Development of Backfill Materials for Underground Power Cables Considering Thermal Effect

Because the allowable current loading of buried electrical transmission cables is frequently limited by the maximum permissible temperature of the cable or of the surrounding ground, there is a need fur cable backfill materials that can maintain a low thermal resistivity even while subjected to high temperatures for prolonged periods. Temperatures greater than $50^{\circ}C\;to\;60^{\circ}C$ may lead to breakdown of cable insulation and thermal runaway if the surrounding backfill material is unable to dissipate the heat as rapidly as it is generated. This paper describes the results of studies aimed at the development of backfill material to reduce the thermal resistivity. A large number of different additive materials were tested to determine their applicability as a substitute material. Tests were carried out for Dongrim river sand, a relatively uniform sand of very high thermal resistivity, $50^{\circ}C-cm/watt\;at\;10\%$ water content, $260^{\circ}C-cnuwatt$ when dry, and Jinsan granite screenings, and D-2 (sand and granite screenings mixture), E-1 (rubble and granite screenings mixture), a well-graded materials with low thermal resistivity, about $35^{\circ}C-cm/watt$ when at 10 percent water content, $100^{\circ}C-cm/watt$ when dry. Based on this research, 3 types of backfill materials were suggested for improved materials with low thermal resistivity and the applicability was assessed through field tests.

열특성 효과를 고려한 지중송전관로용 되메움재 개발

지중송전케이블의 송전용량은 케이블 또는 주변지반의 최대허용온도에 좌우되기 때문에 케이블 주위 되메움재는 운영기간동안 낮은 열저항성을 유지하여야 한다 케이블 주위에 발생된 열은 되메움재를 통해 즉시 주위에 발산시컥 제거하여야 하며, 그렇지 않으면 통상온도$(50\sim60^{/circ}C)$에서도 열폭주에 의한 절연파괴에 이를 수 있다. 본 논문에서는 열저항율이 낮은 지중송전관로의 되메움재를 개발하기 위해 다양한 첨가제를 사용하여 시험을 수행하였다. 연구결과, 영광 동림천 모래의 경우 상대적으로 균등한 입도분포를 나타내는 모래로써 함수비 $10\%$에서 $50^{\circ}C-cm/watt$, 건조시에는 $260^{\circ}C-cnuwatt$를 나타내는 등 대단히 높은 열저항치를 보여주었다. 또한 진산 화강암 석분 및 모래-자갈(D-2), 석분쇄석 혼합재(E-1)의 경우 양호한 입도분포를 나타냈으며, 열저항은 함수비 $10\%$의 경우, $35^{\circ}C-cm/watt$, 건조할 경우 $100^{\circ}C-cm/watt$를 나타냈다. 이들 연구결과를 토대로 열저항이 낮은3가지 형태의 되메움재를 제시하였다. 또한 제시된 되메움재를 대상으로 현장실증시험을 통해 적용성을 평가하였다.