随着城市电网的快速发展,电力电缆因其独有优势在输配电领域中得到了广泛的应用。在电缆安全运行的前提下,应尽可能实时监测电缆导体温度的变化,使电缆输送容量得到充分的利用。因电缆敷设方式多样,其温度场受多种因素的影响,对于集群敷设的直埋电缆,周围土壤对温度场的影响尤为显著,对土壤部分正确建模具有很高的工程实用价值。现有的温度场计算方法中,有限元法可实现温度场的精确计算,但耗时较长;IEC标准无法用于电缆暂态温度的精确计算。本文以单回路直埋电缆热路模型为基础,分析了电缆稳态温度及暂态温升,并以有限元法进行验证,克服了传统热路模型无法计算集群敷设电缆暂态温度的缺点,最终实现电缆在恒定负荷和变负荷下的的动态增容计算,使得电缆输送能力得到充分利用。首先,采用IEC-60287标准对电缆各层损耗进行计算,结合电缆温度场控制方程和边界条件,使用COMSOL有限元仿真法分析了环境温度、电缆埋深、相间距、土壤热阻系数、外部热源和回填土对电缆温度场的影响,给出了降低缆芯温度的合理建议。其次,将电缆热路模型与土壤梯形分层模型结合,新模型可快速准确计算电缆稳态温度和暂态温度,并通过有限元法验证了模型的正确性。新模型将热路模型的应用范围由单根电缆拓展到了集群敷设,即模型考虑了电缆间互热效应的影响。最后,将新模型应用到了电缆的动态增容计算,分别就恒定负荷和周期性日负荷进行了动态增容计算,计算得到不同应急负荷下的可增容时间,为电力调度提供参考。综上,应用热路模型可快速准确地计算直埋集群敷设电缆缆芯温度,进而可获得导体的温升曲线,并以此为依据进行电缆动态增容,保障电缆运行的经济性和可靠性。