專(zhuān)利名稱(chēng)：具有低熱阻系數(shù)的組合物和鋪設(shè)輸送電能的地下電纜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)地下電纜連接的用于輸送電能的系統(tǒng)。
特別地，本發(fā)明涉及鋪設(shè)電纜的方法和具有低熱阻系數(shù)的用于鋪設(shè)輸送電能的地下電纜的電纜溝填充物。
更特別地，本發(fā)明涉及要設(shè)置在電纜或該系統(tǒng)的部分(如設(shè)在地下的系統(tǒng)連接點(diǎn))周?chē)膮^(qū)域的惰性填充物的應(yīng)用。
電流在電纜內(nèi)的流動(dòng)產(chǎn)生熱量。若設(shè)置在電纜周?chē)奶畛湮锞哂懈叩臒嶙柘禂?shù)而不能達(dá)到滿(mǎn)意的散熱，這導(dǎo)致電纜的溫度升高。
電纜的溫度升高超過(guò)電纜所容許的限度導(dǎo)致電纜的過(guò)早老化，電纜可能隨之失效。
因此，安裝輸送電能的系統(tǒng)要求采用具有低熱阻系數(shù)的填充物，它使電纜不會(huì)達(dá)到高的溫度并能夠承受較高的電流負(fù)荷。
通常，在實(shí)際鋪設(shè)地下電纜時(shí)，在土壤里挖出一條溝，在溝底準(zhǔn)備一層通常由砂組成的填充物床層。采用帶有振動(dòng)板的機(jī)械設(shè)備將該材料床層壓緊。然后將電纜鋪設(shè)在該床層上面。鋪設(shè)完電纜后，在它們的上面再設(shè)置一層同樣的填充物，對(duì)這層同樣進(jìn)行機(jī)械壓緊。電纜溝的填充通過(guò)采用惰性石料(quarried material)完成。除非在一些罕見(jiàn)的場(chǎng)合，如原始地面特別適合散熱要求，或在所說(shuō)的原始土壤必須復(fù)原的場(chǎng)合(如對(duì)農(nóng)用土壤)，石料通常在現(xiàn)場(chǎng)或附近獲得。
以往，采用惰性填充材料(砂)作為電纜周?chē)畛湮锏淖龇ň唧w用于防止原始地面里存在的尖利石頭引起對(duì)電纜包衣的損害。由此，認(rèn)識(shí)到所說(shuō)的材料的傳熱的重要性，因此，注意力轉(zhuǎn)移到尋找更為合適的填充物，另外考慮到填充物的穩(wěn)定性、流態(tài)化和保濕性。
K.Mochlinski的論文″Assessment of the influence of soilthermal resistivity on the ratings of distribution cables″，Proc.IEE，Vol.123，No.1，January 1976，描述了不同類(lèi)型地面的熱行為。特別地，這一論文公開(kāi)了，含有大量具有粉砂粒徑的物質(zhì)的砂要求高于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際所能提供的高水分百分?jǐn)?shù)以最優(yōu)壓緊，因此限制了它的應(yīng)用。
美國(guó)專(zhuān)利4,177,078公開(kāi)了采用包括土壤、含有粘土混合物的穩(wěn)定劑以及分散劑的組合物。
美國(guó)專(zhuān)利3,719,511公開(kāi)了采用包括與水泥填充物如卜特蘭水泥(Portland cement)混合的砂、礫石和大大小小的石頭并含有潤(rùn)滑劑如燃料油的組合物。
美國(guó)專(zhuān)利4,482,271和4,925,493公開(kāi)了采用包括土壤和蠟的組合物。
美國(guó)專(zhuān)利4,050,261、4,062,195和4,050,258公開(kāi)了采用包括卜特蘭水泥、集料(aggregates)以及來(lái)自煤燃燒的煤灰(飛灰)的組合物。
美國(guó)專(zhuān)利4,361,661公開(kāi)了采用包括砂和含有無(wú)機(jī)細(xì)顆粒填充物的有機(jī)粘合劑的組合物。
F.Donazzi，E.Occhini和A.Seppi的論文″Soil thermal andhydrological characteristics in designing underground cables″，Proc.IEE，Vol.126，No.6，June 1979，描述了采用所選擇的具有優(yōu)化粒度分布(這提供高密度因而提供小的有孔度)的砂。
根據(jù)本發(fā)明，本申請(qǐng)人已發(fā)明了一種用作電纜溝填充物的組合物，它具有高的熱導(dǎo)率、高的保濕度和高的熱穩(wěn)定性。
本發(fā)明的第一個(gè)方面涉及鋪設(shè)設(shè)置在溝內(nèi)的電纜的方法，它包括以下步驟--移除原始土壤以準(zhǔn)備所說(shuō)的溝；--在所說(shuō)的溝內(nèi)設(shè)置第一層第一組合物；--在所說(shuō)的第一層上面設(shè)置所說(shuō)的電纜；--在所說(shuō)的電纜上面設(shè)置第二層所說(shuō)的第一組合物；--在所說(shuō)的第二層上面設(shè)置由第二組合物形成的第三層以填充所說(shuō)的溝；其特征在于所說(shuō)的第一組合物包括60-90％重量的碎砂；4-15％重量的粉砂；2-12％重量的水泥；4-15％重量的水。
特別地，所說(shuō)的第一層、第二層和第三層的至少一層被機(jī)械壓緊。
優(yōu)選地，所說(shuō)的第一和第二層的干態(tài)密度大于1.6g/cm3。
本發(fā)明的第二個(gè)方面涉及鋪設(shè)設(shè)置在溝內(nèi)的電纜的方法，它包括以下步驟--移除原始土壤以準(zhǔn)備所說(shuō)的溝；--在所說(shuō)的溝內(nèi)設(shè)置第一層第一組合物；--在所說(shuō)的第一層上面設(shè)置所說(shuō)的電纜；--在所說(shuō)的電纜上面設(shè)置第二層所說(shuō)的第一組合物；--在所說(shuō)的第二層上面設(shè)置由第二組合物形成的第三層以填充所說(shuō)的溝；其特征在于所說(shuō)的第一組合物包括碎砂、粉砂、水泥和水，并具有小于或等于0.8K*m/W的熱阻。
本發(fā)明的第三個(gè)方面涉及一種具有低熱阻系數(shù)的組合物，它包括60-90％重量的具有預(yù)定粒度的碎砂；4-15％重量的粉砂；2-12％重量的水泥；4-15％重量的水。
優(yōu)選地，本發(fā)明涉及一種組合物，它包括70-80％重量的具有預(yù)定粒度的碎砂；8-12％重量的粉砂；4-8％重量的水泥；8-12％重量的水。
更優(yōu)選地，本發(fā)明涉及一種組合物，它包括
75％重量的具有預(yù)定粒度的碎砂；10％重量的粉砂；5％重量的水泥；10％重量的水。
這種組合物的特征在于所說(shuō)的砂是硅砂。
優(yōu)選地，碎砂的粒度范圍在0.063mm到3.15mm。
優(yōu)選地，粉砂的粒度范圍在0.002mm到0.063mm。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，惰性碎砂和粉砂的混合物的粒度分布范圍從Yu＝-0.0649*x6+1.5817*x5-14.403*x4+63.887*x3-148.32*x2+177.94*x+5.1358到Y(jié)1＝-1.9512*x4+13.836*x3-34.44*x2+63.498*x+1.2669在此，Yu表示尺寸以mm計(jì)為x的材料的重量百分比的上限，Y1表示尺寸以mm為x的材料的重量百分比的下限。
該組合物所能達(dá)到的熱阻小于或等于0.8K*m/W。
優(yōu)選采用普索蘭型(Pozzolan type)水泥。
本發(fā)明的第四個(gè)方面涉及一種通過(guò)設(shè)置在溝內(nèi)的電纜輸送電能的系統(tǒng)，所說(shuō)的溝包括--一層第一組合物；--所說(shuō)的電纜埋置在所說(shuō)的第一層內(nèi)；--設(shè)置在所說(shuō)的第一層上面的一層第二組合物；其特征在于所說(shuō)的第一組合物包括60-90％重量的具有預(yù)定粒度的碎砂；4-15％重量的粉砂；2-12％重量的水泥；4-15％重量的水。
參考附圖，由以下的描述可獲得進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。其中，


圖1表示根據(jù)本發(fā)明的材料的聚集圖(aggregation diagram)；圖2表示所考慮的四種砂的粒度的變化，以及根據(jù)本發(fā)明的砂的粒度變化的上限和下限。
圖3表示與水泥和水混合的樣品的熱阻系數(shù)對(duì)時(shí)間的測(cè)量結(jié)果。
圖4a和4b表示測(cè)試設(shè)備的示意圖。
圖5表示測(cè)試設(shè)備的溝的示意圖。
圖6表示測(cè)試年份里所考察的填充物的測(cè)定的熱阻系數(shù)變化以及年度降雨量的變化。
根據(jù)本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)具有低熱阻系數(shù)的填充物的組合物包括60-90％重量的具有預(yù)定粒度的碎砂；4-15％重量的粉砂；2-12％重量的水泥；4-15％重量的水。
優(yōu)選包括70-80％重量的具有預(yù)定粒度的碎砂；8-12％重量的粉砂；4-8％重量的水泥；8-12％重量的水。
更優(yōu)選地包括75％重量的具有預(yù)定粒度的碎砂；10％重量的粉砂；5％重量的水泥；10％重量的水。
上述各成分的重量百分比可在上述范圍內(nèi)變化，例如，根據(jù)鋪設(shè)時(shí)所遇到的當(dāng)?shù)貤l件變化，同時(shí)保持它們的優(yōu)勢(shì)。例如，對(duì)于電纜鋪設(shè)在埋置于組合物內(nèi)的管道里的情形，水泥的百分比可接近上限，此時(shí)不需要為回收電纜而將填充物打碎。
例如，采用低百分比(低于4％)的粉砂不能達(dá)到所期望的結(jié)果，而高百分比(高于15％)阻礙了滿(mǎn)意的壓緊。
由于砂的費(fèi)用低和良好的熱導(dǎo)率，它組成填充物的主要成分。因帶有尖角的尖利顆粒(它們提供良好的固有壓縮性)的存在，由于壓縮性的特定特性，所以?xún)?yōu)選硅石組合物的碎砂。此外，進(jìn)一步的機(jī)械壓緊使得能夠達(dá)到至少1.8g/cm3的干態(tài)密度。
代替硅砂，填充物可以由含有不同材料(石灰石、石英、長(zhǎng)石等)的砂制造，在自然界得到或人工制造。
為了本發(fā)明的目的，術(shù)語(yǔ)“碎砂”表示(惰性物質(zhì)的)材料的級(jí)分，粒度范圍在0.063mm到3.15mm之間。
為了本發(fā)明的目的，術(shù)語(yǔ)“粉砂”表示(惰性物質(zhì)的)材料的級(jí)分，粒度范圍在0.002mm到0.063mm之間。
根據(jù)本發(fā)明，含有粉砂和碎砂的惰性物質(zhì)優(yōu)選具有處于下表1所示數(shù)值之間的粒度分布(也如圖2所示)，并由以下的粒度曲線表示上限曲線YuYu＝-0.0649*x6+1.5817*x5-14.403*x4+63.887*x3-148.32*x2+177.94*x+5.1358下限曲線Y1Y1＝-1.9512*x4+13.836*x3-34.44*x2+63.498*x+1.2669在此，Yu和Y1分別表示材料的重量百分比的上限和下限，x表示材料的尺寸，單位為mm。
該粒度基于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試并取決于具有高壓縮性和保濕性的必要性。參考上述引用的F.Donazzi等的論文，可得到更詳細(xì)的描述。
表1
表1表示對(duì)于相應(yīng)篩子(篩)的篩孔尺寸，所有篩下材料的較小尺寸部分直至與該篩子的篩孔尺寸相等的尺寸的顆粒的百分比。因此，百分比表示尺寸在兩個(gè)連續(xù)篩子的篩孔尺寸之間的所有級(jí)分的砂的累積值。
形成粉砂的材料可得自與形成砂的主要級(jí)分的材料不同的材料，當(dāng)砂含粉砂百分比低時(shí)向砂中加入形成粉砂的材料。粉砂在混合物中的作用是降低混合物的孔隙率，使填充物有良好的壓縮性并防止水的擴(kuò)散。粉砂的粒度為不干擾加到混合物中的水泥的粘合作用，因此能夠使填充物具有良好的粘合作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于具有低于天然土壤的濕含量的臨界溫含量(低于該值會(huì)發(fā)生干化)的材料，相當(dāng)顯著地延長(zhǎng)保濕時(shí)間，從而阻止了濕分遷移現(xiàn)象及隨之而來(lái)的電纜熱不穩(wěn)定性的發(fā)生，即使在長(zhǎng)期的干燥天氣下也如此。當(dāng)采用基于粘土、膨潤(rùn)土或灰的填充物時(shí)，得不到這種特性。
對(duì)此，一個(gè)原因是含粘土的組合物若失水則易于顯著開(kāi)裂。這種特點(diǎn)與可能的浸濾--下雨天氣里在暢水土內(nèi)所有小尺寸顆粒共有的一種特征--一起，被認(rèn)為是消極的。
灰分作為填充物的流化劑用于促進(jìn)材料的填充和自壓縮；另一方面，它們由于低的導(dǎo)熱能力而受到負(fù)評(píng)價(jià)。
水泥的作用是固結(jié)時(shí)通過(guò)在各種顆粒之間產(chǎn)生機(jī)械交聯(lián)形成熱結(jié)合。但其用量為如果要求維修時(shí)，要使電纜能不受損傷地回收。特別是對(duì)于電纜鋪設(shè)在管道內(nèi)的場(chǎng)合，換句話說(shuō)，在不必毀壞填充物就能回收電纜的場(chǎng)合，添加的水泥的百分比可增加，由此使填充物更密實(shí)而更適合其目的。
水的作用是使水泥能夠固結(jié)并潤(rùn)滑混合物，提高鋪設(shè)時(shí)的壓縮性；如此一來(lái)，所得的混合物具有良好的固有密度，它可通過(guò)機(jī)械壓縮而得到提高。
本申請(qǐng)人認(rèn)為混合物中的水泥開(kāi)始時(shí)促進(jìn)砂粒的滑動(dòng)性。由于土壤與硅石組合物的擠壓，砂粒帶有銳邊。這種滑動(dòng)導(dǎo)致砂粒高度壓縮。其后，水泥作為粘合劑，在顆粒的銳邊之間形成機(jī)械交聯(lián)。在這種結(jié)構(gòu)內(nèi)，混合物中含有的水被封閉在顆粒之間的空隙內(nèi)，大部分水被所含有的粉砂吸收。因此，粉砂起到重要的作用，完善了組合物的保水能力。粉砂所起的作用也可通過(guò)采用粘土來(lái)實(shí)現(xiàn)，粘土也具有吸收大量水的能力。但與粉砂不同，在水存在下粘土顯著膨脹，阻礙了水泥在材料中形成合適的熱交聯(lián)。這導(dǎo)致材料的熱阻增加。圖1表示根據(jù)本發(fā)明的材料的聚集圖，其中水泥所形成的“熱交聯(lián)”以黑色表示，砂粒以白色表示，粉砂和水以斑紋白色表示。
在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)按這種方法配制的材料進(jìn)行了研究，開(kāi)始時(shí)無(wú)水泥以確定其優(yōu)化粒度特征。
實(shí)驗(yàn)室測(cè)試所用的填充混合物由不同類(lèi)型的含粉砂的砂制造，即a)采用Brembate(BG)″Nuova Demi″采石場(chǎng)的砂制造的混合物，具有非理想粒度，干態(tài)密度為1.6g/cm3。
b)采用Brembate(BG)″Nuova Demi″采石場(chǎng)的砂制造的混合物，具有理想粒度，干態(tài)密度為1.8g/cm3。
c)采用Brescia的″San Polo″采石場(chǎng)的砂制造的混合物，具有接近或超出優(yōu)化粒度的下限的粒度，干態(tài)密度為1.8g/cm3。
d)采用Brescia的″San Polo″采石場(chǎng)的砂制造的混合物，與細(xì)砂混合并具有接近或超出理想粒度的上限的粒度，干態(tài)密度為1.6g/cm3。
上述砂a、b、c、d的粒度與砂的優(yōu)選粒度的下限(Inf)和上限(Sup)一起示于圖2。水平軸表示顆粒的大小，單位mm；豎直軸表示顆粒的重量百分比(％)。
為了本發(fā)明的目的，“理想粒度”表示處于表1所限定的范圍內(nèi)的優(yōu)選粒度，因此處于圖2的下曲線和上曲線之間。
所考慮的砂具有四種不同的粒度變化。混合物a)的粒度變化位于兩個(gè)限度之間的中央(在顆位尺寸的低值域中)，而在顆粒尺寸高值域中則超過(guò)上限；混合物b)的粒度在兩個(gè)限度曲線之間的中央，而其他兩種砂c)和d)的變化則接近或超出下曲線和上曲線的限度。
干態(tài)密度可通過(guò)采用下式由(濕)填充物的密度推算δs＝(δux100)/(U％+100)
在此，δs為填充物的干態(tài)密度，δu為填充物的密度，U％為填充物的百分濕含量。
經(jīng)過(guò)這種方法所選擇的砂隨后與優(yōu)選為普索蘭型的水泥及水混合，所述水泥重量百分比為5％、水重量百分比為10％。也可以采用卜特蘭型水泥，但這會(huì)形成比采用普索蘭水泥形成的填充物更難于破裂的填充物。
通過(guò)這種方法制造的混合物被用來(lái)制造樣品(樣品直徑約20cm，高約30cm)，對(duì)其進(jìn)行機(jī)械壓縮以保持與以前相同的壓縮程度。
此后進(jìn)行下面的測(cè)量。
1.測(cè)量混合物的干態(tài)熱阻系數(shù)。
2.測(cè)量與水混合后一天的含水混合物的熱阻系數(shù)。
3.測(cè)量與水混合后三天的含水混合物的熱阻系數(shù)。
4.測(cè)量與水混合后七天的含水混合物的熱阻系數(shù)。
5.測(cè)量與水混合后十四天的含水混合物的熱阻系數(shù)。
6.測(cè)量與水混合后二十八天的含水混合物的熱阻系數(shù)。
7.測(cè)量混合后二十八天、隨后在80℃下干燥三天的混合物的熱阻系數(shù)。
8.測(cè)量混合后二十八天、隨后在80℃下干燥三天、其后重新濕化到10％水含量的混合物的熱阻系數(shù)。
9.對(duì)上述測(cè)試?yán)锇l(fā)現(xiàn)的具有最好性能的混合物(具有配方b)混合物)進(jìn)行熱梯度下的水分遷移測(cè)試。
10.對(duì)上述樣品(具有配方b)混合物)進(jìn)行保濕測(cè)試。測(cè)定結(jié)果由下面的表和圖表示。
組合物的熱阻系數(shù)主要依賴(lài)于其密度、濕含量及各組分的大小和分布。熱阻系數(shù)定義為在邊長(zhǎng)為1米的立方體的相對(duì)兩面之間通過(guò)一瓦(一焦耳/秒)熱功率時(shí)產(chǎn)生的溫度差，單位為K*m/W。例如石英的熱阻系數(shù)大約為0.1K*m/W，靜水的熱阻系數(shù)為1.65K*m/W，靜止空氣的熱阻系數(shù)為40K*m/W。
第一次測(cè)試結(jié)果以及相對(duì)密度示于表2。
表2
混合物a)、b)、c)和d)的樣品的熱阻系數(shù)測(cè)試(測(cè)試2到8)以圖的形式繪于圖3，其中經(jīng)過(guò)的天數(shù)以水平軸表示，熱阻系數(shù)以豎直軸表示。
應(yīng)注意到，在粒度的低值域內(nèi)具有相同的組成、但壓縮程度不同的混合物a)和b)具有穩(wěn)定的熱阻系數(shù)值。具有較大壓縮度的混合物b)也具有低的熱阻系數(shù)值?；旌衔颿)和d)的熱阻系數(shù)值不如混合物a)和b)的熱阻系數(shù)值穩(wěn)定。
基于這些結(jié)果，混合物b)、c)和d)被選取以便進(jìn)行后續(xù)的水分遷移和保溫測(cè)試(測(cè)試9和10)。
混合物a)由于具有高的熱阻系數(shù)而被舍棄。
這些測(cè)量的結(jié)果示于表3。測(cè)量按以下方式進(jìn)行。
對(duì)每一類(lèi)型的混合物，采用兩個(gè)相等尺寸、密度和濕含量的樣品進(jìn)行測(cè)試。
對(duì)一個(gè)樣品取斷面，使得能夠在表3所示的各點(diǎn)即頂部、中部、底部和側(cè)面的點(diǎn)測(cè)試濕含量。測(cè)量結(jié)果以原始測(cè)量結(jié)果形式示于表3。
第二個(gè)樣品用于進(jìn)行水分遷移測(cè)試，這通過(guò)采用具有加熱板(頂板)和冷卻板(底板)的水密立式容器來(lái)進(jìn)行。該測(cè)試的要點(diǎn)是在2℃/厘米的熱梯度下實(shí)施一周。此后，以與第一個(gè)樣品相同的方式對(duì)樣品取斷面并測(cè)量溫含量這些結(jié)果在表3中以最終測(cè)量結(jié)果表示。
表3
表3的結(jié)果表明樣品b)中未發(fā)現(xiàn)溫含量的顯著變化，而其它的樣品中發(fā)生了較大的水分遷移，樣品c)的水分遷移顯著。
通過(guò)將混合物b)的一個(gè)樣品放置在水密容器內(nèi)并在環(huán)境溫度下保持一周而對(duì)其進(jìn)行保濕(測(cè)試10)測(cè)試。測(cè)試被設(shè)計(jì)來(lái)測(cè)量重力作用對(duì)水分的影響(它被稱(chēng)為“排放”)。
測(cè)試表明，根據(jù)本發(fā)明的混合物b)表現(xiàn)出完全不存在排放。
結(jié)論是，選出混合物b)作為測(cè)試樣品中最好的；它包括75％重量的具有預(yù)定粒度的碎砂；10％重量的粉砂；5％重量的水泥；10％重量的水。
這種類(lèi)型的填充物已經(jīng)在建于Livorno Ferraris的Pirelli工廠的1∶1比例的實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行了測(cè)試。
測(cè)試裝置包括一200m長(zhǎng)的、1×1600mm290kV XLPE絕緣的電纜C的封閉環(huán)。
電力由12個(gè)各為26.5kVA的變壓器以交流電方式提供給電纜。環(huán)中的電流由功率為40kVar的電壓控制器調(diào)節(jié)。電纜的溫度由熱電偶和采用光學(xué)纖維的分布式溫度傳感器監(jiān)測(cè)。
圖4中給出測(cè)試設(shè)備的示意圖。具體地說(shuō)，圖4a示意表示設(shè)備的一個(gè)斷面，包括由電力供應(yīng)單元A1提供電力的電纜導(dǎo)線C，它分為數(shù)個(gè)部分S0為連接部分，S1至S4具有不同的填充物材料。圖4b示意表示包括與圖4a相同單元的設(shè)備的平面圖，其中，在S1部分可注意到容納電纜C的兩個(gè)管道T。S1-S4部分各約25m長(zhǎng)，形成導(dǎo)線C的兩個(gè)電纜間隔0.3m安放。
環(huán)埋放在深1700mm、寬800mm的溝里，填充物材料以500mm厚度設(shè)置，電纜設(shè)置在填充物的中間。填充物的尺寸優(yōu)選經(jīng)優(yōu)化而包含60℃等溫線，換句話說(shuō)，包含所有溫度高于或等于60℃的點(diǎn)。圖5中提供了電纜溝的示意圖。
在設(shè)備內(nèi)形成具有不同鋪設(shè)條件的四個(gè)依次相連的區(qū)域(S1-S4)(見(jiàn)圖4)。
在第一區(qū)域S1中，環(huán)內(nèi)的電纜C的兩個(gè)分枝鋪設(shè)在嵌埋在填充物內(nèi)的PVC管內(nèi)，所述填充物包括以下材料，各材料的重量百分比如下--碎砂68％；--粉砂10％；--水泥12％；--水10％。
在第二區(qū)域S2中，電纜C鋪設(shè)在根據(jù)本發(fā)明的填充物內(nèi)，該填充物包括以下材料(重量百分比)--碎砂75％；--粉砂10％；--水泥5％；--水10％。
在現(xiàn)場(chǎng)用振動(dòng)板將材料壓緊。
在第三個(gè)依次相連的區(qū)域S3中，電纜C鋪設(shè)在含有非選擇的碎砂的填充物內(nèi)，所述碎砂的粒度范圍限制在兩個(gè)主要粒度上，重量百分比如下--50％的硅砂，粒度范圍從0.1mm至0.3mm；--50％的硅砂，粒度范圍從2mm至3mm。
在現(xiàn)場(chǎng)用振動(dòng)板將材料壓緊，以使其密度達(dá)到實(shí)驗(yàn)室所測(cè)量的1.6g/cm3。有意使填充物具有高的滲濾能力。
在第四區(qū)域S4中，電纜C鋪設(shè)在由與作為本發(fā)明目的的第二區(qū)域S2的填充物完全相同的方式構(gòu)成的填充物內(nèi)，但沒(méi)有水泥和機(jī)械壓緊。
圖6表示在測(cè)試年份內(nèi)所測(cè)得的第二區(qū)域S2的填充物內(nèi)熱阻系數(shù)的變化，以及當(dāng)?shù)孛吭陆涤炅浚詍m計(jì)。具體地說(shuō)，水平軸表示時(shí)間(月)，左側(cè)的豎直軸表示熱阻系數(shù)，右側(cè)的豎直軸表示月降雨量，mm。
測(cè)試結(jié)果表明第二區(qū)域的填充物的熱阻系數(shù)隨時(shí)間保持恒定，其值小于0.8而接近0.6K*m/W，這是實(shí)驗(yàn)室值的良好近似。然而，所觀測(cè)的其它填充物表現(xiàn)出不規(guī)則的值，隨著時(shí)間從干燥天氣的上限變?yōu)槌睗裉鞖獾南孪?。測(cè)試年份相當(dāng)干燥，這使得能夠觀察到填充物的上述優(yōu)化熱行為。具體地說(shuō)，在測(cè)試年份內(nèi)的氣候條件變化下，熱阻系數(shù)不增加，并保持在低于0.7K*m/W。
測(cè)試表明，上述填充物在內(nèi)部保水的能力使之成為特別適于作為鋪設(shè)輸送電能的電纜的材料，由于高的散耗電纜所產(chǎn)生的熱的能力使輸送能力能夠提高。
由于組合物的低熱阻系數(shù)，由此組合物有可能散耗更多的因電纜電損失所產(chǎn)生的熱量，使電纜有可能在較低的溫度下操作。
另一方面，有可能提高電纜(以電流表示)的輸送能力，并同時(shí)使電纜保持在可接受的溫度。
此外，在填充物內(nèi)部保水的能力使得這種填充物成為在困難條件下，例如在夏季的長(zhǎng)期干燥期，鋪設(shè)電纜的極有用的材料。
與具有傳統(tǒng)填充物且電纜溝截面與填充了本發(fā)明所涉及的組合物的電纜溝相同的系統(tǒng)相比，以這種方式產(chǎn)生的包括電纜和電纜溝填充物的系統(tǒng)使輸送電能的能力提高了15％。
權(quán)利要求
1.鋪設(shè)設(shè)置在溝內(nèi)的電纜的方法，包括以下步驟--移除原始土壤以準(zhǔn)備所說(shuō)的溝；--在所說(shuō)的溝內(nèi)設(shè)置第一層第一組合物；--在所說(shuō)的第一層上面設(shè)置所說(shuō)的電纜；--在所說(shuō)的電纜上面設(shè)置第二層所說(shuō)的第一組合物；--在所說(shuō)的第二層上面設(shè)置由第二組合物形成的第三層以填充所說(shuō)的溝；其特征在于所說(shuō)的第一組合物包括60-90％重量的碎砂；4-15％重量的粉砂；2-12％重量的水泥；4-15％重量的水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鋪設(shè)電纜的方法，特征在于所說(shuō)的第一層被機(jī)械壓緊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的鋪設(shè)電纜的方法，特征在于所說(shuō)的第二層被機(jī)械壓緊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的鋪設(shè)電纜的方法，特征在于所說(shuō)的第三層被機(jī)械壓緊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的鋪設(shè)電纜的方法，特征在于所說(shuō)的第一層和所說(shuō)的第二層的干態(tài)密度大于1.6g/cm3。
6.鋪設(shè)安放在溝內(nèi)的電纜的方法，包括以下步驟--移除原始土壤以準(zhǔn)備所說(shuō)的溝；--在所說(shuō)的溝內(nèi)設(shè)置第一層第一組合物；--在所說(shuō)的第一層上面設(shè)置所說(shuō)的電纜；--在所說(shuō)的電纜上面設(shè)置第二層所說(shuō)的第一組合物；--在所說(shuō)的第二層上面設(shè)置由第二組合物形成的第三層以填充所說(shuō)的溝；其特征在于所說(shuō)的第一組合物包括碎砂、粉砂、水泥和水，并具有小于或等于0.8K*m/W的熱阻。
7.具有低熱阻系數(shù)的組合物，包括60-90％重量的具有預(yù)定粒度的碎砂；4-15％重量的粉砂；2-12％重量的水泥；4-15％重量的水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，特征在于它包括70-80％重量的具有預(yù)定粒度的碎砂；8-12％重量的粉砂；4-8％重量的水泥；8-12％重量的水。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，特征在于它包括75％重量的具有預(yù)定粒度的碎砂；10％重量的粉砂；5％重量的水泥；10％重量的水。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，特征在于所說(shuō)的碎砂是硅砂。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，特征在于所說(shuō)的碎砂的粒度范圍在0.063mm到3.15mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，特征在于所說(shuō)的粉砂的粒度范圍在0.002mm到0.063mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，特征在于所說(shuō)的熱阻小于或等于0.8K*m/W。
14.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，特征在于所說(shuō)的水泥為普索蘭型。
15.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，特征在于所說(shuō)的碎砂和所說(shuō)的粉砂的混合物的粒度曲線范圍從Yu＝-0.0649*x6+1.5817*x5-14.403*x4+63.887*x3-148.32*x2+177.94*x+5.1358到Y(jié)1＝-1.9512*x4+13.836*x3-34.44*x2+63.498*x+1.2669在此，Yu表示尺寸以mm計(jì)為x的材料的重量百分比的上限，Y1表示尺寸以mm計(jì)為x的材料的重量百分比的下限。
16.通過(guò)設(shè)置在溝內(nèi)的電纜輸送電能的系統(tǒng)，所說(shuō)的溝包括--一層第一組合物；--所說(shuō)的電纜埋置在所說(shuō)的第一層內(nèi)；--設(shè)置在所說(shuō)的第一層上面的一層第二組合物。其特征在于所說(shuō)的第一組合物包括60-90％重量的具有預(yù)定粒度的碎砂；4-15％重量的粉砂；2-12％重量的水泥；4-15％重量的水。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過(guò)地下電纜連接的用于輸送電能的系統(tǒng)。特別地,本發(fā)明涉及鋪設(shè)電纜的方法和具有低熱阻的用于鋪設(shè)輸送電能的地下電纜的溝填充物。更特別地,本發(fā)明涉及要設(shè)置在電纜或該系統(tǒng)的部分(如設(shè)在地下的系統(tǒng)連接點(diǎn))周?chē)膮^(qū)域的惰性填充物的應(yīng)用。鋪設(shè)設(shè)置在溝內(nèi)的電纜的方法包括以下步驟:移除原始土壤以準(zhǔn)備所說(shuō)的溝;在所說(shuō)的溝內(nèi)設(shè)置第一層第一組合物;在所說(shuō)的第一層上面設(shè)置所說(shuō)的電纜;在所說(shuō)的電纜上面設(shè)置第二層所說(shuō)的第一組合物;在所說(shuō)的第二層上面設(shè)置由第二組合物所形成的第三層以填充所說(shuō)的溝;其特征在于所說(shuō)的第一組合物包括:60—90%重量的碎砂;4—15%重量的粉砂;2—12%重量的水泥;4—15%重量的水。
文檔編號(hào)C04B28/00GK1307548SQ99807891
公開(kāi)日2001年8月8日 申請(qǐng)日期1999年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月5日
發(fā)明者D·卡斯利尼, F·杜納吉, P·馬伊奧利 申請(qǐng)人:皮雷利·卡維系統(tǒng)有限公司