Page 139 - 《中国电力》2026年第3期
P. 139
段肖力等：基于改进多导体理论的城市输电系统稳态建模与损耗抑制 2026 年第 3 期
热，威胁电缆系统的长期安全运行 [8-10] 。因此，开 与此同时，城市电网对输电系统的智能化运
展电力电缆系统稳态电气特性分析，优化接地损 维需求日益提升。传统损耗抑制方法多依赖人工
耗抑制策略，已成为保障城市电网安全高效运行 现场调试，不仅耗时耗力，且难以实现全线路损
的关键课题。 耗的实时监测与动态优化。亟须构建一套能够精
目前，国内外学者针对电力电缆稳态电气特 准建模、动态优化且适配城市隧道场景的接地损
性与损耗抑制已开展了大量研究。在稳态电气特 耗控制体系，为城市电网的安全高效运行提供技
性分析方面，传统方法主要基于多导体传输线理 术支撑。
论，通过构建电缆系统的传播矩阵与特征方程， 综合现有研究来看，当前电力电缆系统稳态
求解护套感应电压与循环电流 [11-12] 。该方法虽在 分析与损耗抑制技术主要面临的难点可概括为两
结构简单的电缆线路中具有一定适用性，但在处 点 。 1） 传 统 多 导 体 理 论 在 处 理 多 段 级 联 电 缆 、
理城市隧道中多段电缆级联、接地方式复杂的场 特征值重复场景时，对角化失效问题无法有效解
景时，存在明显局限性。当传播矩阵特征值出现 决，导致护套感应电压与循环电流计算结果与实
重复时，如电缆参数对称、敷设方式一致，传统 际值偏差较大，难以精准反映电缆系统的稳态运
方法的对角化过程会失效，导致电压与电流分布 行状态；2）现有交叉互联接地技术未考虑接头
计算误差显著增大，最大误差可达 20% 以上，无 处阻抗的影响，无法根据电缆线路的实际参数动
法满足工程实际对计算精度的要求。 态调整补偿方案，在参数不对称场景下，损耗抑
在接地损耗抑制方面，现有技术主要包括交 制效果不稳定，难以实现最优损耗控制。为此，
叉互联接地、护套分段绝缘接地、并联电抗器补 本文以某地区 110 kV 水平敷设隧道单芯电缆系统
偿等 [13-16] 。其中，交叉互联接地因操作简便、成 为研究对象，针对其采用交叉互联接地时存在的
本较低，在工程中应用最为广泛。然而，传统交 稳态分析精度不足、接地损耗偏高问题，具体工
叉互联接地仅通过调整接地节点的连接方式来抑 作如下。
制循环电流，未考虑接头处阻抗参数的影响，当 1）将电缆线路离散为若干微元段，基于传输
电缆线路存在参数偏差时，损耗抑制效果会大幅 线电报方程构建每个微元段的节点导纳矩阵，通过
下 降 。 此 外 ， 部 分 研 究 提 出 了 并 联 电 容 补 偿 策 导纳矩阵的级联替代传统传播矩阵的特征值分解，
略 [17-18] ，但该方法需要额外配置大容量电容设备， 从根本上规避特征值重复导致的计算失效问题。
不仅增加了设备成本与占地面积，还可能在特定 2）在传统交叉互联接地的基础上，引入串联
频率下引发谐振，影响电网稳定性，难以适应城 阻抗补偿元件，通过建立损耗与串联阻抗幅值、
市隧道的紧凑运行环境。 相位角的数学模型，采用粒子群优化算法求解最
近年针对接地损耗抑制的优化研究中，虽有 优阻抗参数。该策略无需增加额外大容量设备，
学者尝试引入智能算法辅助参数调整，但仍存在 仅通过调整接头处的阻抗值，即可实现循环电流
明显局限 [19-21] 。部分研究将遗传算法应用于并联补 与接地损耗的高效抑制。
偿参数优化，虽能在理论上实现损耗降低，但未 3）以某地区 110 kV 隧道电缆工程为实例，通
结合隧道电缆的实际敷设场景，未考虑接地电阻 过现场测试与仿真对比，验证了本文提出的稳态
随环境温湿度变化的动态特性，导致优化参数在 分析方法与损耗抑制策略的有效性。
工程应用中出现理论最优与实际脱节的问题 [22-23] 。
另 有 研 究 提 出 基 于 模 糊 控 制 的 接 地 方 式 切 换 策 1 隧道电缆系统稳态模型
略，可根据负荷变化调整接地模式，但该策略依
赖大量离线训练数据，在负荷波动频繁的城市核 隧道电缆系统中负荷分布不均会导致护套循
心区域，实时响应速度难以满足要求。这些研究 环电流 I cir c 与感应电压 V in d 升高，进而显著影响
均未突破建模精度不足与优化策略适应性差的双 系统运行性能。因此，电缆稳态特性的分析研究
重瓶颈，无法为 110 kV 隧道电缆系统提供兼顾精 至关重要。为实现这一目标，本文基于韦德波尔
度与实用性的接地损耗解决方案。 （Wedepohl）理论，针对电缆敷设场景，构建了
135
