[发明专利]三芯海底电缆中复合光纤以内填充层热阻的计算方法

摘要

本发明公开了属于电缆材料参数热力学计算领域，特别涉及三芯海底电缆中复合光纤以内填充层热阻的计算方法。该方法首先计算出填充层内径至铠装层外径之间的热阻，然后根据复合光纤温度计算填充层外径处温度，再计算铠装层外径处温度，之后根据光纤处等温面和铠装层外径处等温面的温度差和海底电缆线芯损耗计算两个等温面之间的热阻，最后将填充层内径至铠装层外径之间的热阻减去光纤处等温面至铠装层外径处等温面之间的热阻，得到复合光纤以内填充层的热阻。本发明解决了根据热路法和光纤温度计算导体温度及载流量计算时复合光纤内填充层热阻无法计算的问题，具有快速、准确且普适于所有三芯电缆的优点。

主权项

三芯海底电缆中复合光纤以内填充层热阻的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：计算填充层内径至铠装层外径的热阻，具体方法如下：(1)假设填充层内径至铠装层外径之间的热阻系数同为填充层的热阻系数，计算填充层内径至铠装层外径之间的热阻Ts′=ln(R/r1)-1nln(nr/r1)2πλ]]>其中，R是铠装层外径的一半，r1是线芯中心至海底电缆中心的距离，n＝3是线芯的数量，r是线芯的半径，λ是填充层材料的导热系数；(2)利用IEC60853标准计算填充层外径至铠装层外径的热阻之和Ts”，它等于扎带、黄铜带、铠装垫层和铠装层的热阻之和；(3)假设填充层外径至铠装层外径之间的材料是填充层材料，利用IEC60853标准计算热阻Ts”’；(4)计算填充层内径至铠装层外径之间的真实热阻之和Ts＝Ts’‑(Ts”’‑Ts”)；步骤2：计算填充层外径处温度，具体方法如下：以光单元中心至海底电缆中心连线的延长线为y轴，y轴与填充层外径的交点为原点，原点处填充层外径的切线为x轴，建立坐标系；计算填充层外径处的温度为ts=t(x,y)-Q2πλlnx2+(y+y0)2x2+(y-y0)2]]>其中，t(x，y)是复合光纤的温度，Q是三个线芯的总损耗，λ是填充层的热阻系数，y0为海底电缆中心到填充层外径的距离，x和y是光单元中心的横纵坐标，且x＝0；步骤3：计算铠装层外径处温度，具体方法如下：(1)设X为铅合金护套至铠装层之间材料厚度与铅合金护套外径的比值，对于彼此不接触的铅合金护套，计算几何因数(2)填充层外径至铠装层内径之间的各层材料热阻都按下式计算T=ρT2πG‾]]>其中，ρT是热阻系数；(3)计算铠装层温度ta＝ts‑Q·Ts1其中，Ts1为填充层外径至铠装层内径的热阻之和；步骤4：计算复合光纤处等温面与铠装层外径处等温面之间的热阻为Tfa=ΔtQ]]>其中，Δt是光纤处等温面与铠装层处等温面之间的温差；步骤5：计算复合光纤以内的填充层热阻Tf＝Ts‑Tfa。