Поскольку использование меди кабеля прежде всего зависит от допустимой температуры, то исследование тепловых процессов в кабеле, а следовательно, и допустимого тока нагрузки, является очень важной задачей - кабельной техники. До самого последнего времени допустимый ток нагрузки силовых кабелей вычислялся по формуле проф. J. Teichmiiller’a, основанной на теоретических и практических исследованиях как самого TeichmQIlera, так и проф. G. Mie и Р. Humann’a. По этой формуле, например, рассчитана таблица допустимых нагрузок норм VDE. В основном вывод этой формулы опирается на закон Ома в приложении к тепловому состоянию тела.
Таблицы допустимых нагрузок английских норм рассчитаны, исходя из этих температур жилы и температуры окружающей почвы в 15° С.
Бельгийские нормы допускают максимальную температуру жилы кабелей в 60° С.
Итальянские нормы допускают максимальную температуру также в 60° С, а величины допустимых нагрузок высчитаны в этих нормах, исходя из окружающей температуры в 25° С.
Французские нормы допускают перегрев в 30° С, величины нагрузок по этим нормам — наименьшие из всех норм.
Нагрузки но германским нормам VDE рассчитаны на перегрев меди кабелей с бумажной изоляцией на 25° С сверх температуры окружающей среды, т. е. при 15° С в почве, температура меди по этим нормам не должна быть выше 40° С. Интересно, что для резиновых проводов германские нормы допускают температуру жилы в 50 С, несмотря на то, что резиновая изоляция много менее устойчива в термическом отношении, чем пропитанная бумажная. Нормы эти явились продуктом согласования немецких кабельных заводов и потребителей, причем потребители отстаивали точку зрения увеличения допустимой нагрузки, а кабельные заводы отказывались от гарантии надежности работы кабелей при повышении температуры. До сих пор немецкие заводы не меняют своей точки зрения и еще совсем недавно W. Vogel, разбирая вопрос о более высокой по статистике цифре пробоев (в четыре раза) америндских кабелей по сравнению с немецкими, по графе внутренних причин, объясняет это обстоятельство более высокими допущенными у американцев температурами. Однако, очевидно, под влиянием современной экономической обстановки в Германии последние нормы VDE допустили перегрев в 35° С для кабелей до 6 kV включительно, оставив 25° С для более высоких напряжений.
Таким образом в мировой практике стандартизации силовых кабелей длительно допустимые температуры колеблются в диапазоне от 40° С до 85° С.
Влияние температуры на силовые кабели с пропитанной бумажной изоляцией можно рассматривать с двух точек зрения:
1) влияние на диэлектрическую прочность и устойчивость электрических характеристик кабеля;
2) влияние на химическую и механическую устойчивость изоляции.
Многочисленные исследования показывают, что при быстром поднятии напряжения диэлектрическая прочность кабеля при высокой температуре скорее возрастает, чем падает, что хорошо вяжется с нашими представлениями о внутреннем вакууме в кабеле. Однако в результате сильных термических воздействий в кабеле появляется ряд нежелательных явлении, особенно недопустимых в кабелях на рабочее напряжение от 20 kV и выше. Эти явления заключаются в чрезмерном увеличении диэлектрических потерь в кабеле при высоких температурах, что может повести к тепловому пробою изоляции, а также в остаточном расширении свинцовой оболочки кабеля, что в свою очередь вызывает неустойчивость электрических характеристик кабеля и возникновение ионизации и т. п. Очевидно, что, чем выше напряжение кабеля, тем ниже должна быть рабочая температура его, чтобы сделать устойчивее электрические характеристики. Практика показала, что для кабелей на напряжение свыше 20 kV температура в 50—60°С должна считаться предельной, если кабель пропитан обычной вязкой массой.
Увеличение толщины изоляции у высоковольтных кабелей на окончательную температуру проводящих жил влияет слабо, ибо при увеличении толщины изоляции увеличиваются и размеры кабеля, что в свою очередь уменьшает его тепловое сопротивление. Но время, требующееся для достижения наивысшей температуры при одном и том же токе, а равно и время, требующееся для охлаждения кабеля, выше у кабелей с более высокой толщиной изоляции, ибо скорость нагрева и охлаждения сильно уменьшается при увеличенной теплоемкости изоляции.
