[发明专利]柔性矿物绝缘电缆载流量的计算方法、验证装置及方法

说明书

本发明公开了一种柔性矿物绝缘电缆载流量的计算方法、验证装置及方法。本发明根据稳态热路模型，设计建立对云母带材和绕包带热阻系数的测量装置和方法；针对多层绕包的绝缘热阻，分析了气隙对热阻的影响，建立了云母带/气隙的串联热阻模型并对热阻进行了归一化处理，提出了填充系数和绕包等效半径的概念和计算方法，建立了多层绕包绝缘热阻的计算方法；分析了皱纹铜护套和成缆绕包层之间气隙对内护热阻的影响，提出的皱纹铜护套前后等效半径的计算方法，建立了由成缆绕包和气隙构成复合内护热阻的计算方法；设计建立了对载流量进行验证的实验装置，其具有结构简单、测试准确、操作方便的特点。

技术领域

本发明涉及低压耐火电缆设计制造的技术领域，更具体地讲，涉及一种柔性矿物绝缘电缆载流量的计算方法、验证装置及方法。

背景技术

近年来，民用建筑领域一系列火灾事故的发生，给国家和人民带来了严重的生命和财产损失，也引起了全社会对建筑防火的重视。电气火灾占据火灾事故的很大比例，而其中电线电缆是引起电气火灾的重要火灾源。

从防火的角度出发，对电线电缆提出三个层次的要求：(1)电缆在火灾情况下不延燃，火焰能自熄灭；(2)燃烧时少释放浓烟，尽量不释放有毒卤素气体；(3)在火灾产生的高温、振动、喷淋等严苛环境下能够坚持供电一段时间，保证重要的照明、广播、消防等系统正常工作。这三个层次要求分别对应阻燃电缆、低烟无卤电缆和耐火电缆，其中矿物绝缘电缆由金属和无机矿物质构成，不含有机材料，具有耐高温、不燃烧、无烟无卤的特点，是一种在火灾情况下安全等级最高的防火型电缆。

目前矿物绝缘电缆主要有两种：传统的氧化镁矿物绝缘电缆和新型柔性矿物绝缘电缆，两者的结构类似，都是在铜导体和皱纹铜护套之间填充矿物绝缘材料。其中，氧化镁矿物绝缘电缆填充的是氧化镁粉，而新型柔性矿物绝缘电缆则是绕包多层云母带。与传统的氧化镁矿物绝缘电缆相比，新型柔性矿物绝缘电缆具有制造工艺简单、不易吸潮、敷设安装简便等一系列优点，目前得到用户和制造厂家的大规模推广应用。

但是，目前仍然缺乏对柔性矿物绝缘电缆载流量计算方法的研究，严重影响了客户选型和产品的推广应用，造成这一问题的原因主要有三个方面：(1)柔性矿物绝缘电缆采用多层绕包的绝缘结构，无法套用挤包绝缘的计算公式计算绝缘热阻；(2)目前对绕包用合成云母带的研究主要集中在高温绝缘性能方面，缺乏热传导方面的研究和相关数据；(3)柔性矿物绝缘电缆中很大一部分采用裸铜护套，难于计算外部空气热阻。

因此，有必要提供一种柔性矿物绝缘电缆载流量的计算方法、验证装置及方法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种针对柔性矿物绝缘电缆的载流量计算方法并提供对所计算的载流量进行验证的装置和方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种柔性矿物绝缘电缆载流量的计算方法，所述计算方法包括以下步骤：

A、计算在导体外绕包多层云母带后形成的绝缘线芯的绝缘层热阻T₁：采用热阻归一化原理对由绕包在导体外的云母带层和云母带层中的气隙组成的多层热阻复合模型进行简化并根据云母带层与气隙的体积占比将云母带层和气隙分别归并到绝缘线芯内层和绝缘线芯外层，分别计算云母带层和气隙的热阻并将所述云母带层和气隙的热阻相加得到绝缘层热阻T₁，根据式1计算得到所述绝缘层热阻T₁：

式中，为云母带的热阻系数，K*m/W；为已知的气隙热阻系数，K*m/W；R₁为导体的半径，m；R₂为云母带层的等效半径，m；R₃为绝缘层的半径，m；

根据式2计算得到所述云母带层的等效半径R₂：

式中，η为云母带的填充系数；