特种电缆载流量试验
1. 试验目的
合理地确定电缆的载流量，既要保证电缆的长期工作可靠性(即安全 寿命)，又充分发挥电缆的传输电能(电流)的能力，具有重大的技术意义 及经济意义。
电缆载流量试验的目的在于：掌握电缆在实际敷设和运行条件下的 发热及散热变化规律；验证理论公式(如热力学基本公式的应用条件与合 理性)；确定与载流量有关的基本参数(如热阻系数、表面散热系数等)；为 拟订载流量标准，提供所需的各种计算方法及技术数据(如经验公式，简 化公式，校正系数等)。
2. 试验内容
影响电线电缆载流量的因数较多，如：线路特性(如工作电压、电流类 型、频率、负荷因数)；电线电缆的结构(如导电线芯的结构、芯数、绝缘材 料的种类、屏蔽层及内外护层的结构和材料、总外径)；敷设条件(如空气 中敷设、管道中敷设、直接埋地敷设、地下沟道中敷设、水底敷设等)；导电 线芯最高允许工作温度和周围环境条件(如空气和土壤温度、土壤的热阻
系数、周围热源的邻近效应)等。因此电线电缆的载流量试验是一项长期 的基本研究工作，又是迫切需要的技术工作。研究试验中涉及范围很广。
其中最基本的是研究电线电缆产品在通电
流后的温升规律与散热情况，通过大量试验，得
出在典型情况下的最大允许载流量，供使用单
位合理应用。
3 . 试验方法
(l)单根空气中架空水平敷设载流温升试验
①试样样品。选择各种类型及规格的电缆
样品，每根样品长度为 l0m。
②环境条件的控制与调整。试验应在可控
的环境条件下模拟电线电缆在实际空气中架空
敷设情况下的散热规律，本试验在特制的设备
(空气敷设模拟试验筒)中进行。
空气敷设模拟试验筒的工作容积为 2m x 2m
x l0m(长度) 。试验筒两端设有绝热门，门顶上
有风道，一端为进风口，另一端为排风口，风源由
恒温装置供给。如需进行电线电缆在强迫冷却
条件下的试验时，可由风道接入所需的风源。试
验筒内有供安装样品的支架小车以及电源接线
端子等。试验筒内的空气温度可在 5 ~ 40℃范围
内调整，并在整个试验期 间连续保持稳定( ±
0 . 2℃) 。试验筒内各点空气温度相差不超过 ±
0 . 5℃ 。模拟试验筒的结构示意图及温度调节控 制系统原理图见图 22 - 2 及图 22 - 3 。在标准条 件下空气温度调整到 25℃。
③样品的敷设与安装如图 22 - 4 所示。
A 将样品单根或多根安装在试验小车的支
架上。
B 分别在导电线芯中和外护层上敷设 5 对热电偶，在试样中部均匀 敷设，对导电线芯采用插入热电偶法，而对外护层则将热电偶先焊在一条 宽 3mm，厚 0 . 2mm 的薄铜带上，再将铜带紧贴间绕于样品表面或用漆包线 扎紧热电偶，对于铅(铝)包及钢带铠装处可将热电偶直接焊上。
C 在试验样品两端分别接上电流接线端和电位接线端(测导电线芯
直流电阻用)。
D 将小车推入试验筒并与筒内有关接
线(电流、电位和热电偶)相连接。
④温度的测量及记录
A 采用 0. 05 级电位差计，利用热电偶
进行温度测量。热电偶的冷端放在冰水中，
保持 0℃。
B 对于导体、铅(铝)护套还采用直流电
阻电桥配合 0. 5 级分流器(作为标准电阻)， 通过测量直流电阻来测量温度。
C 采用电子电位差计( 1. 0 级)连续自
图 22 - 4 试样在试验筒中 安放的情况
动记录载流温升曲线，并作为监视试验过程中试品表面和模拟试验筒内 空气温度的平衡稳定。
⑤导电线芯的加热方法
A 直流加热；利用直流发电机组或其他直流电源。
通过 0. 5 级分流器测量直流电流值。
B 交流加热：备有单相和三相加热变压器，利用调压器调节其一次 电压，以获取所需的加热电流。
采用 0. 2 级穿芯式电流互感器直接测量电流值。
加热电流及电阻测量的线路见图 22 - 5、图 22 - 6 及图 22 - 7。
图 22 - 5 用直流发电机加热线芯时测导体直流电阻 ⑥试验程序
A 按试验方案在模拟试验筒中安装敷设试样。
B 调节试验筒空气温度至 25℃，待试样导电线芯温度基本稳定于 25℃时，测量导电线芯直流电阻值并记录当时导电线芯和模拟试验筒内 热电偶读数。开启电子电位差计，使其开始连续自动记录载流温升曲线 (包括环境温度、样品表面温度)。
C 调节加热电流至试验值。
a . 通过导电线芯的电流值；
b . 导电线芯、外护层、试验筒内各热电偶温度的读数；
c . 导电线芯的直流电阻值。
试样温度稳定的标志是导电线芯和试样表面温度在 0 . 5h 内的变化不 超过 0 . 5℃。
E 为了减少数据分散性(偶然误差)，在正负极性下重复试验次数各 不少于 3 次，每次测量相隔时间为1h。
在其他试验电流值重复上述试验，或在新的样品上重复上述试验。 G 对试验数据进行整理和分析处理。
(2)直接埋地载流温升试验 试验方法除环境条件不同外，基本与空 气中敷设即在模拟筒中试验相同。
直接埋地的环境条件：敷设在地面以下 0 .75m，仍以原土壤填进，待土 壤恢复其结构特性后( 电缆沟内土壤热阻系数和周围土壤热阻系数相 同)，开始通电流试验。
样品三芯接成 Y 形，以三台单相加热变压器供电，用电流互感器和电 流表监视每一相电流。 电缆发热功率用交流电位差计测量每相的电流、
电压和相角，然后计算电缆发热功率。
直接埋地电缆温升稳定时间很长，要特别注意气温的突然变化而产 生的影响。
4. 用探针法测量土壤的热阻系数
(1)意义 土壤热阻系数是计算土壤热阻及电缆埋地敷设时允许载 流量的重要参数，它随土壤成分、结构、温度的不同变化较大。为了正确 设计计算，测量土壤热阻系数十分重要。探针法是一种测量土壤热阻系 数的快速、方便而又准确的方法。
(2)探针结构 主要由一根细长的不锈钢管，管内放入一根加热丝及 三对热电偶而成。
(3)探针法原理 探针长度大于其直径 200 倍，可以看作一个无限长 线状热源。当其插入无限大的均匀土壤介质中时，其热传导方程为
式中 w———探针单位长度的发热量(W/cm)；
r ———探针内半径(cm)；
l ——— 时间(s)；
D = 1 ———土壤的播热系数；
pT Cγ
pT ———土壤的热阻系数(℃·cm/W)；
C ———土壤的比热[W·s/(cm3 ·C)]；
γ———土壤的密度(g/cm3 )；
Ei ——— 指数积分函数的符号，是一个无穷级数。
当 l 足够大时(5s 以上)，则可从 8(℃·cm/w)的简化式中得
4r(82 - 81 ) 82 - 81
pT = l2 = 5 . 46 l2
wlg wlg
式中 82、81 ———相应于时间 l2 及 l 1 时管壁处的温度(℃)。
(4)探针的使用方法
②探针插入孔中，接好线路，调节电流至某一数值，加热功率以 0 .4 ~ 0 .7w/cm 为宜。测量过程中温度不要超过 l00℃，否则要降低功率重新测 量。按一定的时间间隔记录探针内某一热电偶指示出的温度随时间的变 化；约经 20min，温度趋于稳定，把所得数据绘于半对数坐标纸上，外推出 l00min 时的温度。
根据 l00min 及 l0min 之温度差 m(℃)；加热丝长度 l(cm)；探针总功 率 P(w)，即可按下式求出土壤热阻系数 pT
l ·m
pT = 5 . 46 P
