[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

摘要

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。

主权项

1.一种柔性矿物绝缘电缆载流量的计算方法，其特征在于，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；根据式3计算得到所述云母带的填充系数η：式中，m为单位长度单根绝缘线芯中云母带的重量，kg；ρ为云母带的密度，kg/m3；B、计算n根绝缘线芯成缆后绕包绕包带并包覆皱纹铜护套后形成的缆芯的内护层热阻T2，根据式4计算得到所述内护层热阻T2，其中，1≤n≤5：式中，为绕包带的热阻系数，K*m/W；R₄为成缆半径，m；R₅为成缆绕包后的半径，m；R₆为皱纹铜护套的内等效半径且R₆＝R₅+0.5H，m；H为皱纹铜护套的波谷与波峰之间的轧纹深度，m；C、计算由缆芯形成的电缆的外护层热阻T3：当所述缆芯外无外护套时，外护层热阻T3为0；当所述缆芯外挤包有外护套时，根据式5计算得到所述外护层热阻T3：式中，为外护套的热阻系数，K*m/W；R₇为皱纹铜护套的外等效半径且R₇＝R₅+0.5H+δ，δ为皱纹铜护套的厚度，m；R₈为电缆的半径，m；D、计算电缆敷设于静止空气中的外部热阻T4，根据式6计算得到所述外部热阻T4：式中，h为散热系数，W/m2K5/4；De为电缆的外径，m，其中，当所述缆芯外无外护套时，De为2R7，当所述缆芯外挤包有外护套时，De为2R8；ΔθS为电缆表面相对环境的温升，K；E、计算柔性矿物绝缘电缆的载流量，根据式7计算得到所述柔性矿物绝缘电缆中单根导体流过的理论载流量In：式中，θc为导体最高额定温度，K；θ0为环境温度，K；R为在导体最高额定温度下导体单位长度的交流电阻，Ω/m；T1为绝缘层热阻，K·m/W；T2为内护层热阻，K·m/W；T3为外护层热阻，K·m/W；T4为外部热阻，K·m/W。