지하 전력 케이블 설치에 토양 열 저항률 측정이 필요한 이유
토양 물리학은 지하 송배전 시스템의 설계 및 구현에서 점점 더 중요해지고 있습니다.
잘못된 Rho 값은 정전으로 이어지나요?
잘 설계된 지하 케이블 시스템에서도 토양이 전체 열 저항의 절반 이상을 차지할 수 있습니다. 안전하고 전문적인 설치를 위해서는 열 저항을 실제로 측정하고 평가해야 합니다.
열 안정성
토양과 같은 다공성 매질에서의 열 전달은 복잡한 과정일 수 있습니다. 열은 토양 고형물과 물을 통해 전달되지만 토양 기공에서 잠열로 전달되기도 합니다. 따라서 토양의 열 흐름 모델링은 열 및 수력학적 과정을 포함하기 때문에 흥미롭고 복잡합니다.
기공을 가로지르는 증기 이동은 상당한 양의 잠열을 전달할 수 있지만, 열원 주변의 토양이 충분히 젖지 않아 물이 다시 이동하여 증발할 수 없다면 열원 주변의 토양이 건조해집니다. 전원 케이블과 같은 열원 주변의 토양이 건조해지면 열 폭주가 발생하여 케이블 고장으로 이어질 수 있습니다. 토양의 열 안정성을 이해하면 전력 엔지니어가 열 폭주를 방지하기 위해 배전 시스템을 보다 정확하게 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다.
정확한 전류 용량 계산은 측정된 Rho 값에 따라 달라집니다.
미국 전기 규정(B.310.15(B)(2))의 부록 B에는 "열 저항률(rho)의 일반적인 값은 다음과 같습니다:
- 평균 토양(미국의 90%) = 90%
- 습한 토양(해안 지역, 높은 수위) = 60%
- 매우 건조한 토양(암석 또는 모래) = 120."
그러나 "90"을 안전하고 일반적인 로 값으로 사용해 온 많은 엔지니어들이 발견했듯이, NEC는 단순히 잘못된 수치입니다. 습하거나 건조한 '평균 토양'이 존재하지 않기 때문에 이 수치는 본질적으로 의미가 없습니다.
90은 마법의 숫자가 아닙니다.
40년간의 토양 열 연구를 통해 그 사실을 알 수 있습니다:
- 토양 및 암석 rho 값은 실제로 10~1000 ℃ cm/W까지 다양합니다.
- 토양 유형의 90%에 대한 "일반적인" 값은 없습니다.
- 토양, 암석, 콘크리트 같은 다공성 물질의 열 저항은 일정하지 않습니다.
- 저항률은 토양이나 콘크리트의 밀도, 수분 함량, 온도에 따라 달라집니다.
추측이 아닌 측정
잘 설계된 지하 케이블 시스템에서도 토양이 전체 열 저항의 절반 이상을 차지할 수 있습니다. 토양 및 백필 열 특성을 가정해서는 안 됩니다. 이러한 특성은 현장과 실험실에서 비교적 쉽게 측정할 수 있습니다. 안전하고 전문적인 설치를 위해서는 열 저항률을 실제로 측정하고 평가해야 합니다.
공백으로 보고된 Rho 값은 오해의 소지가 있을 수 있습니다.
토양 열 저항성 보고서에 "토양 X의 열 저항성은 XXX°C-cm/W입니다."라고만 표시되어 있는 경우 자세한 설명을 요청하세요. 수분 함량은 얼마였나요? 얼마나 조밀하게 포장되어 있었나요? 토양에 유기물이 있는가? 토양의 수분, 밀도, 토양 구성은 토양의 열 저항을 결정하는 데 중요한 요소입니다. 설계 목적의 열 저항률 보고에는 수분 함량과 밀도 데이터가 포함되어야 합니다. 토양에 대한 물리적 설명도 포함되어야 합니다. 열 건조 곡선은 토양의 열 저항을 보고하는 가장 포괄적인 방법입니다. 열 건조 곡선은 VARIOS 실험실 기기를 사용하여 자동화할 수 있습니다.
Tempos ASTM 및 IEEE 표준 준수
열 특성 분석기가 어떻게 TEMPOS 열 특성 분석기가 ASTM 및 IEEE 표준을 준수하는 방법을 여기에서 확인하세요.
토양 분석 방법: 4부
미국 토양 과학 협회(SSSA) 토양 분석 방법 파트 4의 5장에서는 토양 열에 대해 설명합니다. 토양 열 TEMPOS 및 VARIOS 프로브 바늘 크기, 가열 시간, 정확도 사양 및 내부 데이터 분석은 SSSA 방법에 설명된 권장 사항을 충족하거나 초과합니다.
열 특성 테스트
는 TEMPOS 는 완전 휴대용 현장 열 특성 분석기입니다. 는 VARIOS 는 실험실에서 수분 함량에 따라 열 저항률/전도도를 측정하는 실험실 기기입니다. 수백 개의 데이터 포인트로 열 건조 곡선을 자동으로 생성합니다. 두 기기 모두 과도 라인 열원 방식을 사용하여 물의 이동을 줄여 측정 속도를 높이고 정확도를 높입니다. 정교한 데이터 분석은 토양 및 기타 다공성 물질의 열 및 질량 전달에 대한 40년 이상의 연구 경험을 기반으로 합니다.
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실험실 서비스
TEMPOS 또는 VARIOS 을 사용하면 재료의 열 특성을 정확하게 측정하는 것은 쉽지만, 효과적인 측정 프로토콜을 수립하고 열 특성에 영향을 미치는 중요한 요소를 신중하게 제어하는 것은 어렵고 시간이 많이 소요될 수 있습니다.
METER 과학자들은 40년 이상의 고품질 열 특성 측정 경험을 보유하고 있습니다. 편리한 열 특성 실험실 서비스를 제공합니다. 시간이 없거나 열 특성 측정에 익숙하지 않다면 당사의 서비스가 적합할 수 있습니다.
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Rho 리소스
측정 인사이트
열적 특성: 과도 라인 열원 방식이 다른 기법보다 우수한 이유
정상 상태 방법(가드 핫 플레이트)으로는 습하고 다공성인 물질의 특성을 측정할 수 없습니다. 그러나 과도 라인 열원 방식은 습한 다공성 물질의 열 특성을 측정할 수 있으며 유체의 열전도율과 열 저항률도 측정할 수 있습니다.
열 저항: 전문 전력 엔지니어를 위한 실제 RHO 값
토양의 열 안정성을 이해하면 전력 엔지니어가 열 폭주를 방지하기 위해 배전 시스템을 보다 정확하게 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다.
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