I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.   10 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 2 1 ,   p p .   1 8 3 ~ 1 9 2   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e. v 1 0 . i3 . p p 1 8 3 - 192          183       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a p e. ia esco r e. co m   Ca lcula tion a nd  mea surem ent  of a mpa city for clas 5  f lex i ble  a luminu m ca ble a 1 1 0   °       F er na nd o   Ag us t in 1 Ak hta K a la m 2 Ala din   Z a y eg h   1, 2. 3 Co ll e g e   o f   En g i n e e rin g   a n d   S c ien c e ,   Vic to ria Un i v e rsity ,   Vic to r ia,  Au stra li a   2 He a d   o Ex tern a E n g a g e m e n t,   L e a d e r - S m a rt  En e rg y   Re se a rc h   Un it ,   Vic to ria U n iv e rsit y ,   Au stra l ia       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   26 ,   2 0 20   R ev is ed   Dec   16 ,   2 0 20   Acc ep ted   Feb   2 2 ,   2 0 21       Clas 5   flex ib le  a lu m i n u m   c o n d u c to rs  a re   n o c o m m o n   in   c a b le  m a n u fa c tu rin g   in d u str y   d u e   t o   in su fficie n st u d y   o n   c a b le  j o in ts  a n d   c o n n e c to rs.   Th e   tab le  o a m p a c it ies   fo a lu m in u m   c o n d u c t o rs  a 1 1 0   ° i n   AS/ NZS 3 0 0 8 . 1 . 1   sta n d a rd a re   a lso   n o a v a il a b le  a a   re fe re n c e   g u i d e   fo r   e lec tri c a sy ste m   d e sig n e rs  th a t   re stricts  th e   in sta ll a ti o n   o f   al u m in u m   l o v o lt a g e   (LV)   c a b li n g   sy ste m   t o   o p e ra te  a 9 0   ° C   o f   c o n d u c to r   m a x imu m   o p e ra ti n g   tem p e ra tu re   wh e re   1 1 0   ° c a b les   a re   p e rm it ted   in   Au stra li a .   In   th is  p a p e r,   t h e   c a b le  a m p a c it ies   o v a rio u LV   Clas 5   flex ib le  a l u m in u m   c a b les   a m a x imu m   o p e ra ti n g   te m p e ra tu re   o 1 1 0   ° a re   c a lcu late d   u sin g   IEC6 0 2 8 7   a n d   A S /NZ3 0 0 8 . 1 . 1   sta n d a rd s.   T h e   c a lcu late d   a m p a c it ies   fro m   th e   fo rm u la   p re se n ted   in   c lau se   4 . 4 .   o AS/ NZS 3 0 0 8 . 1 . 1   a re   v e rifi e d   b y   u si n g   t h e   6 k A   in d u c ti v e   c u rre n g e n e ra to t o   d e term in e   th e   su it a b il it y   fo r   u se .   Th e   j o in t   tem p e ra tu re   b e twe e n   c a b le  a n d   sh e a b o lt   m e c h a n ica c o n n e c to rs  a re   sim u lt a n e o u lsy   sim u late d   u si n g   th e   c a lcu late d   a m p a c it ies   to   d e term in e   th e   su it a b il it y   o f   m e c h a n ica sh e a b o lt   c o n n e c to rs  wh e n   t h e   c o e fficie n o f   th e rm a e x p a n sio n   o m a teria is  c o n sid e re d .   T h e   o b se rv e d   d iffere n c e b e twe e n   th e   c a lcu late d   a n d   m e a su re d   v a lu e d e m o n stra te  t h e   re l e v a n c e   o f   fo rm u la  u se d   i n   d e term in i n g   t h e   c u rre n a m p a c it y   a 1 1 0   ° c o n d u c to r   tem p e ra tu re   in   fre e   a ir.   K ey w o r d s :   C ab le  am p ac ity   C o n d u cto r   tem p er atu r e   Flex ib le  alu m in u m   c o n d u cto r   Hea t d is s ip atio n   Sh ea r   b o lt c o n n ec to r   T h er m al  ex p an s io n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Fer n an d o   A g u s tin   Co l leg o f   E n g i n ee r in g   an d   Sc ien ce   Victo r ia  Un iv er s ity   B allar at  R o ad ,   Fo o ts cr ay   3 0 1 1 ,   Victo r ia,   Au s tr alia   E m ail:  f er n an d o . ag u s tin @ liv e. v u . ed u . au       1.   I NT RO D UCT I O N   C las s   2   s tr an d ed   alu m in u m   an d   co p p er   a r t h co m m o n ly   u s ed   co n d u cto r s   in   p o wer   s y s te m   n etwo r k .   T h lo r esis tiv ity   an d   co s o f   th ese  m ater ials   m ak e   th em   v e r y   lo g ical  ch o ice  o f   m etal  f o r   u s in   p o wer   ca b le   in d u s tr y .   An n ea led   c o p p er   h as   r esis tiv ity   o f   1 7 . 2 4   nΩ   m   at   2 0   ° C   wh er ea s   alu m in u m   h as   2 8 . 0 3   n   m .   T h e   r esis tiv ity   o f   alu m in u m   tr an s lates  to   6 1 . 2 co n d u ctiv ity   o f   th at  o f   co p p er   w h ich   m e an s   th at  th cr o s s - s ec tio n al  ar ea   o f   alu m in u m   s h all  b 1 . 6   tim es o f   C o p p er   to   h av th s am co n d u cto r   r esis tan ce   [ 1 ] .   Mo r eo v er ,   th d en s ity   o f   alu m in u m   is   less   th an   o n e - th ir d   o f   C o p p er   t h at  m ak es  alu m in u m   th v e r y   co s t - ef f ec tiv ca b le   s o lu tio n   f o r   th p o wer   in d u s tr y   [ 2 ]   C o n d u cto r   ty p es  ca n   b s o lid ,   s tr an d ed   o r   f lex i b le  an d   ca n   b cir cu lar ,   co m p ac te d   an d   s ec t io n ed   [3 ] [ 4] .   T h m o s co m m o n   t y p e   o f   co n d u cto r s   f o r   L a p p li ca tio n   ar th s tr an d ed   an d   f lex ib le  co n d u ct o r s .   Flex ib le  co n d u ct o r s   ar co m m o n   in   C o p p er   m ate r ial  d u t o   it s   s u p er io r   ten s ile  s tr en g th   o v er   alu m i n u m   a n d   ca n   eith er   b C lass   5   o r   6   d ep en d in g   o n   th e   n u m b er   o f   wir e s   in   co n d u ct o r   co n s tr u ctio n .   S tu d ies   ar e   cu r r e n tly   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8 7 9 2   I n t J   Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.   10 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 2 1 :   1 8 3     192   184   b ein g   d o n b y   th a u th o r   in   th im p lem en tatio n   o f   h i g h   tem p er atu r alu m in u m   ca b le   with   f lex ib le  co n d u cto r   co n s tr u ctio n   in   L V   p o wer   in d u s tr y   as  p r esen te d   in   T ab le   1 .   T h er e   ar also   v ar io u s   s tu d ie s   in   th u s o f   h ig h   tem p er atu r s u p e r co n d u ctiv ( HT S)  ca b le  in   th p o wer   u tili ty   n etwo r k   c o n d u cted   b y   Al - Kh alid i,  et  a l.   th at   co u ld   en h an ce   th e   r eliab ilit y   o f   p o w er   n etwo r k s   [5 ] [ 6] .       T ab le  1 .   T y p ical  co n s tr u ctio n   o f   class   5   f lex ib le  alu m i n u m   c o n d u ct o r   tak in g   in to   c o n s id er a tio n   th e   DC   r esis tan ce   o f   class   2   co n d u ct o r   C r o ss - se c t i o n a l   a r e a   ( C S A )   ( mm 2 )   To t a l   nu m b e r   o f   w i r e s   D i a me t e r   o f   i n d i v i d u a l   w i r e   ( mm )   M a x i m u m   DC   r e si st a n c e   a t   2 0   ° C   ( / k m)   16   90   0 . 5   1 . 9 1 0 0   25   1 3 3   0 . 5   0 . 1 2 0 0   35   1 8 2   0 . 5   0 . 8 6 8 0   50   2 3 1   0 . 5   0 . 6 4 1 0   70   3 6 1   0 . 5   0 . 4 4 3 0   95   4 9 4   0 . 5   0 . 3 2 0 0   1 2 0   6 2 7   0 . 5   0 . 2 5 3 0   1 5 0   7 6 0   0 . 5   0 . 2 0 6 0   1 8 5   9 2 4   0 . 5   0 . 1 6 4 0   2 4 0   1 2 2 1   0 . 5   0 . 1 2 5 0   3 0 0   1 5 2 0   0 . 5   0 . 1 0 0 0   4 0 0   2 0 1 3   0 . 5   0 . 0 7 7 8   5 0 0   1 7 9 2   0 . 6   0 . 0 6 0 5   6 3 0   2 2 8 0   0 . 6   0 . 0 4 6 9   8 0 0   2 9 1 2   0 . 6   0 . 0 3 6 7   1 0 0 0   3 6 4 0   0 . 6   0 . 0 2 9 1       T h o p e r atin g   tem p er atu r e   o f   ca b lin g   s y s tem   af f ec ts   th e   ch o ice  an d   ty p o f   ca b le  u s ed   i n   elec tr ical  p o wer   i n s tallatio n .   Fo r   L lo n g   r o u te   in s tallatio n ,   th e   9 0   ° C   r ated   ca b les  ar e   alwa y s   u tili ze d   wh er ea s   th e     110   ° C   r ated   ca b les  ar e   u s ed   f o r   h ig h e r   am p ac ity   l o ad   an d   s h o r d is tan ce s .   Vo lt ag e   d r o p   i s   v er y   ess en tial  in   ca b le  s izin g   ca lcu latio n .     AS/NZS3 0 0 8 . 1 . 1   p r o v id es  th e   gu id elin es  in   ca b le  s elec tio n   with   r esp ec to   th tem p er atu r r atin g   o f   in s u latio n   an d   ca b le.   T h is   s tan d ar d   s p ec if ies  th am p ac ity   r a tin g s   f o r   b o th   C o p p e r   an d   alu m in u m   co n d u cto r s .   Ho wev er ,   th er a r n o   a v ailab le  am p ac ity   r atin g   tab les  f o r   a lu m in u m   ca b les  at  1 1 0   ° C   o p e r atin g   tem p er atu r [ 7 ] .   T h ab s en ce   o f   am p ac ity   r atin g s   f o r   alu m i n u m   ca b le  at  h ig h er   tem p er atu r lim its   th o p p o r tu n ity   t o   f u r th er   r e d u ce   th c o s o f   th ca b lin g   s y s tem   an d   th er e f o r th is   p ap er   f o cu s es  o n   th s tu d y ,   ca lc u latio n ,   an d   s im u latio n   o f   a m p ac ity   o f   cla s s   5   f lex ib le  alu m i n u m   ca b le s   at  h ig h er   tem p er atu r e.   T h p r o p o s ed   am p ac ity   v alu es  ca n   t h en   b u tlized   b y   t h elec tr ical  s y s tem   d esig n e r s   as  r ef er e n ce   g u id e   to   r e d u ce   th co s o f   ca b lin g   s y s tem   wh ile  s till   m ain tai n in g   th r eliab ilit y   o f   p o wer   n etwo r k .   T h r eliab ilit y   o f   c o n n ec tio n   i s   an   o n - g o in g   is s u f o r   alu m in u m   co n d u cto r s   d u e   to   h ig h er   c o ef f icien o f   th er m al  e x p an s io n   o f   al u m in u m   co m p ar ed   t o   C o p p er .   T h er ar s ev er al  s tu d ies  th at  h av b ee n   c o n d u cted   o n   th e   r elia b ilit y   o f   alu m in u m   ca b le  c o n n ec tio n   [8 ] - [ 1 4 ] .   T h th er m al   b eh a v io u r   o f   class   5   f lex ib le   alu m in u m   co n d u ct o r s   an d   m ec h an ical  s h ea r   b o lt  co n n ec to r s   a r also   in v esti g ated   an d   ev alu ate d   to   d eter m in e   th h ea t   d is s ip ated   o n   in s u latio n ,   s h ea th ,   an d   ca b le  ter m i n atio n   p o i n ts .   T h e   s tu d y   also   aim s   t o   i d en tify   th s u itab le   co n n ec to r s   f o r   class   f lex ib le  alu m in u m   c o n d u cto r s .       2.   T H E R M O M E CH AN I CA L   CO NSI D E RA T I O N   C ab les  ar s u b jecte d   to   cy clic  lo ad s   d u r in g   o p e r ato n   h en ce ,   ex p er ien ce   t em p er atu r v ar ia tio n s   an d   th ef f ec t   o f   wh ich   d e p en d   o n   m a n n er   o f   in s tallatio n   ca teg o r ized   in to   two   ex t r em ca s es;  co m p letely   u n r estricte d   an d   f u lly   r estra in ed .   Fo r   th co m p letely   u n r e s tr icted   ca s e,   th ca b le  ex p er ien ce s   ex p an s io n   with   t h ch an g in   len g th   p r im ar ily   d if f er d   b y   c o ef f icien o f   th e r m al   d ef o r m atio n   [1 5 ]   a n d   ca n   b ca lcu lated   u s in g   ( 1 ) .     =   0      ( 1 )     w h er ℓ  is   th len g t h ,   is   th t em p er atu r e α  is   th co ef f icien t o f   th er m al  e x p an s io n   ( o C) - 1   α =2 5   1 0 - 6   ( ° C) - 1   fo r   a lu min u m   α =1 7   1 0 - 6   ( ° C ) - 1   fo r   C o p p er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2252 - 8 7 9 2       C a lcu la tio n   a n d   mea s u r eme n t o a mp a city  fo r   cla s s   5   flexib l a lu min u ca b le  a t 1 1 0   ° ( F ern a n d o   A g u s tin )   185   Hen ce   f o r   th s am len g th   an d   tem p er atu r v ar iatio n ,   th th er m al  d ef o r m atio n   o f   al u m in u m   is   g r ea ter   th an   C o p p er   b y   a b o u t   4 7 %.  Fo r   th e   f u lly   r estra in ed   ca s e,   th ca b le  e x p er ien ce s   th er m o m ec h an ical   f o r ce   in   t h lo n g itu d in al  d i r ec tio n   wh ich   ca n   b ca lcu lated   u s in g   ( 2 ) .     =       ( 2 )     W h er F   is   th th er m o m ec h a n ical  f o r ce   in   th c o n d u cto r ,   E   is   th m o d u lu s   elasticity   o f   co n d u ct o r ,   an d   A   is   th co n d u cto r   cr o s s - s ec tio n al  ar ea .   J o in tly   co n s id er in g   th ese  th r ee   p ar am eter s   f o r   th s am e   tem p er atu r e   v ar iatio n ,   Alu m i n iu m   ex p er ien ce s   3 0   t o   7 0 m o r th e r m o m ec h an ical  f o r ce   th a n   C o p p e r .   Fu r th e r m o r e ,   m ain tain in g   s im ilar   p r o p er ty   o f   m etallic  ter m in a tio n   is   v er y   im p o r ta n to   th r eliab ilit y   o f   co n n ec tio n .   C ab les  ar s u b je cted   to   cy clic  lo ad   th r o u g h o u its   s er v ice  life   an d   p o o r   co n tact  d u to   s tr ess   r elax atio n   wh ic h   in cr ea s e s   th r esis tan ce   at  th ter m in atio n   p o i n co u l d   led   to   f ailu r an d   o v er h ea tin g   o f   ter m in atio n .   T h er m o m ec h an ic al  d esig n   wh en   u s ed   t o   lim it   th d if f er en tial  m o v em en t   o f   th co n n ec tio n   is   also   v er y   im p o r tan in   ac h iev i n g   n eg li g ib le  ex p a n s io n   at  th ter m in atio n   p o in [ 1 6 ] .       3.   DE T E R M I N AT I O O F   AM P ACI T R A T I NG     T h f o r m u lae,   m eth o d s ,   an d   s t an d ar d s   u s ed   in   th is   p ap e r   to   d eter m in th e   ca b le  a m p ac ities   o f   class   f lex ib le  alu m in u m   ca b les  at  h ig h er   tem p er at u r ar e   p r esen ted   in   I E C 6 0 2 8 7   an d   clau s 4 . 4   o f   AS/NZS3 0 0 8 . 1 . 1 .   T h e   f o r m u lae  g iv e n   in   I E C 6 0 2 8 7   co n s id er   t h e   co n s tr u ctio n   o f   c o n d u ct o r s ,   th er m al   r esis tiv ity   o f   in s u latin g   m ater i al  an d   th p a r am eter s   r elate d   to   th s u r r o u n d in g   co n d itio n s   s u ch   as  th tr ef o il  f o r m atio n   in   f r ee   air   wh er e as  AS/NZ S3 0 0 8 . 1 . 1   is   s tr aig h tf o r war d   d er iv atio n   wh e n   th in itial  r ated   am p ac ities   a r k n o wn .     3 . 1 .     Co nd uct o re s is t a nce  o f   cla s s   5   f lex ibl a lum inu m     T h DC   an d   AC   r es is tan ce   p er   u n it  len g th   o f   th co n d u ct o r   at  v ar io u s   o p er atin g   tem p e r atu r ar e   ca lcu lated   u s in g   ( 3 )   an d   ( 4 ) .   T ab le s   2   an d   3   s u m m ar ize  th e   c o n d u ct o r   r esis tan ce   r esu lt s   f r o m   th ca lcu latio n .     = ( 1   + +   )   ( 3 )     = 0   [ 1 +   20   ( 20 )   ( 4 )     wh er R   is   th AC   r esis tan ce   o f   co n d u cto r   at  m ax im u m   o p er atin g   tem p er atu r ( /m ) ,   R’ is   th DC   r esis tan ce   o f   co n d u cto r   at  m ax im u m   o p e r atin g   tem p er at u r ( /m ) ,   y s   is   th s k in   ef f ec f act o r ,   y p   is   th e   p r o x im ity   ef f ec f ac to r ,   R 0   is   th DC   r esis tan ce   o f   co n d u cto r   at  2 0   o C   ( /m ) ,   α 20   is   th co n s tan t m ass   tem p er atu r co ef f icien an d   θ   is   th m a x im u m   o p er ati n g   tem p er at u r [ 1 7 ] .         T ab le  2 .   C alcu lated   AC   r esis ta n ce   o f   c o n d u cto r   C S A   ( mm 2 )   AC   r e s i st a n c e   ( / k m)   2 0   ° C   2 5   ° C   4 0   ° C   5 0   ° C   6 0   ° C   7 0   ° C   8 0   ° C   9 0   ° C   1 0 0   ° C   1 1 0   ° C   16   1 . 91 0   1 . 9 4 9   2 . 0 6 4   2 . 1 4 1   2 . 2 1 8   2 . 2 9 5   2 . 3 7 2   2 . 4 4 9   2 . 5 2 6   2 . 6 0 3   25   1 . 2 00   1 . 2 2 4   1 . 2 9 7   1 . 3 4 5   1 . 3 9 4   1 . 4 4 2   1 . 49 0   1 . 5 3 9   1 . 5 8 7   1 . 6 3 5   35   0 . 8 6 8   0 . 8 8 6   0 . 9 3 8   0 . 9 7 3   1 . 0 0 8   1 . 0 4 3   1 . 0 7 8   1 . 1 13   1 . 1 4 8   1 . 1 8 3   50   0 . 6 4 1   0 . 6 5 4   0 . 6 9 3   0 . 7 1 9   0 . 7 4 5   0 . 77 0   0 . 7 9 6   0 . 8 2 2   0 . 8 4 8   0 . 8 7 4   70   0 . 4 4 4   0 . 4 5 3   0 . 4 7 9   0 . 4 9 7   0 . 5 1 5   0 . 5 3 3   0 . 5 5 1   0 . 5 6 8   0 . 5 8 6   0 . 6 0 4   95   0 . 3 2 1   0 . 3 2 7   0 . 3 4 7   0 . 3 5 9   0 . 3 7 2   0 . 3 8 5   0 . 3 9 8   0 . 4 1 1   0 . 4 2 4   0 . 4 3 7   1 2 0   0 . 2 5 4   0 . 2 5 9   0 . 2 7 4   0 . 2 8 5   0 . 2 9 5   0 . 3 0 5   0 . 3 1 5   0 . 3 2 5   0 . 3 3 5   0 . 3 4 6   1 5 0   0 . 2 0 7   0 . 2 1 2   0 . 2 2 4   0 . 2 3 2   0 . 24 0   0 . 2 4 9   0 . 2 5 7   0 . 2 6 5   0 . 2 7 3   0 . 2 8 2   1 8 5   0 . 1 6 6   0 . 1 6 9   0 . 1 7 9   0 . 1 8 5   0 . 1 9 2   0 . 1 9 9   0 . 2 0 5   0 . 2 1 2   0 . 2 1 8   0 . 2 2 5   2 4 0   0 . 1 2 7   0 . 13 0   0 . 1 3 7   0 . 1 4 2   0 . 1 4 7   0 . 1 5 2   0 . 1 5 7   0 . 1 6 2   0 . 1 6 7   0 . 1 7 2   3 0 0   0 . 1 0 3   0 . 1 0 5   0 . 1 1 1   0 . 1 1 5   0 . 1 1 9   0 . 1 2 3   0 . 12 7   0 . 1 3 1   0 . 1 3 4   0 . 1 3 8   4 0 0   0 . 0 8 2   0 . 0 8 3   0 . 0 8 8   0 . 0 9 1   0 . 0 9 4   0 . 0 9 7   0 . 1 00   0 . 1 0 3   0 . 1 0 6   0 . 1 0 9   5 0 0   0 . 0 6 5   0 . 0 6 6   0 . 07 0   0 . 0 7 2   0 . 0 7 4   0 . 0 7 7   0 . 0 7 9   0 . 0 8 1   0 . 0 8 4   0 . 0 8 6   6 3 0   0 . 0 5 3   0 . 0 5 4   0 . 0 5 6   0 . 0 5 8   0 . 06 0   0 . 0 6 2   0 . 0 6 3   0 . 0 6 5   0 . 0 6 7   0 . 0 6 9   8 0 0   0 . 0 4 4   0 . 0 4 5   0 . 0 4 7   0 . 0 4 8   0 . 0 4 9   0 . 05 0   0 . 0 5 2   0. 0 5 3   0 . 0 5 4   0 . 0 5 6               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8 7 9 2   I n t J   Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.   10 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 2 1 :   1 8 3     192   186   T ab le  3 .   C alcu lated   DC   r esis ta n ce   o f   c o n d u cto r   C S A   ( mm 2 )   DC   r e si st an c e   ( Ω/ k m)   20   ° C   25   ° C   40   ° C   50   ° C   60   ° C   70   ° C   80   ° C   90   ° C   1 0 0   ° C   1 1 0   ° C   16   1 . 91 0   1 . 9 4 8   2 . 0 6 4   2 . 1 4 1   2 . 2 1 8   2 . 2 9 5   2 . 3 7 2   2 . 4 4 9   2 . 5 2 6   2 . 6 0 3   25   1 . 2 00   1 . 2 2 4   1 . 2 9 7   1 . 3 4 5   1 . 3 9 3   1 . 4 4 2   1 . 49 0   1 . 5 3 9   1 . 5 8 7   1 . 6 3 5   35   0 . 8 6 8   0 . 8 8 5   0 . 9 3 8   0 . 9 7 3   1 . 0 0 8   1 . 0 4 3   1 . 0 7 8   1 . 1 1 3   1 . 1 4 8   1 . 1 8 3   50   0 . 6 4 1   0 . 6 5 4   0 . 6 9 3   0 . 7 1 8   0 . 7 4 4   0 . 77 0   0 . 7 9 6   0 . 82 0   0 . 8 4 8   0 . 8 7 3   70   0 . 4 4 3   0 . 4 5 2   0 . 4 7 9   0. 4 9 7   0 . 5 1 4   0 . 5 3 2   0 . 55 0   0 . 5 6 8   0 . 5 8 6   0 . 6 0 4   95   0 . 32 0   0 . 3 2 6   0 . 3 4 6   0 . 3 5 9   0 . 3 7 2   0 . 3 8 4   0 . 3 9 7   0 . 41 0   0 . 4 2 3   0 . 4 3 6   1 2 0   0 . 2 5 3   0 . 2 5 8   0 . 2 7 3   0 . 2 8 4   0 . 2 9 4   0 . 3 0 4   0 . 3 1 4   0 . 3 2 4   0 . 3 3 5   0 . 3 4 5   1 5 0   0 . 2 0 6   0 . 21 0   0 . 2 2 3   0 . 2 3 1   0 . 2 3 9   0 . 2 4 8   0 . 2 5 6   0 . 2 6 4   0 . 2 7 2   0 . 2 8 1   1 8 5   0 . 1 6 4   0 . 1 6 7   0 . 1 7 7   0 . 1 8 4   0 . 19 0   0 . 1 9 7   0 . 2 0 4   0 . 21 0   0 . 2 1 7   0 . 2 2 3   2 4 0   0 . 1 2 5   0 . 1 2 8   0 . 1 3 5   0 . 14   0 . 1 4 5   0 . 15 0   0 . 1 5 5   0 . 16 0   0 . 1 6 5   0 . 17 0   3 0 0   0 . 1 00   0 . 1 0 2   0 . 1 0 8   0 . 1 1 2   0 . 1 1 6   0 . 12 0   0 . 1 2 4   0 . 1 2 8   0 . 1 3 2   0 . 1 3 6   4 0 0   0 . 0 7 8   0 . 0 7 9   0 . 0 8 4   0 . 0 8 7   0 . 09 0   0 . 0 9 3   0 . 0 9 7   0 . 1 00   0 . 1 0 3   0 . 1 0 6   5 0 0   0 . 0 6 1   0 . 0 6 2   0 . 0 6 5   0 . 0 6 8   0 . 07 0   0 . 0 7 3   0 . 0 7 5   0 . 0 7 8   0 . 08 0   0 . 0 8 2   6 3 0   0 . 0 4 7   0 . 0 4 8   0 . 0 5 1   0 . 0 5 3   0 . 0 5 4   0 . 0 5 6   0 . 0 5 8   0 . 06 0   0 . 0 6 2   0 . 0 6 4   8 0 0   0 . 0 3 7   0 . 0 3 7   0 . 04 0   0 . 0 4 1   0 . 0 4 3   0 . 0 4 4   0 . 0 4 6   0 . 04 7   0 . 0 4 9   0 . 05 0       3 . 2 .     Ca lcula t i o n o f   dielect ric   lo s s es   T h e   th er m al  r esis tiv ity   o f   in s u latin g   m ater ial   an d   th e   ass o ciate d   wall  th ick n ess   in f l u en c th h ea d is s ip ated   to   th s u r r o u n d i n g   l ay er s .   T h is   en er g y   lo s s   is   ca ll ed   d ielec tr ic  lo s s   an d   ca n   b ca lcu lat ed   u s in g   ( 5 )   an d   ( 6 ) .   T ab le  4   s u m m ar izes t h ca lcu lated   d ie lectr ic  lo s s   o f   th s am p les.      =         2      ( W /m )   ( 5 )     wh er W d   is   th d ielec tr ic  lo s s ,   ω   is   eq u al  to   2 f ,   C   is   th ca p ac itan ce   p er   u n it  len g th ,   U O   is   th v o ltag to   ea r th   ( V ) .   is   ca lcu lated   u s in g   ( 5 ) .       =   18   ln (   ) 10 9   ( )   ( 6 )     wh er ε  is   th r elativ p er m it tiv ity   o f   in s u latio n ,   wh ic h   is   3 . 0   f o r   X - HF - 1 1 0 ,   D is   th e x ter n al  d iam eter   o f   in s u latio n ,   d c   is   th d iam eter   o f   co n d u cto r   [ 1 7 ] .       T ab le   4 .   C alcu lated   d ielec tr ic  lo s s   C S A   ( mm 2 )   W d   ( W / m)   16   0 . 0 0 0 2 5   25   0 . 0 0 0 2 7   35   0 . 0 0 0 3 1   50   0 . 0 0 0 3 5   70   0 . 0 0 0 3 6   95   0 . 0 0 0 4 2   1 2 0   0 . 0 0 0 4 3   1 5 0   0 . 0 0 0 4 1   1 8 5   0 . 0 0 0 4 0   2 4 0   0 . 0 0 0 4 2   3 0 0   0 . 0 0 0 4 5   4 0 0   0 . 0 0 0 4 6   5 0 0   0 . 0 0 0 4 9   6 3 0   0 . 0 0 0 5 0   8 0 0   0 . 0 0 0 5 6       3 . 3 .   Ca lcula t i o n o f   t her m a re s is t a nce  T 1 ,   T 4   a nd   ra t ed  a m pa cit ies   T h th er m al  r esis tan ce   T 1   b et wee n   o n co n d u ct o r   an d   s h ea th ,   an d   t h ex ter n al  t h er m al  r e s is tan ce   T 4   ar ca lcu lated   u s in g   ( 7 )   a n d   ( 8 ) ,   r esp ec tiv ely .   T ab le  5   s u m m ar izes  th ca lcu lated   v alu es  o f   T 1   an d   T 4 C ab le   s am p les  ar L s in g le - co r d o u b le  in s u lated   ( SDI )   with o u t   m e tallic  co v er in g s   a n d   th e r e f o r T 2   a n d   T 3   a r b ein g   n e g lecte d .     1 = 2 ln [ 1 +   2   1 ]   ( 7 )   4 =   1   ( ) 1 / 4   ( 8 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2252 - 8 7 9 2       C a lcu la tio n   a n d   mea s u r eme n t o a mp a city  fo r   cla s s   5   flexib l a lu min u ca b le  a t 1 1 0   ° ( F ern a n d o   A g u s tin )   187   =   ( ) +   ( 9)     wh er ρ T   is   th th er m al  r esis tiv ity   o f   X - HF - 1 1 0   in s u latio n   ( K. m /W ) t 1   is   th th ick n ess   o f   in s u latio n   b etwe en   co n d u ct o r   an d   s h ea th   ( m m ) ;   d c   is   th d iam eter   o f   co n d u ct o r   ( m m ) h   is   th h ea d is s ip atio n Z ,   E   an d   g   a r co n s tan t;  D e   is   th e x ter n al  d iam et er   o f   ca b le  ( m )   a n d   Δθ s   is   th ex ce s s   ca b le  tem p er at u r ab o v a m b ien t   tem p e r atu r [ 1 7 ] [ 1 8 ] .       T ab le  5 .   C alcu lated   th er m al  r e s is tan ce   T 1   an d   T 4   C S A   T I   D e   Z   E   g   h   KA   T 4   i n   A i r   mm 2     m           n = 3     16   0 . 3 8 5 1   0 . 0 0 9 9   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 6 6 4   0 . 0 4 4 1   6 . 1 1 2   25   0 . 3 9 1 3   0 . 0 1 2 0   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 5 7 3   0 . 0 1 7 6   5 . 1 7 2   35   0 . 3 4 3 7   0 . 0 1 3 3   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 5 2 6   0 . 0 1 6 9   4 . 7 3 1   50   0 . 2 9 7 8   0 . 0 1 5 6   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 4 5 5   0 . 0 1 6 9   4 . 1 1 8   70   0 . 2 8 3 5   0 . 0 1 7 6   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 4 0 2   0 . 0 1 7 8   3 . 7 0 7   95   0 . 2 5 7 8   0 . 0 1 9 8   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 3 5 2   0 . 0 1 8 0   3 . 3 4 5   1 2 0   0 . 2 4 7 7   0 . 0 2 2 1   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 3 0 9   0 . 0 1 8 9   3 . 0 5 1   1 5 0   0 . 2 4 1 8   0 . 0 2 4 1   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 2 7 3   0 . 0 1 9 9   2 . 8 2 7   1 8 5   0 . 2 3 4 7   0 . 0 2 7 1   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 2 2 6   0 . 0 2 1 5   2 . 5 5 0   2 4 0   0 . 2 2 7 1   0 . 0 2 9 5   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 1 9 3   0 . 0 2 2 4   2 . 3 6 6   3 0 0   0 . 2 1 0 7   0 . 0 3 3 2   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 1 4 7   0 . 0 2 3 0   2 . 1 3 2   4 0 0   0 . 2 0 51   0 . 0 3 7 6   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 1 0 1   0 . 0 2 5 0   1 . 9 1 1   5 0 0   0 . 1 9 0 3   0 . 0 4 3 0   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 0 5 1   0 . 0 2 6 1   1 . 6 9 7   6 3 0   0 . 1 8 5 8   0 . 0 4 7 8   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   3 . 0 1 4   0 . 0 2 8 0   1 . 5 4 6   8 0 0   0 . 1 8 4 8   0 . 0 5 3 5   0 . 9 6   1 . 2 5   0 . 2   2 . 9 7 4   0 . 0 3 0 8   1 . 3 9 9       Af ter   d er iv in g   th v al u es  o f   co n d u ct o r   r esis tan ce ,   d ie lectr ic  lo s s ,   an d   th er m al  r esis tan ce   T 1   an d   T 4 ,   th ca b le   am p ac ities   ca n   n o b ca lc u la ted   u s in g   ( 1 0 ) .       I = [ Δθ W d   [ 0 . 5 T 1 + n ( T 2   +   T 3   +   T 4 ) ] R T 1 + nR ( 1 +   λ 1 ) T 2 + nR   ( 1 +   λ 1 +   λ 2 ) ( T 3 +   T 4 ) ] 0 . 5   ( 1 0 )     3. 4 .   Ca lcula t i o n o f   ca ble a mp a cit ies  us i ng   AS/N Z S 3 0 0 8 . 1 . 1   s t a nd a rd   Alth o u g h   th r ec o m m e n d ed   e q u atio n s   to   d eter m i n e   th e   c ab l am p ac ities   ar e   g iv en   in   I E C 6 0 2 8 7 ,   t h e   p u r p o s o f   th is   ca lcu latio n   is   to   v er if y   if   ( 11 )   ca n   b u s ed   to   d eter m in th am p ac ity   r atin g   o f   ca b les   at  1 1 0   ° f o r   in s tallatio n   i n   air   an d   w h eth er   th e   r esu lts   ca n   b s af ely   u tili z ed .   T a b le  6   s u m m ar izes  th ca lcu lated   am p ac itie s   an d   d if f e r en ce s   b et wee n   th v alu es o b tain ed   f r o m   two   Stan d ar d s .     ( 0 ) 2 0   ( 1 1 )     wh er I 0   is   th o p e r atin g   cu r r e n ( A) ,   I R   is   th r ated   cu r r e n ( A) ,   θ 0   is   th o p er atin g   tem p er atu r o f   ca b le  wh en   ca r r y in g   I 0   ( ° C) θ R   is   th e   o p e r atin g   tem p e r atu r o f   ca b le  wh en   ca r r y in g   I R   ( ° C)   an θ A   is   th am b ien t   air   o r   s o il tem p er atu r e   ( ° C)       T ab le  6 .   C alcu lated   am p ac itie s   at  1 1 0   ° C   an d   th ei r   d if f e r en c es   C S A   I EC   6 0 2 8 7   A S / N ZS 3 0 0 8 . 1 . 1   D i f f e r e n c e   mm 2   A mp s   A mp s   %   16   84   84   0   25   1 1 5   1 1 5   0   35   1 4 1   1 4 1   0   50   1 7 6   1 7 3   2   70   2 2 3   2 2 0   1 . 4   95   2 7 6   2 7 5   0 . 6   1 2 0   3 2 5   3 2 1   1 . 3   1 5 0   3 7 4   3 7 0   0 . 9   1 8 5   4 4 0   4 3 2   1 . 9   2 4 0   5 2 2   5 1 8   0 . 7   3 0 0   6 1 3   6 0 1   1 . 9   4 0 0   7 2 9   7 0 9   2 . 8   5 0 0   8 6 9   8 3 2   4 . 3   6 3 0   1 0 2 0   9 7 5   4 . 4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8 7 9 2   I n t J   Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.   10 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 2 1 :   1 8 3     192   188   4.   DE SCR I P T I O N   OF   T E S T   T h l ab o r ato r y   f ac ilit y   is   eq u i p p ed   with   f u lly   in teg r ate d   an d   au to m atic  in d u ctio n   ca b le   cy cle  h ea tin g   s y s tem .   T h s y s tem   ca n   ca r r y   o u lo n g - ter m   h ea tin g   test   o f   C o p p er   an d   alu m in u m   p o wer   ca b les  a n d   ass o ciate d   ca b le  co n n ec to r s   with   to tal  lo ad   cu r r en o f   u p   t o   6 k A.   Fig u r 1   s h o ws  th g r ap h ical  m o d ellin g   o f   th e   test   s y s tem   th at  co n s is ts   o f   th f o l lo win g   eq u ip m en t:     C ab le  cy cle  h ea tin g   test   u n it c ap ab le  in   g e n er atin g   u p   to   6 k o f   in d u ctiv cu r r en t     Pico   tech n o lo g y   8   c h an n els th er m o co u p le  d ata  lo g g er s   an d   a s s o ciate d   s o f twar e     8   u n its   o f   ty p th er m o co u p l ass em b ly     C u r r en t tr an s f o r m er   an d   s en s o r     Flu k 4 35  p o wer   a n aly ze r     DC   r esis tan ce   m ea s u r in g   d e v i ce     W in d o ws PC             Fig u r 1 .   Gr a p h ic al   m o d ellin g   o f   th h ea t d is s ip atio n   test   s y s te m       T h test   lo o p   co n s is ts   o f   th r ee   p ar allel   X - HF - 1 1 0   in s u lated   ca b les  with   p o ly v in y ch l o r id ( PVC )   s h ea th   in   tr ef o il  f o r m ati o n   ar e   ass em b led   an d   jo in ed   in   s er ies  with   m ec h an ical  s h ea r   b o lt  co n n ec to r s .   C ab les   o f   1 2   m eter s   in   len g th   ar p lace d   o n   4 5 0 m m   ca b le  lad d e r   tr ay   with   th d is tan ce   o f   6 5 0 m m   ab o v th g r o u n d   s im u latin g   th u n e n clo s ed   s p a ce d   in   f r ee   ai r   co n d itio n .   C ab l es a r lo o p ed   a n d   p ass ed   in   th 6 0 0 0 / 0 . 1 cu r r en tr an s f o r m er .   C ab le s   ar e   ter m i n ated   with   m ec h a n ical  s h ea r   b o lt  co n n ec to r s   an d   s h ea r ed   u s in g   to r q u e   wr en ch .   C o n d u cto r s   ar p o lis h ed   an d   clea n ed   u s in g   s teel  wir b r u s h   b ef o r in s er tin g   on to   th co n n ec to r .   F ilm   o f   co n d u ctiv g r ea s ar e   ap p lied   b etwe en   co n d u cto r   a n d   in n er   b ar r el  o f   c o n n ec t o r   to   e n s u r m o is tu r p en etr atio n   with in   th co n tact  p o in t   ar e   eli m in ated .   T h p alm s   o f   th e   two   m ec h an i ca co n n ec to r s   ar attac h e d   wi th   b o lt  to   e n s u r a   g o o d   co n t ac p o in t T h t h er m o c o u p le  lead s   ar e   attac h ed   to   th co n d u cto r ,   in s u latio n ,   s h ea th   o f   ca b le  a n d   to   th b o d y   o f   m ec h an ical  co n n ec t o r .   T h o t h er   th er m o c o u p le  lead   is   attac h ed   to   o n e - m ete r   co n d u cto r ,   o n m eter   awa y   f r o m   th u n it  u n d e r   test ,   f o r   th m ea s u r em en t   o f   am b ie n tem p er atu r e.   T h r esis tan ce   o f   co n n ec tio n s   is   m ea s u r ed   u s in g   th e   DC   r esis t an ce   m eter   p r io r   to   ap p ly i n g   th cu r r e n t.  Ap p licatio n   o f   c u r r en is   ca r r ied   o u t   u s in g   th cu r r e n g en er at o r   f r o m   th h ea cy clin g   u n it.  C u r r en is   tu n ed   an d   a d ju s ted   b a s ed   o n   th am b ien t   tem p er at u r in s id th test   f a cility .   T h in d u ce d   test   cu r r en ts   f r o m   th cu r r en g en e r ato r s   ar v er if ied   an d   v alid ated   u s in g   th e   Flu k 4 3 5   p o wer   an aly z e r   as seen   in   Fig u r e   2 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2252 - 8 7 9 2       C a lcu la tio n   a n d   mea s u r eme n t o a mp a city  fo r   cla s s   5   flexib l a lu min u ca b le  a t 1 1 0   ° ( F ern a n d o   A g u s tin )   189       Fig u r 2 .   I n d u ce d   cu r r en t is m ea s u r ed   u s in g   Flu k e   4 3 5   p o we r   an aly z er       T h tem p er atu r r is es  as  m ea s u r ed   o n   all  t h er m o c o u p le  l ea d s   ar r ec o r d ed   o n   Pico   s y s tem   d ata  lo g g er .   T h r eq u ir em e n is   th a th eq u ilib r i u m   s h all  r ea c h   t h p o in t   f o r   tim s u f f icien f o r   th t em p er atu r e   r is to   r ea ch   co n s tan v alu e.   T h is   co n d itio n   is   a ch iev e d   w h en   th e   v ar iatio n   at  all  m ea s u r ed   p o in ts   d o es  n o t   ex ce ed   1 K/h   [ 1 9 ].   T h jo i n te m p er atu r e   b etwe en   th e   co n d u c to r   an d   co n n ec to r   alwa y s   n ee d s   to   b c o o ler   t h an   th tem p er atu r o f   th c o n d u cto r   as   tem p er atu r r is o n   th jo in ts   co u ld   p o ten tially   ca u s e d   a   p r em atu r f ailu r e   o f   co n n ec tio n   o n   th f ield .       5.   RE SU L T S   AND   DI SCUS SI O N   5 . 1 .     Sim ula t ed  curr ent   a nd   co nd uct o t em pera t ure   T h er is   h ea g en er ate d   to   t h co n d u cto r   wh e n   th e   cu r r en is   ap p lied .   T h is   p h en o m en o n   is   ca lled   co n d u ct o r   lo s s   [ 20 ]   an d   ca n   b e   ca lcu lated   u s in g   ( 12 ) .       = 2   ( 1 2 )     w h er e   P c   is   th co n d u cto r   lo s s   ( W ) is   th cu r r en t f lo win g   t o   th co n d u cto r   ( A)   a n d   is   t h DC   r esis tan ce   o f   co n d u ct o r   ( /k m ) .   T h r o u g h o u t th d u r atio n   o f   test ,   th cu r r en g en er ate d   f r o m   h ea t c y clin g   u n it a r v er if ied   u s in g   Flu k e   4 3 5   Po wer   An aly z e r   attac h ed   to   ea ch   co n d u cto r   o f   th r ee - p h ase  s y s tem .   C u r r en s o u r ce   is   tu n ed   f o r   ev er y   r is o f   am b ien tem p er atu r d u t o   th h ea d is s ip ated   f r o m   th u n it   u n d er   test .   T u n in g   o f   cu r r en s o u r ce   ar e   co m p leted   wh e n   th u n it  u n d e r   test   r ea ch e d   i ts   eq u ilib r iu m   s tag as  d ef in ed   in   [ 2 1 ]   w h er th tem p er atu r e   o f   co n d u ct o r   an d   co n n ec to r s   d o   n o t c h an g e   b y   ± 2   ° C   f o r   1 5   m in u tes.   T ab le  8   r ep r esen ts   th e   m ea s u r ed   av e r ag e   c o n d u cto r   tem p e r a tu r o f   5 0   to   6 3 0 m m 2   ca b les  a cr o s s   th r ee   p h ases   d u e   to   c o n d u cto r   l o s s e s   with   r esp ec to   th a m p ac i ty   r atin g   d er i v ed   i n   ( 1 1 ) .   T ab le  7   s h o ws  t h at  th e   co n d u ct o r   tem p e r atu r es  ar e   b e lo th 1 1 0   ° C   lim it  as  u s ed   i n   th ca lcu latio n   o f   r ated   am p ac i ty .   T h ese  ar e   th e   v alu es p r o d u ce d   i n   s im u latio n   test   wh en   th co n d u cto r s   an d   co n n ec to r s   r ea c h ed   th ei r   s tate  o f   eq u ilib r iu m .       T ab le  7 .   Me asu r e d   cu r r en t a n d   tem p er atu r w h en   th ca lc u lated   am p ac ity   is   ap p lie d   to   co n d u cto r   C S A   A mb i e n t   t e m pe ra t u r e   d u r i n g   t e s t i n g   R a t e d   cu rr e n t   a t   a mb i e n t   t e mp e r a t u r e   M e a su r e d   c u r r e n t   C o n d u c t o r   t e m p e r a t u r e   a t   e q u l i b r i u m   mm 2   °C   A   A   °C   50   19   1 9 5   1 9 7   1 0 4   70   22   2 4 9   2 5 0   1 0 5   95   23   3 1 1   3 1 1   1 0 6   1 2 0   20   3 6 3   3 6 7   1 0 7   1 5 0   24   4 0 7   4 1 4   1 0 5   1 8 5   23   4 7 5   4 7 5   1 0 6   2 4 0   24   5 7 7   5 7 7   1 0 9   3 0 0   31   6 4 3   6 4 3   1 0 9   4 0 0   24   7 5 9   7 6 0   1 0 5   5 0 0   25   9 1 5   9 1 5   1 0 5   6 3 0   26   1 0 7 3   1 0 7 7   1 0 8         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8 7 9 2   I n t J   Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.   10 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 2 1 :   1 8 3     192   190   5 . 2 .     T em p er a t ure  a t   co nn ec t io n po int   T h tem p er atu r m ea s u r e d   at  th co n n ec tio n   p o in ts   o f   v ar i o u s   ca b le  s izes   f r o m   s ix   th er m o co u p les  ar b etwe en   6 2   to   7 2   ° C   wh e n   th e   r ated   am p ac ity   is   ap p lie d   to   th c o n d u cto r s .   T h is   is   a n   ev id e n ce   t h at  th e   s h ea r   b o lt  co n n ec to r s   ar e   av e r ag in g   3 9   ° C   co o ler   th an   th p h ase  co n d u cto r s   an d   ar co n s is ten ac r o s s   all  ca b le  s am p les .   T h h ig h est  r ec o r d e d   co n n ec t o r   tem p e r atu r was  7 2   ° C   o n   2 4 0   an d   6 3 0   mm 2   a n d   wer lo o n   5 0 ,   7 0 ,   9 5 ,   1 2 0   an d   1 5 0 m m 2 .   T h h ig h   cr o s s - s ec tio n al  r atio   o f   co n n ec to r   a n d   c o n d u cto r   p r esen ted   in   T ab le  8   co n tr ib u tes to   th e   co o ler   te r m i n atio n   p o in t .       T ab le  8 .   C o n d u cto r C o n n ec to r   cr o s s - s ec tio n al  r atio   C o n d u c t o r   c r o ss - sec t i o n a l   a r ea   C onn e c t o r   b a r r e l   c r o ss   - sec t i o n a l   a r ea   C S A   R a t i o   mm 2   mm 2   50   3 2 4   6   70   4 1 9   6   95   4 1 9   4   12 0   5 4 1   5   1 5 0   5 4 1   4   1 8 5   5 7 5   3   2 4 0   5 7 5   2   3 0 0   1 0 0 0   3   4 0 0   1 0 0 0   3   5 0 0   1 3 9 1   3   6 3 0   1 6 5 6   3       5 . 3 .     T em pera t ure  o f   ins ula t io n a nd   s hea t h   T h er m al  r esis tiv ity   o f   p o ly m er ic  m ater ial  in f lu en ce d   th h ea tr an s m itted   f r o m   co n d u cto r   to   air .   C ab les  ar s u b jecte d   to   elec tr ical  lo s s es  d u r in g   its   s er v ice  an d   o p e r atio n   an d   th ese  lo s s es   tr an s f o r m   to   h ea t   th at  d is s ip ate   f r o m   c o n d u cto r   to   th in s u latio n ,   s h ea th ,   an d   m etallic  lay er s .   T h r esu ltan h ea d is s ip ated   f r o m   ca b les  af f ec ts   th am b ien te m p er atu r e   o f   th e   s u r r o u n d in g   m ed iu m   wh ic h   th e n   in f lu en ce   th am p ac ity   r atin g   o f   ca b le  in   th f o r m   o f   d er ati n g   f a cto r   [ 2 2 ] .   Fig u r 3   r ep r e s en ts   th h ea d is s ip ated   to   e v er y   la y er   o f   ca b le   s am p les u n d er   test   tak en   f r o m   Pico   d ata  lo g g er   f o r   th d u r ati o n   o f   test s .   T h h ea t d is s ip ated   f r o m   s h ea th   o f   all  ca b le  s am p les  m ea s u r ed   f r o m   th e   th r ee   th e r m o co u p les   wer less   th an   9 0   ° C   wh ich   is   b e lo th m a x im u m   o p er atin g   tem p er atu r o f   PVC   m ater ial   at  s tead y   s tate  co n d it io n   [ 2 2 ] .           Fig u r 3 .   Gr a p h   o f   h ea d is s ip ated   to   ter m in atio n ,   co n d u cto r ,   in s u latio n ,   an d   s h ea th       6.   CO NCLU SI O N   T h r ec o r d ed   co n d u cto r   tem p er atu r with   r esp ec to   th e   ca lcu lated   r ated   am p ac ity   f o r   th th r ee - p h ase  co n d u cto r s   ar f o u n d   to   m ee t th v alu f o r   th e   1 1 0   ° C   o p er atin g   c o n d itio n .   T h e   r esu l ts   o f   th s im u latio n   test s   ar v er y   en co u r ag in g   an d   g av t h au th o r s   co n f id en t   lev el  th at  th ca lcu lated   am p ac ities   d er iv ed   f r o m   ( 1 0 )   ar s u itab le  f o r   u s in   el ec tr ical  s y s tem   th at  o p er at es   at  1 1 0   ° C   m ax im u m   o p er atin g   tem p er atu r e .   T h e   s im u lated   am p ac ities   wh en   c o m p ar ed   with   t h a m p ac ities   d e r iv e d   f r o m   I E C 6 0 2 8 7 ,   th e   ty p ical  m eth o d   in   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2252 - 8 7 9 2       C a lcu la tio n   a n d   mea s u r eme n t o a mp a city  fo r   cla s s   5   flexib l a lu min u ca b le  a t 1 1 0   ° ( F ern a n d o   A g u s tin )   191   ca lcu latin g   am p ac ities   o f   ca b les,  ar f o u n d   to   b with in   th 5 ac ce p tab le  lim it  wi th   m ajo r ity   o f   th e   d if f er en ce s   ar less   th an   2 %.    T h an aly s is   o f   th h ea d is s i p atio n   test   b etwe en   th m ec h an ical  s h e ar   b o lt  co n n ec to r s   a n d   C lass   5   f lex ib le  alu m i n u m   co n d u cto r s   also   co n f ir m s   th e   in itial  s u ita b ilit y   o f   m ec h a n ical  s h ea r b o lt   co n n ec to r s   d u t o   th lo jo in tem p er atu r th at  av er ag es  ab o u 3 0   ° C   lo wer   th an   th co n d u cto r   tem p er atu r th at  elim in ates  th e   later al   ex p an s io n   a th ter m in atio n   p o in t.   R esu lts   o f   th h ea d is s ip atio n   test   s h o ws  th at  th co n n ec t o r - co n d u ct o r   cr o s s - s ec tio n al  ar ea   r atio   ten d s   to   in f lu en ce   th tem p er atu r at  ter m in atio n   p o in t:  lo wer   tem p r etu ar f o r   h i g h   r atio s   ab o u t 4 - 6   wh er ea s   h ig h   tem p er at u r f o r   lo r atio s   o f   a b o u 2 - 3 .   M ain tain in g   lo w   tem p er atu r at  co n n ec tio n   p o i n is   v ital  to   th r eliab ilit y   o f   t er m in atio n   f o r   th alu m i n u m   co n d u ct o r .   Au th o r s   ar n o in v esti g atin g   th f in al  s u itab ilit y   o f   m ec h an ical  s h ea r   b o lt  co n n ec to r s   wh en   th ca b les  ar ex p e r ien cin g   elec tr ical  f au lt.       ACK NO WL E DG E M E NT   T h au th o r s   wo u l d   lik t o   ex p r ess   th eir   g r atitu d e   to   Victo r ia   Un iv er s ity   f o r   g r an tin g   th e   s ch o lar s h ip   f o r   th is   r esear ch   p r o ject .       RE F E R E NC E S   [1 ]   W .   A.  T h u e ,   Ele c trica P o we r Ca b le  En g in e e rin g ,   3 rd   e d ,   B o c a   Ra to n ,   F L,   U S A CRC P re ss ,   p p .   2 3 - 5 1 ,   2 0 1 2 .   [2 ]   T.   Yi,   J.  Li a o ,   B .   Ch e n ,   Z.   Zh u ,   S .   Lu   a n d   B.   G a o ,   " Li fe   Cy c le  C o st  b a se d   m o d e li n g   a n d   e c o n o m ic  e v a lu a ti o n   o 1 0   k a lu m in u m   a ll o y   p o we c a b le s,"   2 0 1 6   IEE In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   Cy b e T e c h n o lo g y   i n   Au to ma ti o n ,   Co n tro l,   a n d   In telli g e n S y ste ms   ( CY BE R) ,   2 0 1 6 ,   p p .   1 6 2 - 1 6 6 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /CYBER . 2 0 1 6 . 7 5 7 4 8 1 5 .   [3 ]   Co n d u c to rs   i n   I n s u l a ted   e lec tric   c a b les   a n d   fl e x ib le  c o r ds ,   A S /NZS   1 1 2 5 ,   Au stra li a n   S tan d a rd /Ne Zea lan d   S tan d a rd ,   2 0 0 1 .   [4 ]   Co n d u c to rs   o i n su l a ted   c a b les ,   I EC  6 0 2 2 8 ,   I n tern a ti o n a El e c tro te c h ica Co m m issio n ,   G e n e v a ,   S wit z e rlan d ,   2 0 0 4 .   [5 ]   A.  Ka lam ,   H.  Al - Kh a li d a n d   D.  Wi ll e n ,   " HT S   c a b le  a n d   it a n ti c i p a te d   e ffe c ts  o n   p o we tran sm issio n   n e two rk s, "   T h e   8 t h   I EE   I n ter n a t io n a l   C o n fer e n c e   o n   AC   a n d   DC  Po we T r a n sm issio n ,   2 0 0 6 ,   p p .   5 0 - 5 3 ,   d o i:   1 0 . 1 0 4 9 /c p :2 0 0 6 0 0 1 1 .   [6 ]   H.  Al - Kh a li d i,   A.  Ha d b a h   a n d   A.   Ka lam ,   " P e rf o rm a n c e   a n a ly sis  o HTS   c a b les   with   v a riab le  l o a d   d e m a n d , "   2 0 1 1   IEE PE S   In n o v a ti v e   S ma rt   Gr id   T e c h n o l o g ie s ,   2 0 1 1 ,   p p .   1 - 8 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /I S G T - As ia.2 0 1 1 . 6 1 6 7 0 8 3 .   [7 ]   El e c trica In st a ll a ti o n s   Pa rt 1 .   1 :   Ca b les   f o a lt e rn a ti n g   v o lt a g e u p   to   a n d   i n c lu d in g   0 . 6 /1 k V - T y p ica A u s tra li a n   in sta ll a ti o n   c o n d it i o n s ,   A S /NZS   3 0 0 8 . 1 . 1 ,   Au stra li a n   S tan d a rd /Ne w Z e a lan d   S tan d a rd ,   2 0 1 7 .   [8 ]   S .   C u rre li   e t   a l. ,   " E v a lu a ti o n   o f   th e   Eff e c ts  o f   M e c h a n ica C y c les   o n   B o n d in g   o f   Al - S u p e rc o n d u c ti n g   Ca b le  i n   Hig h - P e rf o rm a n c e   S tab il ize d   Nb Ti   Co n d u c to r , "   i n   IEE T ra n sa c ti o n o n   Ap p li e d   S u p e rc o n d u c ti v it y ,   v o l.   2 7 ,   n o .   4 ,   p p .   1 - 4 ,   Ju n e   2 0 1 7 ,   Art   n o .   4 8 0 2 0 0 4 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / TAS C. 2 0 1 6 . 2 6 4 6 0 6 7 .     [9 ]   M .   G u th rie,  G .   M a rti n jak   a n d   H.   B.   Va n S ick le,   " IEC   6 2 5 6 1   e lec tri c a tes ti n g   o US   c o n n e c to rs  a n d   stra n d e d   c a b le, "   2 0 1 6   3 3 rd   I n ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   L ig h t n in g   Pro tec ti o n   ( ICL P) ,   Esto ri l,   P o rtu g a l,   2 0 1 6 ,   p p .   1 - 9 d o i :   1 0 . 1 1 0 9 /IC LP . 2 0 1 6 . 7 7 9 1 4 0 4   [1 0 ]   A.  Ra m o n a t,   S .   S c h leg e l,   S .   G ro ß m a n n   a n d   M .   K u d o k e ,   " Ba sic   in v e stig a ti o n o n   jo i n ts  wit h   c y l in d rica a lu m in u m   c o n d u c to rs  m a d e   b y   p re ss -   a n d   sh rin k - fi fo h ig h - c u rre n d e v ice s,"   2 0 1 5   IE EE   6 1 st  Ho lm  C o n fer e n c e   o n   El e c trica l   Co n t a c ts ( Ho lm) ,   S a n   Die g o ,   CA,   USA ,   2 0 1 5 ,   p p .   3 0 9 - 3 1 6 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /HOL M . 2 0 1 5 . 7 3 5 5 1 1 4 .   [1 1 ]   K . - D . Ha im ,   D .   Cisil in o   a n d   K . - U .   Be n tk o ws k i " Th e   b e h a v i o u o sh e a b o lt   c o n n e c to rs  i n   M -   Ca b le  a c c e ss o ries   in   c a se   o c rit ica l o a d   a n d   o v e rlo a d , "   i n   CIRE D 2 0 0 9   -   2 0 t h   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   a n d   Exh ib it io n   o n   El e c tricity   Distrib u ti o n   -   Pa rt   1 n o .   0 2 8 5 ,   2 0 0 9 ,   d o i:   1 0 . 1 0 4 9 /cp . 2 0 0 9 . 0 6 6 0 .   [1 2 ]   K . - D .   Ha im ,   R .   rsc h ,   J .   P il li n g   a nd   J .   Ho fm a n n " T h e   c o m p a c t   j o in t   wit h   in teg ra ted   sh e a r   b o lt   c o n n e c to r:   n e w   a p p ro a c h   t o   f u n c ti o n   i n teg ra ti o n   in   m e d i u m   v o l tag e   jo i n ts,"   i n   CIRE 2 0 0 5   -   1 8 th   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   a n d   Exh ib it io n   o n   El e c tricity Distrib u ti o n ,   2 0 0 5 ,   pp . 1 - 5 d o i 1 0 . 1 0 4 9 / c p :2 0 0 5 0 9 4 5 .   [1 3 ]   M .   Ru n d e ,   H.  Je n s v o l d   a n d   M .   Jo c h im,  " C o m p re ss io n   c o n n e c to r fo S tran d e d   a lu m i n u m   p o we c o n d u c to rs, "   i n   IEE T ra n sa c ti o n o n   Po we r De l ive ry ,   v o l.   1 9 ,   n o .   3 ,   p p .   9 3 3 - 9 4 2 ,   Ju l .   2 0 0 4 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / TP WRD. 2 0 0 4 . 8 2 9 9 4 6   [1 4 ]   W.   B.   Ha v e rk a m p ,   T.   M c Ko o n   a n d   M .   Wi lc k ,   " B o lt e d   c o n n e c to rs  fo h i g h   v o lt a g e   a c c e ss o ri e in sta ll e d   o n   u n d e r g ro u n d   tran sm issio n   l in e s,"   1 9 9 9   IEE T r a n sm issio n   a n d   Distrib u ti o n   C o n fer e n c e   (Ca t.   N o .   9 9 CH3 6 3 3 3 ) Ne w Orlea n s,  LA,   USA,   v o l.   1 ,   p p .   7 4 - 8 2 ,   1 9 9 9 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T D C. 1 9 9 9 . 7 5 5 3 1 9 .   [1 5 ]   D.  C .   G ian c o li " Th e rm a Ex p a n sio n , "   Ph y sic fo S c ien t ists  &   En g i n e e rs   wit h   M o d e rn   P h y sic s,   4 th   e d ,   v o l .   1 ,   Up p e S a d d le Ri v e r,   Ne w Je rse y :   P e a rso n   Ed u c a ti o n ,   2 0 0 9 ,   p p .   4 5 9 - 4 6 3 .   [1 6 ]   M o o re ,   G .   F ,   " T h e rm o m e c h a n ica d e sig n , El e c tric  Ca b les   Ha n d b o o k ,   3 r d   e d .   v o l .   1 .   Ox f o rd :   Blac k we ll   S c ien c e   Lt d ,   1 9 9 7 ,   p p .   5 6 2 - 5 7 3 .   [1 7 ]   El e c tric   c a b les - Ca lcu l a ti o n   o t h e   c u rr e n ra ti n g   Pa rt  1 - 1 Cu rr e n ra ti n g   e q u a t io n (1 0 0 %   l o a d   fa c t o r)  a n c a lcu la t io n   o f   lo ss e s - Ge n e ra l ,   I EC  6 0 2 8 7 - 1 - 1 ,   I n tern a t o n a El e c tro tec h n ica C o m m issio n ,   G e n e v a ,   S witze rlan d ,   2 0 0 6 .   [1 8 ]   El e c tric   c a b les - Ca lc u la t io n   o f   th e   c u rr e n r a ti n g   Pa rt   2 - 1 :   T h e rm a re sista n c e   -   Ca lc u la t io n   o f   th e rm a re sista n c e ,   IEC  6 0 2 8 7 - 2 - 1 I n tern a t o n a El e c tro tec h n ica C o m m issio n ,   G e n e v a ,   S witze rlan d ,   2 0 0 6 .   [1 9 ]   L o v o lt a g e   switc h g e a a n d   c o n tro l g e a a ss e mb li e P a rt1 :   Ge n e ra ru le s IEC   6 1 4 9 - 1 e d .   2 . 0 ,   In tern a t io n a l   El e c tro tec h ica Co m m issio n G e n e v a ,   S witze rlan d ,   p p .   6 4 - 7 1 ,   2 0 1 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8 7 9 2   I n t J   Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.   10 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 2 1 :   1 8 3     192   192   [2 0 ]   T .   Wi l d i El e c trica l   ma c h i n e s,  d riv e s,  a n d   p o we r   sy st em 6 th   e d .   Up p e S a d d le  R iv e r ,   Ne Je rse y :   P e a rso n   Ed u c a ti o n ,   2 0 0 6 ,   p p .   1 2 0 - 1 3 1 .   [2 1 ]   Co mp re ss io n   a n d   me c h a n ica c o n n e c t o rs   fo p o we c a b les   -   Pa rt1 - 1:   T e st  me t h o d a n d   re q u ire me n ts  f o r   c o mp re ss io n   a n d   me c h a n ica c o n n e c to rs   fo p o we c a b les   fo ra te d   v o lt a g e u p   to   1 k (Um = 1 . 2 k V tes ted   o n   n o n - in su l a ted   c o n d u c to rs ,   I EC  6 1 2 3 8 - 1 - 1 In ter n a ti o n a l   El e c tro tec h n ica Co m m issio n ,   G e n e v a ,   S witze rl a n d ,   2 0 1 8 .   [2 2 ]   W irin g   ru les ,   AS /NZS   3 0 0 0 Au st ra li a n   S tan d a rd /Ne w Z e a lan d   S ta n d a rd 2 0 1 8 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       Fer n a n d o   Esm a   A g u stin   re c e iv e d   h is  Ba c h e l o o E n g in e e rin g   wit h   H o n o u rs   in   El e c tri c a l   En g i n e e rin g   fro m   Vic t o ria  Un i v e rsity ,   M e l b o u rn e ,   Au stra li a   i n   2 0 1 0 ,   wh e re   h e   is  c u rre n tl y   p u rsu i n g   h is  P h d e g re e .   He   is t h e   fo rm e Tec h n ica M a n a g e o T riCab ,   Au stra li a ,   fr o m   2 0 1 0   t o   2 0 1 9   i n - c h a rg e d   o Tec h n ica a n d   R& Tea m .   His  re se a r c h   in tere st  in c lu d e d e sig n   a n d   re li a b il it y   o c a b l in g   sy ste m .         Pro f e ss o r   Akh ta r   K a la m   h a b e e n   a Vic to ria   Un i v e rsity   (VU ),   M e lb o u r n e   sin c e   1 9 8 5   a n d   a   fo rm e De p u t y   De a n   o t h e   F a c u lt y   o f   He a lt h ,   En g in e e ri n g   a n d   S c ien c e   a n d   He a d   o f   En g in e e ri n g   o th e   C o ll e g e   o E n g in e e rin g   a n d   S c ien c e .   He   is  c u rre n tl y   th e   He a d   o E x tern a l   En g a g e m e n a t   th e   C o ll e g e   o f   En g in e e ri n g   a n d   S c ien c e ,   VU .   He   is   a lso   th e   c u rre n t   Ch a ir   o f   t h e   Ac a d e m ic  Bo a rd   in   th e   E n g i n e e rin g   In stit u te  o T e c h n o l o g y ,   P e rt h ,   Au stra li a .   A g a in ,   h e   is  t h e   Ed i to i n   Ch ief  o f   Au stra li a n   Jo u r n a o El e c tri c a &   El e c tro n ics   E n g i n e e rin g .   He   h a wid e   e x p e rien c e   in   e d u c a ti o n a i n stit u ti o n a n d   i n d u stry   a c ro ss   fo u c o n t in e n ts .   He   re c e iv e d   h is  B. S c .   a n d   B. S c .   En g i n e e rin g   fr o m   Ca lcu tt a   Un i v e rsity   a n d   Ali g a rh   M u slim   Un i v e rsity ,   In d ia.  He   c o m p lete d   h is   M S   a n d   P h . D.   a t h e   Un i v e rsity   o O k lah o m a ,   USA  a n d   t h e   Un iv e rsity   o Ba t h ,   UK .   He   h a s   c o n d u c ted   re se a rc h ,   p r o v i d e d   i n d u strial  c o n s u lt a n c y ,   p u b li sh e d   o v e fiv e   h u n d re d   p u b li c a ti o n s o n   h is  a re a   o e x p e rti se .   M o re   th a n   4 2   re se a rc h   d e g re e   stu d e n t h a v e   g ra d u a ted   u n d e h is   su p e rv isi o n   a n d   h e   is  a n   e x ter n a e x a m in e o m a n y   e x tern a d o c t o ra stu d e n ts  in   Au stra li a   a n d   o v e rse a s.  He   p ro v id e c o n s u lt a n c y   fo m a jo e lec tri c a u ti li ti e s,  m a n u fa c tu re rs  a n d   o th e in d u str y   b o d ies   in   h is  field   o e x p e rti se .   P ro fe ss o Ka lam   is  a   F e ll o o E A,  IET ,   AIE,   a   li fe   m e m b e o f   IEE E,   NER,   APE E n g i n e e r,   In t P (Au s) an d   a   m e m b e CIG RE  AP  B5   S tu d y   C o m m it tee .         As so c ia te   Pro fe ss o r   Al a d in   Za y e g h   h a d   b e e n   a Vic to r ia  Un i v e rsity ,   M e lb o u r n e ,   A u stra li a   sin c e   1 9 8 4   a n d   fo rm e h e a d   o S c h o o o El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  En g i n e e rin g   f o fiv e   y e a rs an d   re se a rc h   d irec to wh e re   h e   h a c o n d u c ted   re se a rc h ,   s u p e rv ise d   se v e ra P h a n d   M a ste De g re e   stu d e n ts   a n d   p u b li s h e d   m o re   th a n   3 6 0   P a p e rs,  b o o k s   c h a p ters ,   i n   p e e re v iew e d   In ter n a ti o n a l   Co n fe re n c e a n d   Jo u r n a ls.  re c e iv e d   h is  BE   d e g re e   in   E lec tri c a En g i n e e rin g   fr o m   Ale p p o   Un iv e rsity   i n   1 9 7 0   a n d   P h . D.   d e g re e   fro m   Clau d e   Be rn a rd   Un i v e rsity ,   Ly o n ,   F ra n c e   in   1 9 7 9 .   He   is  c u rre n tl y   Ad j u n c P r o fe ss o a t   th e   Co ll e g e   o E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e ,   Vic to ria  Un iv e rsity ,   M e lb o u rn e ,   Au stra li a .   His  re se a r c h   in tere st  i n c lu d e Re n e wa b le  e n e rg y ,   in str u m e n tatio n ,   d a ta   a c q u isit io n .   He   is  a   M e m b e o s e v e ra P ro fe ss io n a In sti t u ti o n s   E A,  CP En g ,   NER,   APE C ,   a   l ife  m e m b e o IEE E.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.