一种220千伏电缆动态增容系统及方法
阅读说明：本技术 一种220千伏电缆动态增容系统及方法 (Dynamic capacity increasing system and method for 220 KV cable ) 是由 李响 岳灵平 金国亮 张鹏 李龙 陆利平 戴建华 俞伟勇 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种220千伏电缆动态增容系统及方法,为了解决无法实时计算电缆导体温度和载流量,且没有改善电缆周围散热条件或增加强制降温措施的问题,包括：若干个光纤测温模块,用于检测电缆外表面温度和环境温度；若干个点伏光栅模块,用于测量排管口电缆温度；若干个热电偶模块,用于检测土壤温度；若干个护层电流模块,用于采集电缆的实时运行电流；若干个散热降温模块,用于改善电缆周围散热条件或增加强制降温措施；诊断分析模块,用于实时导体温度与载流量计算。本发明的有益效果是：通过本装置可以改善电缆周围散热条件或增加强制降温措施；通过本方法可以计算实时导体温度与载流量。(The invention discloses a 220 KV cable dynamic capacity increasing system and a method, aiming at solving the problems that the conductor temperature and the current-carrying capacity of a cable cannot be calculated in real time, and the heat dissipation condition around the cable is not improved or forced cooling measures are not added, and the method comprises the following steps: the optical fiber temperature measuring modules are used for detecting the temperature of the outer surface of the cable and the ambient temperature; the point volt grating modules are used for measuring the temperature of the cable at the pipe arranging opening; the thermocouple modules are used for detecting the soil temperature; the sheath current modules are used for collecting the real-time running current of the cable; the plurality of heat dissipation and cooling modules are used for improving the heat dissipation conditions around the cable or increasing forced cooling measures; and the diagnosis analysis module is used for calculating the conductor temperature and the current-carrying capacity in real time. The invention has the beneficial effects that: the device can improve the heat dissipation condition around the cable or increase the forced cooling measure; the method can be used for calculating the real-time conductor temperature and the current-carrying capacity.)
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种220千伏电缆动态增容系统及方法。
背景技术
目前大型城市电网的中心城区用电负荷大、电缆通道资源紧张，部分重载线路已成为明显的输电瓶颈，通过电缆增容来挖掘现有电缆的输电潜力，对缓解城市供电压力有重要意义。
目前电缆载流量计算普遍采用的IEC60287、IEC853、JB/T 10181.3-2000标准，是针对稳态计算的，不适合计算动态负荷。而且电缆载流量是在设计阶段确定的，由于电缆传热环境的复杂性和不确定性，设计人员通常作最不利散热假设，以得到一个足够安全的电流值。在电缆寿命周期内调度部门都将使用该值。这就造成了电缆载流量普遍存在取值过于保守、误差较大的问题，不能充分发挥电缆的输电能力。
目前，高压电缆线路动态增容的技术手段及相关研究还不够完善，国内对电缆动态增容的实践及应用案例较少，上海、广州等城市有应用，方法为通过监测电缆表皮温度和负荷电流，建立电缆表皮温度推算导体温度的模型算法，依据该算法实时计算电缆导体温度。以电缆导体温度不超过允许温度为限定条件，依据地区实测参数修正电缆载流量计算参数,实时预测电缆线路的短期和长期允许载流量。以预测的载流量作为电缆线路容量控制值，实现电缆线路的动态增容。
另一种方法是改善电缆周围散热条件或增加强制降温措施，降低电缆运行温度，以提升载流量。主要有排管中填充导热系数较高介质、在电管道中填充特殊冷却介质、在电缆外部平行敷设冷却管道等，仅第一类有应用。
一种在中国专利文献上公开的“一种基于电缆传热模型的准动态增容方法”，其公告号CN104330659B，包括以下步骤：1)根据电缆全线的工况，在瓶颈电缆段建立数据采集系统，进行当日数据测量；2)根据数据采集系统当日测得的瓶颈电缆段的数据，建立并以日为单位更新次日瓶颈电缆段的电缆传热模型；3)根据次日瓶颈电缆段的电缆传热模型，估算瓶颈电缆段中待增容电缆次日的载流量，实现电缆增容。其不足之处是：无法实时计算电缆导体温度和载流量，且没有改善电缆周围散热条件或增加强制降温措施。
发明内容
本发明主要是为了解决无法实时计算电缆导体温度和载流量，且没有改善电缆周围散热条件或增加强制降温措施的问题，提供一种220千伏电缆动态增容系统及方法，可以实时计算电缆导体温度和载流量，且具有改善电缆周围散热条件或增加强制降温措施。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种220千伏电缆动态增容系统，包括：
若干个光纤测温模块，用于检测电缆外表面温度和环境温度；
若干个点伏光栅模块，用于测量排管口电缆温度；
若干个热电偶模块，用于检测土壤温度；
若干个护层电流模块，用于采集电缆的实时运行电流；
若干个散热降温模块，用于改善电缆周围散热条件或增加强制降温措施；
诊断分析模块，用于实时导体温度与载流量计算。
所述光纤测温模块为测温光纤，电缆外表面测温采用光纤测温方式，两回电缆线路全线缠绕布置测温光纤。排管内由于光纤无法紧贴电缆表面，因此在排管口电缆布置点状光栅模块测温。环境温度采用光纤测温和热电偶方式，在排管段土壤埋设所述热电偶模块测温，电缆沟壁敷设测温光纤，即所述光纤测温模块。
电力电缆的实时负荷电流是计算载流量的另一关键因素，通过所述护层电流模块获取电缆导体中的实时电流值，并结合光纤测温模块来进行电缆载流量的实时计算。
所述诊断分析模块通过建立计算模型的方式进行实时导体温度与载流量计算，并预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
作为优选，所述若干个光纤测温模块、若干个点伏光栅模块、若干个热电偶模块、若干个护层电流模块和若干个散热降温模块均与所述诊断分析模块连接。
通过上述各种检测模块和所述散热降温模块与所述诊断分析模块连接，便于所述诊断分析模块接收各种模块采集的数据，并通过计算分析后，预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
作为优选，所述若干个散热降温模块包括若干个填充在电缆排管段的低热阻填充单元。
对载流量较小的电缆排管段填充低热阻填充单元，所述低热阻填充单元为低热阻填充剂，用于改善散热条件，提升载流量。电缆管段约5米，排管孔径较大，填充施工易于实施，填充后低热阻填充剂不会凝固变硬，材料的寿命在10年以上，失效后清理更换方便。
作为优选，所述若干个散热降温模块包括若干个强冷循环单元，所述强冷循环单元包括循环泵、冷却箱、设在电缆中的若干个管道和用于控制所述循环泵的温控机构，所述冷却箱内设置所述循环泵和所述温控机构，所述循环泵连接所述管道的两端，若干个所述管道两端均设有开关阀口。
在每个排管段顶部平行布置所述管道，所述管道可以并行布置在每个排管段顶部，便于控制多个排管段的电缆环境温度。通过所述温控机构判断每个排管段是否超过设置的温度阀值，若超过温度阀值时所述温控机构起动所述循环泵，使所述冷却箱中的冷却液进行循环，通过强制循环降低电缆环境温度，提升载流量。
所述开关阀口用于控制冷却液的循环，可以多样化控制多个排管段的电缆环境温度。如遇到某个排管段故障时，只需关闭所述开关阀口即可避免冷却液进入故障的排管段。
作为优选，所述若干个散热降温模块包括若干个填充在电缆排管段的低热阻填充单元和若干个强冷循环单元。
所述散热降温模块可以结合所述低热阻填充单元以及所述强冷循环单元的优势，结合布置在电缆的排管段中，可以有效地改善电缆周围散热条件或增加强制降温。
作为优选，所述强冷循环单元包括循环泵、冷却箱、设在电缆中的若干个管道和用于控制所述循环泵的温控机构，所述冷却箱内设置所述循环泵和所述温控机构，所述循环泵连接所述管道的两端，若干个所述管道两端均设有开关阀口。
在每个排管段顶部平行布置所述管道，所述管道可以并行布置在每个排管段顶部，便于控制多个排管段的电缆环境温度。通过所述温控机构判断每个排管段是否超过设置的温度阀值，若超过温度阀值时所述温控机构起动所述循环泵，使所述冷却箱中的冷却液进行循环，通过强制循环降低电缆环境温度，提升载流量。
所述开关阀口用于控制冷却液的循环，可以多样化控制多个排管段的电缆环境温度。如遇到某个排管段故障时，只需关闭所述开关阀口即可避免冷却液进入故障的排管段。
一种220千伏电缆动态增容方法，包括以下步骤：
S1：采集电缆基本数据、温度数据和电流数据；
S2：建立计算模型计算实时导体温度与载流量；
S3：预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
所述电缆基本数据包括导体绝缘单位长度的介质损耗、导体和金属套之间单位长度热阻、金属套和铠装之间内衬层单位长度热阻、电流外护层单位长度热阻、电缆金属套损耗相对于所有导体总损耗的比率、电缆铠装损耗相对于所有导体总损耗的比率等，便于后续计算模型计算实时导体温度与载流量。
所述温度数据包括光纤测温模块检测的电缆外表面温度和环境温度、点伏光栅模块测量的排管口电缆温度、热电偶模块检测的土壤温度等，便于后续计算模型计算实时导体温度与载流量。
通过本方法可以实时计算电缆导体温度和载流量，并预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
作为优选，步骤S2包括以下步骤：
S21：建立计算模型计算实时导体温度与满负荷载流量；
S22：采用IEC-60287标准中定义的计算公式计算短时载流量；
S23：输出实时导体温度值与各个载流量值。
作为优选，步骤S21中所述计算实时导体温度与载流量包括以下步骤：
S211：根据IEC-60287的热力学模型，结合光纤测温模块实时监测出的电缆表层温度以及护层电流模块实时监测出的电缆负荷电流，得到调整后的导体温升计算公式；
S212：通过调整后的导体温升计算公式反推出实时运行电流，即为电缆当前的满负荷载流量。
作为优选，步骤S211中所述调整后的导体温升计算公式如下所示：
θc＝θo+Wd[0.5T1+n(T2+T3)]+I2RT1+nI2R(1+λ1)T2+nI2R(1+λ1+λ1)T3
式中，θc为导体温度，θo为表层温度，Wd为导体绝缘单位长度的介质损耗，T1为导体和金属套之间单位长度热阻，T2为金属套和铠装之间内衬层单位长度热阻，T3为电流外护层单位长度热阻，λ1为电缆金属套损耗相对于所有导体总损耗的比率，λ1为电缆铠装损耗相对于所有导体总损耗的比率，n为电缆中载有负荷的导体数。
所述实时运行电流公式通过调整后的导体温升计算公式反推，具体如下公式所示：
式中，T4为电缆表面和周围介质之间单位长度热阻。
所得到的的值即为电缆当前的100％满负荷载流量。
步骤S22中所述采用IEC-60287标准中定义的计算公式计算短时载流量，计算公式具体如下所示：
式中，x为电缆预加负荷系数，In为额定电流(使用满负荷载流量来计算)，t为短时负荷运行时间，τ为导线热时间常数。
本发明的有益效果是：
(1)通过本装置可以改善电缆周围散热条件或增加强制降温措施。
(2)通过本方法实时导体温度与载流量计算，并预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
附图说明
图1是本装置实施例一的结构示意图。
图2是本装置实施例二的结构示意图
图3本装置实施例三的结构示意图
图4是强冷循环单元的结构示意图。
图5是本方法的流程示意图。
图示说明：1-光纤测温模块，2-点伏光栅模块，3-热电偶模块，4-护层电流模块，5-散热降温模块，6-诊断分析模块，51-低热阻填充单元，52-强冷循环单元，521-循环泵，522-冷却箱，523-管道，524-温控机构，525-开关阀口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步的描述。
实施例一：
如图1所示，一种220千伏电缆动态增容系统，包括：
若干个光纤测温模块1，用于检测电缆外表面温度和环境温度；
若干个点伏光栅模块2，用于测量排管口电缆温度；
若干个热电偶模块3，用于检测土壤温度；
若干个护层电流模块4，用于采集电缆的实时运行电流；
若干个散热降温模块5，用于改善电缆周围散热条件或增加强制降温措施；
诊断分析模块6，用于实时导体温度与载流量计算。
光纤测温模块为测温光纤，电缆外表面测温采用光纤测温方式，两回电缆线路全线缠绕布置测温光纤。排管内由于光纤无法紧贴电缆表面，因此在排管口电缆布置点状光栅模块测温。环境温度采用光纤测温和热电偶方式，在排管段土壤埋设热电偶模块测温，电缆沟壁敷设测温光纤，即光纤测温模块。
电力电缆的实时负荷电流是计算载流量的另一关键因素，通过护层电流模块获取电缆导体中的实时电流值，并结合光纤测温模块来进行电缆载流量的实时计算。
诊断分析模块通过建立计算模型的方式进行实时导体温度与载流量计算，并预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
若干个光纤测温模块、若干个点伏光栅模块、若干个热电偶模块、若干个护层电流模块和若干个散热降温模块均与诊断分析模块连接。
通过上述各种检测模块和散热降温模块与诊断分析模块连接，便于诊断分析模块接收各种模块采集的数据，并通过计算分析后，预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
若干个散热降温模块包括若干个填充在电缆排管段的低热阻填充单元51。
对载流量较小的电缆排管段填充低热阻填充单元，低热阻填充单元为低热阻填充剂，用于改善散热条件，提升载流量。电缆管段约5米，排管孔径较大，填充施工易于实施，填充后低热阻填充剂不会凝固变硬，材料的寿命在10年以上，失效后清理更换方便。
如图5所示，一种220千伏电缆动态增容方法，包括以下步骤：
S1：采集电缆基本数据、温度数据和电流数据；
S2：建立计算模型计算实时导体温度与载流量；
S3：预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
电缆基本数据包括导体绝缘单位长度的介质损耗、导体和金属套之间单位长度热阻、金属套和铠装之间内衬层单位长度热阻、电流外护层单位长度热阻、电缆金属套损耗相对于所有导体总损耗的比率、电缆铠装损耗相对于所有导体总损耗的比率等，便于后续计算模型计算实时导体温度与载流量。
温度数据包括光纤测温模块检测的电缆外表面温度和环境温度、点伏光栅模块测量的排管口电缆温度、热电偶模块检测的土壤温度等，便于后续计算模型计算实时导体温度与载流量。
通过本方法可以实时计算电缆导体温度和载流量，并预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
步骤S2包括以下步骤：
S21：建立计算模型计算实时导体温度与满负荷载流量；
S22：采用IEC-60287标准中定义的计算公式计算短时载流量；
S23：输出实时导体温度值与各个载流量值。
步骤S21中计算实时导体温度与载流量包括以下步骤：
S211：根据IEC-60287的热力学模型，结合光纤测温模块实时监测出的电缆表层温度以及护层电流模块实时监测出的电缆负荷电流，得到调整后的导体温升计算公式；
S212：通过调整后的导体温升计算公式反推出实时运行电流，即为电缆当前的满负荷载流量。
步骤S211中调整后的导体温升计算公式如下所示：
θc＝θo+Wd[0.5T1+n(T2+T3)]+I2RT1+nI2R(1+λ1)T2+nI2R(1+λ1+λ1)T3
式中，θc为导体温度，θo为表层温度，Wd为导体绝缘单位长度的介质损耗，T1为导体和金属套之间单位长度热阻，T2为金属套和铠装之间内衬层单位长度热阻，T3为电流外护层单位长度热阻，λ1为电缆金属套损耗相对于所有导体总损耗的比率，λ1为电缆铠装损耗相对于所有导体总损耗的比率，n为电缆中载有负荷的导体数。
实时运行电流公式通过调整后的导体温升计算公式反推，具体如下公式所示：
式中，T4为电缆表面和周围介质之间单位长度热阻。
所得到的的值即为电缆当前的100％满负荷载流量。
步骤S22中采用IEC-60287标准中定义的计算公式计算短时载流量，计算公式具体如下所示：
式中，x为电缆预加负荷系数，In为额定电流(使用满负荷载流量来计算)，t为短时负荷运行时间，τ为导线热时间常数。
实施例二：
如图2和图4所示，一种220千伏电缆动态增容系统，包括：
若干个光纤测温模块1，用于检测电缆外表面温度和环境温度；
若干个点伏光栅模块2，用于测量排管口电缆温度；
若干个热电偶模块3，用于检测土壤温度；
若干个护层电流模块4，用于采集电缆的实时运行电流；
若干个散热降温模块5，用于改善电缆周围散热条件或增加强制降温措施；
诊断分析模块6，用于实时导体温度与载流量计算。
光纤测温模块为测温光纤，电缆外表面测温采用光纤测温方式，两回电缆线路全线缠绕布置测温光纤。排管内由于光纤无法紧贴电缆表面，因此在排管口电缆布置点状光栅模块测温。环境温度采用光纤测温和热电偶方式，在排管段土壤埋设热电偶模块测温，电缆沟壁敷设测温光纤，即光纤测温模块。
电力电缆的实时负荷电流是计算载流量的另一关键因素，通过护层电流模块获取电缆导体中的实时电流值，并结合光纤测温模块来进行电缆载流量的实时计算。
诊断分析模块通过建立计算模型的方式进行实时导体温度与载流量计算，并预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
若干个光纤测温模块、若干个点伏光栅模块、若干个热电偶模块、若干个护层电流模块和若干个散热降温模块均与诊断分析模块连接。
通过上述各种检测模块和散热降温模块与诊断分析模块连接，便于诊断分析模块接收各种模块采集的数据，并通过计算分析后，预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
若干个散热降温模块包括若干个强冷循环单元52，强冷循环单元包括循环泵521、冷却箱522、设在电缆中的若干个管道523和用于控制循环泵的温控机构524，冷却箱内设置循环泵和温控机构，循环泵连接管道的两端，若干个管道两端均设有开关阀口525。
在每个排管段顶部平行布置管道，管道可以并行布置在每个排管段顶部，便于控制多个排管段的电缆环境温度。通过温控机构判断每个排管段是否超过设置的温度阀值，若超过温度阀值时温控机构起动循环泵，使冷却箱中的冷却液进行循环，通过强制循环降低电缆环境温度，提升载流量。
开关阀口用于控制冷却液的循环，可以多样化控制多个排管段的电缆环境温度。如遇到某个排管段故障时，只需关闭开关阀口即可避免冷却液进入故障的排管段。
如图5所示，一种220千伏电缆动态增容方法，包括以下步骤：
S1：采集电缆基本数据、温度数据和电流数据；
S2：建立计算模型计算实时导体温度与载流量；
S3：预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
电缆基本数据包括导体绝缘单位长度的介质损耗、导体和金属套之间单位长度热阻、金属套和铠装之间内衬层单位长度热阻、电流外护层单位长度热阻、电缆金属套损耗相对于所有导体总损耗的比率、电缆铠装损耗相对于所有导体总损耗的比率等，便于后续计算模型计算实时导体温度与载流量。
温度数据包括光纤测温模块检测的电缆外表面温度和环境温度、点伏光栅模块测量的排管口电缆温度、热电偶模块检测的土壤温度等，便于后续计算模型计算实时导体温度与载流量。
通过本方法可以实时计算电缆导体温度和载流量，并预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
步骤S2包括以下步骤：
S21：建立计算模型计算实时导体温度与满负荷载流量；
S22：采用IEC-60287标准中定义的计算公式计算短时载流量；
S23：输出实时导体温度值与各个载流量值。
步骤S21中计算实时导体温度与载流量包括以下步骤：
S211：根据IEC-60287的热力学模型，结合光纤测温模块实时监测出的电缆表层温度以及护层电流模块实时监测出的电缆负荷电流，得到调整后的导体温升计算公式；
S212：通过调整后的导体温升计算公式反推出实时运行电流，即为电缆当前的满负荷载流量。
步骤S211中调整后的导体温升计算公式如下所示：
θc＝θo+Wd[0.5T1+n(T2+T3)]+I2RT1+nI2R(1+λ1)T2+nI2R(1+λ1+λ1)T3
式中，θc为导体温度，θo为表层温度，Wd为导体绝缘单位长度的介质损耗，T1为导体和金属套之间单位长度热阻，T2为金属套和铠装之间内衬层单位长度热阻，T3为电流外护层单位长度热阻，λ1为电缆金属套损耗相对于所有导体总损耗的比率，λ1为电缆铠装损耗相对于所有导体总损耗的比率，n为电缆中载有负荷的导体数。
实时运行电流公式通过调整后的导体温升计算公式反推，具体如下公式所示：
式中，T4为电缆表面和周围介质之间单位长度热阻。
所得到的的值即为电缆当前的100％满负荷载流量。
步骤S22中采用IEC-60287标准中定义的计算公式计算短时载流量，计算公式具体如下所示：
式中，x为电缆预加负荷系数，In为额定电流(使用满负荷载流量来计算)，t为短时负荷运行时间，τ为导线热时间常数。
实施例三：
如图3和图4所示，一种220千伏电缆动态增容系统，包括：
若干个光纤测温模块1，用于检测电缆外表面温度和环境温度；
若干个点伏光栅模块2，用于测量排管口电缆温度；
若干个热电偶模块3，用于检测土壤温度；
若干个护层电流模块4，用于采集电缆的实时运行电流；
若干个散热降温模块5，用于改善电缆周围散热条件或增加强制降温措施；
诊断分析模块6，用于实时导体温度与载流量计算。
光纤测温模块为测温光纤，电缆外表面测温采用光纤测温方式，两回电缆线路全线缠绕布置测温光纤。排管内由于光纤无法紧贴电缆表面，因此在排管口电缆布置点状光栅模块测温。环境温度采用光纤测温和热电偶方式，在排管段土壤埋设热电偶模块测温，电缆沟壁敷设测温光纤，即光纤测温模块。
电力电缆的实时负荷电流是计算载流量的另一关键因素，通过护层电流模块获取电缆导体中的实时电流值，并结合光纤测温模块来进行电缆载流量的实时计算。
诊断分析模块通过建立计算模型的方式进行实时导体温度与载流量计算，并预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
若干个光纤测温模块、若干个点伏光栅模块、若干个热电偶模块、若干个护层电流模块和若干个散热降温模块均与诊断分析模块连接。
通过上述各种检测模块和散热降温模块与诊断分析模块连接，便于诊断分析模块接收各种模块采集的数据，并通过计算分析后，预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
若干个散热降温模块包括若干个填充在电缆排管段的低热阻填充单元51和若干个强冷循环单元52，强冷循环单元包括循环泵521、冷却箱522、设在电缆中的若干个管道523和用于控制循环泵的温控机构524，冷却箱内设置循环泵和温控机构，循环泵连接管道的两端，若干个管道两端均设有开关阀口525。
对载流量较小的电缆排管段填充低热阻填充单元，低热阻填充单元为低热阻填充剂，用于改善散热条件，提升载流量。电缆管段约5米，排管孔径较大，填充施工易于实施，填充后低热阻填充剂不会凝固变硬，材料的寿命在10年以上，失效后清理更换方便。
在每个排管段顶部平行布置管道，管道可以并行布置在每个排管段顶部，便于控制多个排管段的电缆环境温度。通过温控机构判断每个排管段是否超过设置的温度阀值，若超过温度阀值时温控机构起动循环泵，使冷却箱中的冷却液进行循环，通过强制循环降低电缆环境温度，提升载流量。
开关阀口用于控制冷却液的循环，可以多样化控制多个排管段的电缆环境温度。如遇到某个排管段故障时，只需关闭开关阀口即可避免冷却液进入故障的排管段。
散热降温模块可以结合低热阻填充单元以及强冷循环单元的优势，结合布置在电缆的排管段中，可以有效地改善电缆周围散热条件或增加强制降温。
如图5所示，一种220千伏电缆动态增容方法，包括以下步骤：
S1：采集电缆基本数据、温度数据和电流数据；
S2：建立计算模型计算实时导体温度与载流量；
S3：预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
电缆基本数据包括导体绝缘单位长度的介质损耗、导体和金属套之间单位长度热阻、金属套和铠装之间内衬层单位长度热阻、电流外护层单位长度热阻、电缆金属套损耗相对于所有导体总损耗的比率、电缆铠装损耗相对于所有导体总损耗的比率等，便于后续计算模型计算实时导体温度与载流量。
温度数据包括光纤测温模块检测的电缆外表面温度和环境温度、点伏光栅模块测量的排管口电缆温度、热电偶模块检测的土壤温度等，便于后续计算模型计算实时导体温度与载流量。
通过本方法可以实时计算电缆导体温度和载流量，并预测电缆在加载任意动态载流量时电缆芯线温度的变化情况及加载某一应急负荷可持续的最长时间。
步骤S2包括以下步骤：
S21：建立计算模型计算实时导体温度与满负荷载流量；
S22：采用IEC-60287标准中定义的计算公式计算短时载流量；
S23：输出实时导体温度值与各个载流量值。
步骤S21中计算实时导体温度与载流量包括以下步骤：
S211：根据IEC-60287的热力学模型，结合光纤测温模块实时监测出的电缆表层温度以及护层电流模块实时监测出的电缆负荷电流，得到调整后的导体温升计算公式；
S212：通过调整后的导体温升计算公式反推出实时运行电流，即为电缆当前的满负荷载流量。
步骤S211中调整后的导体温升计算公式如下所示：
θc＝θo+Wd[0.5T1+n(T2+T3)]+I2RT1+nI2R(1+λ1)T2+nI2R(1+λ1+λ1)T3
式中，θc为导体温度，θo为表层温度，Wd为导体绝缘单位长度的介质损耗，T1为导体和金属套之间单位长度热阻，T2为金属套和铠装之间内衬层单位长度热阻，T3为电流外护层单位长度热阻，λ1为电缆金属套损耗相对于所有导体总损耗的比率，λ1为电缆铠装损耗相对于所有导体总损耗的比率，n为电缆中载有负荷的导体数。
实时运行电流公式通过调整后的导体温升计算公式反推，具体如下公式所示：
式中，T4为电缆表面和周围介质之间单位长度热阻。
所得到的的值即为电缆当前的100％满负荷载流量。
步骤S22中采用IEC-60287标准中定义的计算公式计算短时载流量，计算公式具体如下所示：
式中，x为电缆预加负荷系数，In为额定电流(使用满负荷载流量来计算)，t为短时负荷运行时间，τ为导线热时间常数。
应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
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