿足所有的情況，而利用數(shù)值分析方法可以滿足任意復(fù)雜的情況。對于排管、隧道和溝槽等敷設(shè)方式，并沒有考慮沒有穿電纜或穿通訊電纜對溫度場的影響，給出的溝槽、隧道電纜按架空電纜處理的有效性還需要驗(yàn)證等，這些都證明IEC仍然有需要完善的地方，而數(shù)值分析方法可以在整個(gè)場域內(nèi)求解，自動(dòng)解決了上述問題，因此利用數(shù)值方法計(jì)算電力電纜的溫度場和載流量已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用述固體傳熱問題和涉及流場的傳熱問題耦合求解可以采用有限差分法[10]、有限元法[29-31]、無網(wǎng)格伽遼金法[12]和有限容積法[13]等數(shù)值計(jì)算方法求解，不同方法的求解過程詳見相應(yīng)參考文獻(xiàn)。基于有限元法的電纜溫度場和載流量計(jì)算可以利用有限元工具軟件ANSYS，結(jié)合邊界條件(7)—(9)，對方程(6)求解，可以求得土壤直埋電力電纜的溫度場分布。如果再結(jié)合方程(10)—(13)，利用工具軟件或CFX，可以求得排管、隧道、溝槽等敷設(shè)方式下的電力電纜的溫度場分布。  

在求解過程中，還需要考慮到電力電纜的溫度場計(jì)算是一個(gè)多物理場耦合的問題。溫度場、電場、磁場以及流場之間的相互關(guān)系見圖2所示。  

在電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)和排列參數(shù)確定以后，電纜金屬部分的電磁損耗由電纜所施加的電流和金屬部分的電阻率和磁導(dǎo)率所決定。電纜金屬部分的電阻率和磁導(dǎo)率通常隨溫度而變化。而電磁損耗又使得電纜的溫度升高，即電纜金屬部分的溫度升高。因此電磁場和溫度場是一個(gè)相互耦合的關(guān)系。  

電力電纜的介質(zhì)損耗由施加到電纜絕緣層兩端的電壓、電纜絕緣層介電常數(shù)、以及電纜絕緣層介質(zhì)損耗角正切所決定。電纜絕緣層的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切隨溫度升高而升高。因此電力電纜溫度場和介質(zhì)損耗之間也是一個(gè)相互耦合的關(guān)系。  

對于排管、溝槽、隧道等敷設(shè)方式下，電纜外壁和排管內(nèi)壁等存在封閉的空氣層，因此其溫度場的計(jì)算又涉及到封閉空間的流場的計(jì)算問題，因此電力電纜溫度場和載流量分析是一個(gè)涉及到溫度場和流場的耦合計(jì)算問題。  

含有封閉空氣層的敷設(shè)情況下的流場和溫度場之間的耦合關(guān)系可以利用ANSYS等軟件內(nèi)含的FLUENT模塊求解。排管、隧道和溝槽等敷設(shè)方式下，電力電纜回路溫度場計(jì)算直接實(shí)現(xiàn)耦合求解，而電場、磁場、溫度場之間相互耦合可以利用迭代法實(shí)現(xiàn)求解，如圖3所示。  

目前利用有限元分析電力電纜溫度場和載流量時(shí)，仍然是把土壤假定為靠近電纜區(qū)域?yàn)楦稍锿寥?，而其他區(qū)域土壤導(dǎo)熱系數(shù)不變的情況加以處理。  

對土壤導(dǎo)熱系數(shù)不恒定或不穩(wěn)定的情況，可以參考相關(guān)研究人員對土壤水分遷移的數(shù)值分析。文獻(xiàn)采用數(shù)值分析的方法對太陽輻射下土壤中熱濕傳輸進(jìn)行了仿真，文獻(xiàn)[33]采用數(shù)值分析的方法對壓實(shí)路基中的水分遷移進(jìn)行了仿真計(jì)算。因此將土壤學(xué)中的水分遷移場數(shù)值分析方法引入電力電纜溫度場和載流量計(jì)算，與上述有限元數(shù)值分析相耦合，可以更加準(zhǔn)確地分析電力電纜溫度場和載流量。  

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量  

目前，電力電纜一個(gè)重要研究方向是對電纜溫度的在線監(jiān)測和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量評估。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量的準(zhǔn)確確定對于電力部門在保持電纜安全性的前提下盡可能地提高電纜的輸電能力，從而降低電力線路的成本，提高電力公司的競爭力具有重要的意義[34]。電力電纜溫度監(jiān)測有多種途徑：利用光纖測溫[18]（即近年來敷設(shè)的電纜在金屬套內(nèi)壁嵌入測溫光纖）、電纜表皮的熱電偶[35]（即分布式測溫系統(tǒng)）、利用紅外成像技術(shù)監(jiān)測電纜的溫度[36]等。利用這些手段監(jiān)測到的溫度，再結(jié)合圖1中的熱路模型，從金屬套或電纜表皮的溫度，以及由負(fù)荷電流計(jì)算而得的損耗，可以逆推出電纜纜芯的溫度。這種方法的目的是減小土壤熱阻、熱容、環(huán)境溫度的不確定對電纜溫度場和載流量評估的影響，從而實(shí)現(xiàn)纜芯溫度的準(zhǔn)確評估和線路的動(dòng)態(tài)增容[37-39]。  

由電纜金屬套溫度推算電纜纜芯溫度可由下式計(jì)算：  

式中，Tc為電纜纜芯溫度，K；Tw為電纜金屬套溫度，K；Qc為電纜纜芯導(dǎo)體的損耗，W/m2。  

由電纜表皮溫度推算電纜纜芯溫度可由下式計(jì)算：  

式中Qs為電纜金屬套的渦流損耗和環(huán)流損耗，。  

根據(jù)式(14)或(15)推算得到的纜芯溫度確定電纜負(fù)荷是否能夠增容、電纜負(fù)荷是否過載等，從而確定電纜的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量。  

利用上述方法可以得到纜芯導(dǎo)體的溫度，即絕緣層的較高溫度，但其準(zhǔn)確性受到溫度監(jiān)測點(diǎn)的影響，特別是對于電纜表皮的溫度監(jiān)測。而對于已經(jīng)敷設(shè)并運(yùn)行幾十年的電纜線路只能采用表面溫度監(jiān)測的方法。  

以800mm2YJLW02XPLE單回路“一字”形排列電力電纜為例，電纜導(dǎo)體通以500A的三相電流，三相導(dǎo)體損耗為5.6919W、5.6989W、5.6929W，三相電纜屏蔽層損耗為9.601W、10.0839W、，絕緣層介質(zhì)損耗為0.69W。單回路三角形排列雙端接地電纜的溫度場數(shù)值計(jì)算結(jié)果如圖所示。  

以圖4所示中相電纜為例，電纜外表面溫度較高為74.4℃，較低為73.8℃，相差0.6℃，即從不同兩點(diǎn)推出得線芯導(dǎo)體溫度相差0.6℃，邊相電纜則較高相差2.5℃。  

對于“三角”形排列的電纜，表3給出了每根電纜上、下、左、右4個(gè)點(diǎn)的溫度數(shù)值（Tm1、Tm2、Tm3、）仿真結(jié)果。  

由電纜1中的4個(gè)測溫點(diǎn)利用熱路模型由表皮溫度推算的纜芯溫度分別為：84.54℃，86.36℃，℃，88.66℃，較高誤差為5.01℃。電纜2中的4個(gè)測溫點(diǎn)計(jì)算線芯溫度較高誤差為4.45℃。電纜3中的4個(gè)測溫點(diǎn)計(jì)算線芯溫度較高誤差為℃。即使采用4點(diǎn)平均溫度利用熱路模型由表皮溫度推算纜芯溫度較高誤差也達(dá)到了3.08℃。  

因此，利用電纜表皮溫度推算纜芯溫度與表皮溫度的監(jiān)測點(diǎn)位置密切相關(guān)，否則將造成較大的誤差。而表皮溫度的監(jiān)測點(diǎn)很難選準(zhǔn)，往往是一個(gè)比較隨機(jī)的點(diǎn)。因此，利用多點(diǎn)監(jiān)測的方法雖然在一定程度上可以減小誤差，但對于某些排列方式來說，誤差仍然很大，這就造成了纜芯推算的不確定性增大，從而實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量分析的不確定性增大。  

基于此，考慮采用數(shù)值分析的方法與測溫相結(jié)合的方法來確定電纜的纜芯溫度，較終給出實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量的分析方法。電纜的溫度場受電力電纜的負(fù)荷、電力電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)、敷設(shè)條件、排列方式、接地方式、環(huán)境參數(shù)等的影響。當(dāng)電力電纜線路敷設(shè)完畢后，結(jié)構(gòu)參數(shù)、敷設(shè)條件、排列方式、接地方式已經(jīng)確定，電力電纜溫度場的分布只決定于電力電纜的負(fù)荷和環(huán)境參數(shù)，環(huán)境參數(shù)包括地表空氣溫度、風(fēng)力、太陽輻射、土壤導(dǎo)熱系數(shù)等。其中地表空氣溫度、風(fēng)力、太陽輻射雖然隨季節(jié)和天氣變化，可以利用在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測。而土壤受天氣狀況、電纜發(fā)熱等的影響，存在水分遷移現(xiàn)象，即土壤的熱阻系數(shù)是個(gè)變化的量，而且場域內(nèi)不同點(diǎn)的土壤熱阻系數(shù)也很可能是不同的。圖5給出某地區(qū)5月份地表分別為瀝青路面和自然裸露兩種情況下土壤含水率與測點(diǎn)深度的關(guān)系[40]。  

圖5中，曲線1為瀝青路面不同深度土壤含水率，曲線2為自然裸露土壤不同深度土壤含水率。  

結(jié)合表2所知，土壤不同深度的含水率不同，導(dǎo)致不同深度的熱阻系數(shù)是不同的。雖然可以實(shí)時(shí)測量土壤的熱阻系數(shù)，但由于不同點(diǎn)熱阻系數(shù)不同，測量點(diǎn)無法正確選擇，這就造成了電纜溫度場和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量計(jì)算的誤差和難度。  

針對這個(gè)問題，文獻(xiàn)[41-42]均采用土壤熱阻系數(shù)預(yù)測的方法來評估其等效值。當(dāng)電力電纜線路敷設(shè)完畢后，敷設(shè)條件、排列方式、接地方式等已經(jīng)確定，則在給定負(fù)荷電流時(shí)，電力電纜的損耗已經(jīng)確定，此時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測電力電纜線路的環(huán)境參數(shù)：地表空氣溫度、風(fēng)力、太陽輻射，同時(shí)監(jiān)測場域內(nèi)某一固定點(diǎn)的溫度，根據(jù)場的要性，利用迭代的方法可以評估出土壤的等效熱阻系數(shù)，如圖6所示。  

較后利用預(yù)測評估的土壤熱阻系數(shù)，結(jié)合環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)和有限元分析軟件，可以預(yù)測出當(dāng)前環(huán)境條件下的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量。  

以800mm2YJLW02XPLE電力電纜單回路三角形排列為例，電纜埋深700mm，計(jì)算而得的等效土壤熱阻系數(shù)為1.4327m·K/W時(shí)，地表空氣溫度為35℃，地表空氣風(fēng)力為1m/s，利用有限元法和迭代法可以計(jì)算出當(dāng)前條件下的電纜載流量為。  

圖5某地區(qū)土壤含水率與測點(diǎn)深度的關(guān)系圖6動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)載流量評估流程結(jié)論通過分析可知，目前電力電纜溫度場和載流量分析主要集中在熱路解析計(jì)算模型、數(shù)值分析和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量3個(gè)研究方向，其中土壤水分遷移帶來的土壤導(dǎo)熱系數(shù)不一致問題、某些敷設(shè)方式下內(nèi)含封閉空氣層的問題、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量評估方法問題是3個(gè)比較重要的問題。  

）土壤水分遷移的問題可以采用電纜附近干燥帶和遠(yuǎn)離電纜導(dǎo)熱系數(shù)恒定的方法、分層土壤的方法、等效導(dǎo)熱系數(shù)的方法、數(shù)值分析的方法來減小其對溫度場和載流量計(jì)算不確定性的影響。  

）內(nèi)含封閉空氣層的問題可以利用數(shù)值分析的方法，通過耦合求解溫度場、電磁場和流場，來減小其對溫度場和載流量計(jì)算不確定性的影響。  

）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量可以采用環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)和有限元相結(jié)合的方法，通過評估土壤區(qū)域的等效熱阻系數(shù)，較后預(yù)測電力電纜的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量。  

此外，對IEC標(biāo)準(zhǔn)的不斷修正、耦合數(shù)值求解土壤水分遷移場、周期性負(fù)荷的數(shù)值分析、電力電纜線路的優(yōu)化排列等等，還有很多需要研究的內(nèi)容來不斷提高電力電纜溫度場和載流量分析計(jì)算的精確度。