近十年非线性负荷和供非线性负荷的电缆比例快速攀升,在设计规划和城网改造时经常需要评估电缆温度和载流量。虽然在载流量评估领域前人做出了大量努力,但现有成果对于解决非线性负荷入网的电缆载流量评估问题尚有不足。本文选取我国快速增长的电动汽车充电负荷和高铁牵引负荷作为研究对象,分别分析其对中压电缆系统和高压电缆系统温度和载流量的影响。本文基于IEC60287标准建立谐波情况下的中高压电缆载流量计算方法,对非线性负荷采用傅里叶分解求取特征频率,进而各谐波次数下导体交流阻抗,金属护层损耗比率和铠装层比例。针对IEC60853没有考虑高铁负荷暂态特性的问题,本文改进了热路模型中导体发热功率的计算方法,以每个周波的发热功率建立导体温升曲线,进而求解一个时段内电缆导体的累积温升。本方法还考虑了护层环流损耗,将环流损耗折算为导体损耗比率。高压电缆线芯与护层的互感是计算金属护层比率的关键参数,过去的计算方法基于等效直径方法,没有考虑波纹形状。为提高感应参数的计算精度,本文采用毕奥-萨伐尔定律求解高压电缆线芯电流的磁感应强度,利用高斯定理求解波纹护套截面的磁通量,建立了环形纹和螺纹护套的参数方程,确定以相距为护套厚度的内外曲面作为磁通量面积分的边界,推导出线芯与波纹护套的互感和等效直径方法误差的解析公式,从理论上确定了等效直径方法的适用范围。以400、800、1200mm~2截面110 kV和220 kV高压电缆几何参数为算例计算,互感随压纹深度增大而减小。解析解与数值解一致,等效半径方法计算得到的近似解比解析解大0.09~0.14%。整数倍节距长电缆线路,环形纹和螺纹电缆互感相等,平滑护套电缆互感大于波纹护套。为避免电动汽车充电引起配网电缆过载,合理确定配电网电缆载流量,本文建立了数学模型定量分析电动汽车以3.3 kW和6.6 kW在高峰和避峰充电时,充电负荷对配电网电缆温度和热寿命的影响。该模型考虑了电动汽车充电的时间特性和谐波特性,以渗透率和谐波含量为参数构建了电动汽车充电功率和配电网电缆电流的数学方程,基于IEC 60287定量分析了谐波电流含量对电缆交流电阻、钢带屏蔽层磁滞和涡流损耗导致的电缆温升影响,进而建立电缆温度和热寿命间的数学关系。本模型在一城市配电网模型上进行了仿真分析,结果表明,在30%渗透率下,电动汽车充电行为提升了配网电缆温度26.19℃,若不计谐波影响,温升为20.89℃,电动汽车谐波对电动汽车充电行为引起的配电网电缆温升的贡献为20.17%;夏季6.6 kW高峰充电在30%渗透率下会引起配网电缆过载;低功率避峰充电策略配电网电缆温度最低,电缆寿命损失最小,用户充电费用最少。为减少重载电缆的运行风险,提升电缆通道的输送容量,优化电缆通道环境是非常重要的研究课题,但过去的研究主要集中在设计阶段。本文提出了已有电缆运行的排管通过新增电缆与重载电缆并联运行以降低重载电缆的温度的空排管选择问题。并改进了离散粒子群算法,将速度和位置更新函数矩阵化以适于求解空孔选择问题。方法应用于已有16根电缆运行的典型3×8排管。结果表明,分流可以将排管中电缆温度从92.0℃降低至45.3℃,降温效果显著。本文提出优化方法得到的最优方案和电力公司提出的就近敷设的方案相比,排管中最高温度电缆的导体温度低2.7℃。为了给供高铁负荷的高压电缆载流量计算模型提供数据输入,本文采用带电检测的试验方法研究了高铁牵引变一次侧交叉互联高压电缆系统三相线芯电流的时域变化规律和三相不平衡特性,并仿真分析了不平衡电流引起的护层感应电动势变化。结果表明,两个时间段内不平衡度最大值可达0.77,平均值为0.49;三相电流矢量和有效值最大可达24.22 A。仿真分析的结果表明,在三个时间点,等腰直角三角形排列方式护层感应电动势上升较小、正三角形排列有明显上升。平面排列方式下,三个时间点平衡电流产生的感应电动势比平衡电流情况分别大37%、22%和30%,建议在高铁供电电缆系统中尽量避免使用平面排列方式。为了定量分析高铁负荷产生的谐波和暂态特性对电缆载流量和温度的影响,本文采用快速傅里叶变换将实测的三个时间点的时域电流信号转化为谐波电流频谱。结果表明,谐波最大值为11.65%,平均值低于8%,以低次谐波为主;大截面的电缆载流量损失率相对于小截面更高,仿真中电缆载流量的损失的最大值为6.85%。通过24小时高铁负荷对高压温度的仿真分析得知,早上7:05分的244.15 A线芯电流引起的导体暂态温升仅有10.64℃,而下午17:25分有效值相同的线芯电流引起的导体暂态温升有35.16℃。暂态负荷对电缆温升的累积效应严重,设计供高铁牵引变的高压电缆截面时建议考虑。