特種電纜載流量試驗
1. 試驗?zāi)康?/p>
合理地確定電纜的載流量，既要保證電纜的長期工作可靠性(即安全 壽命)，又充分發(fā)揮電纜的傳輸電能(電流)的能力，具有重大的技術(shù)意義 及經(jīng)濟意義。
電纜載流量試驗的目的在于：掌握電纜在實際敷設(shè)和運行條件下的 發(fā)熱及散熱變化規(guī)律；驗證理論公式(如熱力學(xué)基本公式的應(yīng)用條件與合 理性)；確定與載流量有關(guān)的基本參數(shù)(如熱阻系數(shù)、表面散熱系數(shù)等)；為 擬訂載流量標準，提供所需的各種計算方法及技術(shù)數(shù)據(jù)(如經(jīng)驗公式，簡 化公式，校正系數(shù)等)。
2. 試驗內(nèi)容
影響電線電纜載流量的因數(shù)較多，如：線路特性(如工作電壓、電流類 型、頻率、負荷因數(shù))；電線電纜的結(jié)構(gòu)(如導(dǎo)電線芯的結(jié)構(gòu)、芯數(shù)、絕緣材 料的種類、屏蔽層及內(nèi)外護層的結(jié)構(gòu)和材料、總外徑)；敷設(shè)條件(如空氣 中敷設(shè)、管道中敷設(shè)、直接埋地敷設(shè)、地下溝道中敷設(shè)、水底敷設(shè)等)；導(dǎo)電 線芯最高允許工作溫度和周圍環(huán)境條件(如空氣和土壤溫度、土壤的熱阻
系數(shù)、周圍熱源的鄰近效應(yīng))等。因此電線電纜的載流量試驗是一項長期 的基本研究工作，又是迫切需要的技術(shù)工作。研究試驗中涉及范圍很廣。
其中最基本的是研究電線電纜產(chǎn)品在通電
流后的溫升規(guī)律與散熱情況，通過大量試驗，得
出在典型情況下的最大允許載流量，供使用單
位合理應(yīng)用。
3 . 試驗方法
(l)單根空氣中架空水平敷設(shè)載流溫升試驗
①試樣樣品。選擇各種類型及規(guī)格的電纜
樣品，每根樣品長度為 l0m。
②環(huán)境條件的控制與調(diào)整。試驗應(yīng)在可控
的環(huán)境條件下模擬電線電纜在實際空氣中架空
敷設(shè)情況下的散熱規(guī)律，本試驗在特制的設(shè)備
(空氣敷設(shè)模擬試驗筒)中進行。
空氣敷設(shè)模擬試驗筒的工作容積為 2m x 2m
x l0m(長度) 。試驗筒兩端設(shè)有絕熱門，門頂上
有風道，一端為進風口，另一端為排風口，風源由
恒溫裝置供給。如需進行電線電纜在強迫冷卻
條件下的試驗時，可由風道接入所需的風源。試
驗筒內(nèi)有供安裝樣品的支架小車以及電源接線
端子等。試驗筒內(nèi)的空氣溫度可在 5 ~ 40℃范圍
內(nèi)調(diào)整，并在整個試驗期 間連續(xù)保持穩(wěn)定( ±
0 . 2℃) 。試驗筒內(nèi)各點空氣溫度相差不超過 ±
0 . 5℃ 。模擬試驗筒的結(jié)構(gòu)示意圖及溫度調(diào)節(jié)控 制系統(tǒng)原理圖見圖 22 - 2 及圖 22 - 3 。在標準條 件下空氣溫度調(diào)整到 25℃。
③樣品的敷設(shè)與安裝如圖 22 - 4 所示。
A 將樣品單根或多根安裝在試驗小車的支
架上。
B 分別在導(dǎo)電線芯中和外護層上敷設(shè) 5 對熱電偶，在試樣中部均勻 敷設(shè)，對導(dǎo)電線芯采用插入熱電偶法，而對外護層則將熱電偶先焊在一條 寬 3mm，厚 0 . 2mm 的薄銅帶上，再將銅帶緊貼間繞于樣品表面或用漆包線 扎緊熱電偶，對于鉛(鋁)包及鋼帶鎧裝處可將熱電偶直接焊上。
C 在試驗樣品兩端分別接上電流接線端和電位接線端(測導(dǎo)電線芯
直流電阻用)。
D 將小車推入試驗筒并與筒內(nèi)有關(guān)接
線(電流、電位和熱電偶)相連接。
④溫度的測量及記錄
A 采用 0. 05 級電位差計，利用熱電偶
進行溫度測量。熱電偶的冷端放在冰水中，
保持 0℃。
B 對于導(dǎo)體、鉛(鋁)護套還采用直流電
阻電橋配合 0. 5 級分流器(作為標準電阻)， 通過測量直流電阻來測量溫度。
C 采用電子電位差計( 1. 0 級)連續(xù)自
圖 22 - 4 試樣在試驗筒中 安放的情況
動記錄載流溫升曲線，并作為監(jiān)視試驗過程中試品表面和模擬試驗筒內(nèi) 空氣溫度的平衡穩(wěn)定。
⑤導(dǎo)電線芯的加熱方法
A 直流加熱；利用直流發(fā)電機組或其他直流電源。
通過 0. 5 級分流器測量直流電流值。
B 交流加熱：備有單相和三相加熱變壓器，利用調(diào)壓器調(diào)節(jié)其一次 電壓，以獲取所需的加熱電流。
采用 0. 2 級穿芯式電流互感器直接測量電流值。
加熱電流及電阻測量的線路見圖 22 - 5、圖 22 - 6 及圖 22 - 7。
圖 22 - 5 用直流發(fā)電機加熱線芯時測導(dǎo)體直流電阻 ⑥試驗程序
A 按試驗方案在模擬試驗筒中安裝敷設(shè)試樣。
B 調(diào)節(jié)試驗筒空氣溫度至 25℃，待試樣導(dǎo)電線芯溫度基本穩(wěn)定于 25℃時，測量導(dǎo)電線芯直流電阻值并記錄當時導(dǎo)電線芯和模擬試驗筒內(nèi) 熱電偶讀數(shù)。開啟電子電位差計，使其開始連續(xù)自動記錄載流溫升曲線 (包括環(huán)境溫度、樣品表面溫度)。
C 調(diào)節(jié)加熱電流至試驗值。
a . 通過導(dǎo)電線芯的電流值；
b . 導(dǎo)電線芯、外護層、試驗筒內(nèi)各熱電偶溫度的讀數(shù)；
c . 導(dǎo)電線芯的直流電阻值。
試樣溫度穩(wěn)定的標志是導(dǎo)電線芯和試樣表面溫度在 0 . 5h 內(nèi)的變化不 超過 0 . 5℃。
E 為了減少數(shù)據(jù)分散性(偶然誤差)，在正負極性下重復(fù)試驗次數(shù)各 不少于 3 次，每次測量相隔時間為1h。
在其他試驗電流值重復(fù)上述試驗，或在新的樣品上重復(fù)上述試驗。 G 對試驗數(shù)據(jù)進行整理和分析處理。
(2)直接埋地載流溫升試驗 試驗方法除環(huán)境條件不同外，基本與空 氣中敷設(shè)即在模擬筒中試驗相同。
直接埋地的環(huán)境條件：敷設(shè)在地面以下 0 .75m，仍以原土壤填進，待土 壤恢復(fù)其結(jié)構(gòu)特性后( 電纜溝內(nèi)土壤熱阻系數(shù)和周圍土壤熱阻系數(shù)相 同)，開始通電流試驗。
樣品三芯接成 Y 形，以三臺單相加熱變壓器供電，用電流互感器和電 流表監(jiān)視每一相電流。 電纜發(fā)熱功率用交流電位差計測量每相的電流、
電壓和相角，然后計算電纜發(fā)熱功率。
直接埋地電纜溫升穩(wěn)定時間很長，要特別注意氣溫的突然變化而產(chǎn) 生的影響。
4. 用探針法測量土壤的熱阻系數(shù)
(1)意義 土壤熱阻系數(shù)是計算土壤熱阻及電纜埋地敷設(shè)時允許載 流量的重要參數(shù)，它隨土壤成分、結(jié)構(gòu)、溫度的不同變化較大。為了正確 設(shè)計計算，測量土壤熱阻系數(shù)十分重要。探針法是一種測量土壤熱阻系 數(shù)的快速、方便而又準確的方法。
(2)探針結(jié)構(gòu) 主要由一根細長的不銹鋼管，管內(nèi)放入一根加熱絲及 三對熱電偶而成。
(3)探針法原理 探針長度大于其直徑 200 倍，可以看作一個無限長 線狀熱源。當其插入無限大的均勻土壤介質(zhì)中時，其熱傳導(dǎo)方程為
式中 w———探針單位長度的發(fā)熱量(W/cm)；
r ———探針內(nèi)半徑(cm)；
l ——— 時間(s)；
D = 1 ———土壤的播熱系數(shù)；
pT Cγ
pT ———土壤的熱阻系數(shù)(℃·cm/W)；
C ———土壤的比熱[W·s/(cm3 ·C)]；
γ———土壤的密度(g/cm3 )；
Ei ——— 指數(shù)積分函數(shù)的符號，是一個無窮級數(shù)。
當 l 足夠大時(5s 以上)，則可從 8(℃·cm/w)的簡化式中得
4r(82 - 81 ) 82 - 81
pT = l2 = 5 . 46 l2
wlg wlg
式中 82、81 ———相應(yīng)于時間 l2 及 l 1 時管壁處的溫度(℃)。
(4)探針的使用方法
②探針插入孔中，接好線路，調(diào)節(jié)電流至某一數(shù)值，加熱功率以 0 .4 ~ 0 .7w/cm 為宜。測量過程中溫度不要超過 l00℃，否則要降低功率重新測 量。按一定的時間間隔記錄探針內(nèi)某一熱電偶指示出的溫度隨時間的變 化；約經(jīng) 20min，溫度趨于穩(wěn)定，把所得數(shù)據(jù)繪于半對數(shù)坐標紙上，外推出 l00min 時的溫度。
根據(jù) l00min 及 l0min 之溫度差 m(℃)；加熱絲長度 l(cm)；探針總功 率 P(w)，即可按下式求出土壤熱阻系數(shù) pT
l ·m
pT = 5 . 46 P
