铝合金电缆制作流程
纠正一下,不叫铝合金电缆,应叫铝芯电缆。
铝芯电缆的制造工艺基本为:铝液经过连铸连轧机组,轧制Φ9.5~9.8mm铝线杆,再由拉丝机拉制各种直径的铝线,最后通过绞线机将铝线绞制成电缆;特殊用途的电缆还要增加增强钢丝、屏蔽层防护铠甲、绝缘外皮。
铝合金电力电缆是以AA-8000 系列铝合金材料为导体,采用特殊紧压工艺和退火处理等先进技术发明创造的新型材料电力电缆。合金电力电缆弥补了以往纯铝电缆的不足,提高了电缆的导电性能、弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能等,能够保证电缆在长时间过载和过热时保持连续性能稳定,采用AA-8000 系列铝合金导体,可以大大提高铝合金电缆的导电率、耐高温性,同时解决了纯铝导体电化学腐蚀、蠕变等问题。
优点有:
抗蠕变性能
铝合金导体的合金材料与退火处理工艺减少了导体在受热和压力下的“蠕变”倾向,相对于纯铝,抗蠕变性能提高300%,避免了由于冷流或蠕变引起的松弛问题。
抗拉强度和延伸率
铝合金导体相比于纯铝导体,由于加入了特殊的成分并采用了特殊的加工工艺,极大的提高了抗拉强度,且延伸率提高到30%,使用更加安全可靠。
热膨胀系数
热膨胀系数用来计算在温度变化时材料的尺寸变化。铝合金的热膨胀系数与铜相当,多年来铝连接器一直可靠地用于铜和铝导体,且当今使用的大部分电气连接器都是用铝制造的,这尤其适合铝合金。所以铝合金导体与连接器的膨胀和收缩完全一致。
连接性能
用铝合金制造的电气连接与用铜导体制造的连接一样安全稳定。 铝合金的成分大大改进了其连接性能,当导体退火时,添加的铁产生高强度抗蠕变性能,即使在长时间过载和过热时,也能保证连接稳定。
自重承载力强
铝合金改善了纯铝的抗拉强度,铝合金电缆可支撑4000米长度的自重,铜电缆只能支撑2750米。这种优势在大跨度的建筑(如体育场馆)配线时体现得尤为突出。
防腐蚀性能
铝固有的防腐性能缘自当铝表面与空气接触时形成薄而坚固的氧化层,这种氧化层特别耐受各种形式的腐蚀。而合金中添加的稀土元素又能进一步改善铝合金的耐腐蚀性能,特别是电化学腐蚀。铝能承受恶劣环境的特点使其被广泛应用于托盘内电缆的导体,以及许多工业元件和容器。腐蚀的产生通常与不同的金属在潮湿环境中的连接有关,可使用相应的保护措施来防止腐蚀的发生,比如使用润滑油、抗氧化剂和保护涂层。碱性土壤和某些类型的酸性土壤环境对铝有较大的腐蚀性,所以直埋敷设的铝导体应使用绝缘层或模压护套防止腐蚀。在含硫的环境中,例如铁路隧道和其它类似地方,铝合金的抗腐蚀性能大大优于铜。
柔韧性
铝合金有很好的弯曲性能,其独特的合金配方、加工工艺,使柔韧性大幅提高。铝合金比铜柔韧性高30%,反弹性比铜低40%。一般铜缆的弯曲半径为10~20倍外径,而铝合金电缆弯曲半径仅为7倍外径,更容易进行端子连接。
铠装特性
国内常用的铠装电缆,大多采用钢带铠装,安全级别低,在受到外界破坏力时,其抵御能力差,容易导致击穿,且重量重,安装成本相当高,加之耐腐蚀性能差,使用寿命不长。而我们根据美国标准开发的金属连锁铠装电缆,采用的是铝合金带连锁铠装,其层与层之间的连锁结构,保证电缆能经受外界强大的破坏力,即使电缆遭受较大的压力和冲击力时,电缆亦不易被击穿,提高了安全性能。同时铠装结构使电缆与外界隔离,即使在火灾时,铠装层提高了电缆的阻燃耐火级别,降低了火灾的危险系数。铝合金带铠装结构相对于钢带铠装,其重量轻,敷设便利,可免桥架安装,能减少20%~40%的安装费用。根据使用场所的不同可以选择不同的外护套层,使铠装电缆的用途更加广泛。
紧压特性
单从体积电导率方面考虑,铝合金不及铜,但我们开发的导体不仅从材料性能方面作出了改进,而且在工艺方面也取得大的突破,我们采用超常规的紧压技术,使紧压系数达到0.93,而异型线的紧压系数能达到0.95,在国内属于首创。通过最大极限的紧压,可以弥补铝合金在体积导电率上的不足,使绞合导体线芯如实心导体一般,明显的降低线芯外径,提高导电性能,在同等载流量情况下导体外径只比铜缆大10%。
(一)共同点:
1) 可靠的安全性能。合金电力电缆已获得美国乃至世界范围内最具权威的UL认证,并在美国、加拿大和墨西哥等国家成功应用了40年,从未出现过任何安全问题。惠欣合金电力电缆在引进美国先进技术的基础上,自主研发并具有多项专利权,已通过国家电线电缆质量监督检验中心等多家权威机构检验检测,具有和铜缆相同可靠的质量安全性能。
2) 良好的导电性能。作为导体,纯铝的导电性能是61.8%IACS,纯铝电缆的弯曲性、抗蠕变性和抗氧化性很差,很容易发生断裂和在通电后产生的高温下变形。因而,过去在使用纯铝电缆中问题不断事故频发。为了解决这些问题,我们通过反复试验,并引进美国技术,自主研发了新型合金材料导体,即在纯铝基础上添加了铜、铁、和稀土等元素;经过特殊工艺合成和退火处理等先进技术,从根本上改变了纯铝电缆的不足,大大提高了电缆的导电性能、弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能,保证了电缆在长时间过载和过热时的连接稳定性。特别强调的是稀土元素,它是一种可以化腐朽为神奇的特殊材料,现已广泛应用于手机屏幕、航天飞机、合金技术等方面。在合金导体中加入稀土元素,可以细化晶体结构,提高铝的室温效应和高温机械性能,解决电化学腐蚀等问题。因此,稀土元素在我国其战略作用已经上升至和石油一样的高度。
经过加工处理后的合金电缆,其导电率达到62%IACS,为实现了相同长度的合金材料与铜导体导电率相同,可增大合金导体截面,使其比铜大1.28-1.5倍。
增大导体截面以后,我们采取了两项技术措施来解决两种导体截面积不相同的问题:
1) 采用硅烷交联聚乙烯替代聚氯乙烯,硅烷交联聚乙烯绝缘材料的厚度是聚氯乙烯的2/3。
2) 使用异型挤压技术设备,将铝芯挤压至可以更好结合的形状,从而使各根电芯可以更紧密接触,电芯之间的空隙更小,最终合金电缆的直径只比铜缆粗11%-16%。此外,惠欣合金电力电缆采用特殊工艺,大大减少了导体在长期过度受热和压力下产生的蠕变性,使惠尔合金电缆的电气连接与铜缆一样稳定。
(二)优势
优势一 大明前锋铝合金电缆比铜缆具有更佳的防腐性能。腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀,合金导体在空气中会很快生成一层致密的氧化膜,能够防止金属内部被进一步氧化腐蚀。而铜则不能形成氧化膜,所以,污染物会进一步向内部腐蚀。惠欣合金电缆加入稀土元素后,在电化学性能方面,进一步提高了耐电化学腐蚀能力。此外,惠欣合金电缆采用更环保的阻燃硅烷交联聚乙烯绝缘体,改变了铜缆常用的聚氯乙烯绝缘体材料,使线缆绝缘体的耐受温度由70°提高到90°,其阻燃级别达到美国UL标准FT4级,国内阻燃级别为A级。同时,这种材料还相当耐腐蚀,抗晒,抗老化,能任意弯曲。因此,惠欣合金电缆的使用寿命比铜缆延长10年以上。
优势二 大明前锋铝合金电缆比铜缆具有更优越的机械性能。硬态纯铝的伸长率为0.5%-2.0%,惠尔合金电缆经退火工艺处理后,延伸率提高了30%,铜缆的延伸率一般在25%。因此,惠尔合金电缆比传统的铜缆具有更强的柔韧性。在安装使用时所需要的拉力强度比铜缆小很多。惠尔合金电缆的最小弯曲半径为7倍电缆外径,远远优于国标电缆规定的10-20倍电缆外径的标准。因此惠尔合金电缆在安装过程中更容易弯折,有效地减少安装成本,降低事故风险。惠尔合金电缆的反弹性比铜缆的反弹性低40%,且具备无记忆效应等,比铜缆更适于安装使用。
优势三 大明前锋铝合金电缆比铜缆具有更节约的经济性能。在实现与铜缆同等电气性能的前提下,惠尔合金电力电缆直接采购成本比铜缆低,更省钱。由于惠尔合金电力电缆比铜缆具有较轻的质量和更好的弯曲性能,对于铜缆需要穿管安装的,惠尔合金电缆只需要吊架即可安装。因此,惠尔合金电缆的运输和安装成本相对铜缆可降低40%。使用惠欣合金电力电缆对建设节约型社会将产生不可估量的影响。
(三)不足之处
由于合金电缆使用的端子要求较高,端子价格明显高于普通端子。但这与电缆的整体价格相比还是很小的部分。同时端子是整个系统中最为敏感的部分。因此,多花费小小投资,会换来数年安全运行的保障效果。
其次,因为大明电缆生产工艺和技术要求较铜缆更为复杂,而且市场供应以销定产,因此客户订货签约后,交货时间需要延长半月左右。
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铝合金电缆与铝芯电缆的性能有一定差异,纯铝的耐腐蚀性能比铜好,但铝合金的耐腐蚀性能比纯铝更优。下面装一网从耐腐蚀性能、机械性能、导电能力、抗蠕变性能等四个方面进行分析。
一、耐腐蚀性能
纯铝的耐腐蚀性能比铜好,但铝合金的耐腐蚀性能比纯铝更优,因为铝合金中加入的稀土等化学元素可以增加铝合金的耐腐蚀性能,特别是耐电化学腐蚀性能,解决了纯铝长期在接头处出现的电化学腐蚀的问题。
二、机械性能
第一,抗拉强度和延伸率。铝合金导体相比于纯铝导体,由于加入了特殊的成分并采用了特殊的加工工艺,极大的提高了抗拉强度,且延伸率提高到30%,使用更加安全可靠。
第二,弯曲性能。铝芯电缆的弯曲性能很差,弯曲很容易发生断裂,铝合金电力电缆的弯曲半径为7倍电缆外径,远远优于GB/T12706的“电缆安装时的最小弯曲半径”中规定的10倍-20倍电缆外径。
第三,柔韧性能。纯铝电缆只要几次一定角度的扭转,导体就会出现开裂或折断,易引发事故,而铝合金电力电缆能够经受几十次的弯折,消除了以往纯铝电缆安装使用过程中出现事故的隐患,极大地提高了安全可靠性能。
三、导电能力
铝合金导体是在纯铝中添加稀土、镁、铜、铁等元素,经过合金工艺形成的新兴导体材料。众所周知,在铝中加入其它多种合金元素后,导电性能会下降,而通过工艺控制,可以使导电率恢复到接近纯铝的水平,使其与纯铝具有相近的载流量。
四、抗蠕变性能
铝合金电缆慢慢步入国内市场起原因在于,铜金属的资源紧缺,铜价的不断上涨。这铝合金材料从韧性,抗拉强度,重量,都比铜处于优势,而且在同等载流量的情况下,铝合金的横切面只比铜大1.1——1.2倍。价格也比铜价格低。
铜芯电缆与铝合金电缆的优缺点比较:
1. 铜芯电缆电阻率低:铝芯电缆的电阻率比铜芯电缆约高1.68倍。
2. 铜芯电缆延展性好:
3. 铜芯电缆强度高:常温下的允许应力,铜可达到20,铝为15.6kgt/mm2。
4. 铜芯电缆抗疲劳:铝材反复折弯易断裂,铜则不易。
5. 铜芯电缆稳定性好,耐腐蚀:铜芯抗氧化,耐腐蚀,而铝芯容易受氧化和腐蚀。
铜芯电缆的优势:
1. 铜芯电缆载流量大:由于电阻率低,同截面的铜芯电缆要比铝芯电缆允许的载流量(能够通过的最大电流)高30%左右
2. 铜芯电缆电压损失低:由于铜芯电缆的电阻率低,在同截面流过相同电流的情况下。铜芯电缆的电压降小。因此,同样的输电距离,能保证较高的电压质量或者说,在允许的电压降条件下,铜芯电缆输电能达到较远的距离,即供电覆盖面积大,有利于网络的规划,减少供电点的设置数量。
3. 铜芯电缆发热温度低:在同样的电流下,同截面的铜芯电缆的发热量比铝芯电缆小得多,使得运行更安全。
4. 铜芯电缆能耗低:由于铜的电阻率低,相比铝电缆而言,铜电缆的电能损耗低,
5. 铜芯电缆抗氧化,耐腐蚀:铜芯电缆的连接头性能稳定,不会由于氧化而发生事故。
铝芯电缆的接头不稳定时常会由于氧化使接触电阻增大,发热而发生事故。因此,事故率比铜芯电缆大得多。 6. 铜芯电缆施工方便:由于铜芯柔性好,允许的弯度半径小,所以拐弯方便,穿管容易由于铜芯抗疲劳、反复折弯不易断裂,所以接线方便又由于铜芯的机械强度高,能承受较大的机械拉力,
导电能力
用相同规格的电缆作比较,铝合金导体的导电率是最常用的基准材料铜的61%,铝合金的比重为2.7g/cm3,铜的比重为8.9g/cm3,在同样体积下,铝的重量大约是铜的三分之一,按照该计算,在满足相同导电性能的前提下,铝合金电力电缆的重量是同样载流量铜缆的一半。
抗蠕变性能
铝合金导体特殊的合金配方与热处理工艺大大减少了金属在受热和压力下的“蠕变”倾向,与铜导体的蠕变性能基本一致,与铜导体制造的连接一样稳定。
耐腐蚀性能
与铜芯电缆相比,铝合金电力电缆拥有更高的耐腐蚀性能,能够承受各种形式的腐蚀拥有更好的抗氧化性,抗氧化腐蚀能力为铜芯电缆的10~100倍。在含硫的环境中,例如铁路隧道和其它类似地方,铝合金电力电缆的抗腐蚀性能大大优于铜芯电缆。
机械性能
第一,弯曲性能。根据GB/T12706中对铜缆安装时弯曲半径的规定,铜缆的弯曲半径是10-20倍电缆直径,铝合金电力电缆的弯曲半径最小为7倍电缆直径,使用铝合金电力电缆减小了安装布局的空间,减小了安装成本,更易于敷设。
一、铝合金电力电缆性能
1.导体材料
新型的铝合金材料在纯铝材料的基础上添加了铜、铁、镁、硅和稀土元素等多种元素,经过特殊的工艺合成和退火处理等先进工艺,弥补了纯铝电缆的不足,提高了电缆的导电性能、弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能,保证电缆即使在长时间过载和过热时的连接热稳定性。
2.电气性能
铝和铜一样在导电方面是性价比高的金属,在北美地区的电缆传输中,高压架空线电缆传输电缆100%为铝导体,中压传输99%为铝导体。在中国,中高压电力传输也还是以纯铝为主。
一些人观点认为铝导体的电阻率比铜导体的大,则用铝作为电缆的导体在传输过程中的能量损失应该比铜材料大。其实,这种观点是没有依据的。因为传输过程中的能量损失取决于导体电阻而不是电阻率。根据国家标准GB/T3956-2008《电缆的导体》,在20℃时,某一铜导体截面的直流电阻值与对应大一个或两个规格的铝(或铝合金)导体直流电阻值相当。也就是说,从传输过程中能量损失考虑,某一铜导体完全可以由对应大两个规格的铝(或铝合金)导体电缆所替代,此时铝或铝合金电缆的载流量是大于铜缆的。
由于新型的铝合金导体在进行挤塑前要进行退火工序的处理,导体经过重结晶和应力恢复处理,使得导电性能相对于纯铝有所提高,电导率能达到61.5%IACS,性能更加优于纯铝。
3.机械性能
(1)柔韧性
硬态纯铝的伸长率为0.5~2.0%,而铝合金经退火工序处理后,电缆延伸率提高了30%,比传统的铜缆具有更强的柔韧性,安装时所需要的拉力比铜缆小很多。
(2)弯曲性能
纯铝电缆弯曲性能很差,弯曲很容易发生断裂、折断,因而频繁引发事故。铝合金电缆的最小弯曲半径为7倍电缆外径,远远优于GB/T 12706的“电缆安装时的最小弯曲半径”中规定的10~20倍电缆外径,因而铝合金电缆在安装过程中更易弯折,有效的减少安装成本,降低事故风险。
(3)抗蠕变能力
铝合金材料中加入的铁元素,经过退火处理后起到强化作用,抗蠕变性能相比于纯铝提高了300%,因而避免了因长期受到机械力的作用而出现蠕变引起接触电阻增大导致事故的风险。
(4)其他
铝合金电缆的反弹性比铜缆的反弹性少40%,且具备无记忆效应等,比铜导体更适于安装使用。
4.连接性能
在过去的经验积累和认知中,铜铝连接一直是最为关键的问题。铜和铝(或铝合金)如果直接连接接触,因金属材质不同,存在电位差,在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀。在电力系统中,这种腐蚀会增加接触电阻,使接头处发热,是系统安全运行的隐患。
另外,铜和铝(或合金)的膨胀系数不同,如果采用刚性连接会造成金属
疲劳,长时间使用后会造成连接处松弛,也会增加接触电阻。这是人们普遍担心的问题。
铝合金电力电缆对于终端的处理,主要依靠以下几个手段:
第一、镀锡。铜排镀锡或铝端子镀锡都是可行的。用铜排镀锡和铝端子镀锡来解决铜铝过渡问题已经广泛的应用于电力行业,被证明是安全可靠的。
第二、采用特制的过渡垫片,这种垫片介于铜铝之间,有效地防止铜铝接触带来的腐蚀问题。
第三、涂抹抗氧化剂。当用电设备的铜触头没有镀锡,而铝端子也没用镀锡时,可以采用涂抹抗氧化剂的方法。抗氧化剂介于铜铝之间,可以有效地防止电解质的进入,从而避免了电化学腐蚀。
采用以上第一、第三种方法接线时,需要加装碟形垫片来吸收铜/铝膨胀系数不同带来的松弛,用扭力扳手拧紧后,无需对整个连接系统进行任何维修和二次拧紧。
铝合金材料由于加入了铜、铁、镁、稀土等多种元素,大大改进了其连接性能。尤其是当导体退火时,添加的铁元素产生了高强度抗蠕变性能,即使在长时间过热时,也能保证连接稳定性。
铜/铝合金连接在北美通过了权威测试试验室按照长期运行(大于30年)所制定的100次冷水连接头热循环测试标准;在中国上海电缆研究所,通过了按照长期运行(大于30年)所制定的IEC1000次连接头热循环测试标准。
5.耐腐蚀能力
腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀,从单纯的金属特性看,铝的抗腐蚀性能优于铜。铝在空气中很快形成一层厚度约为2×10-4mm的致密氧化膜,防止内部的金属被进一步腐蚀。而铜则不能形成氧化膜,所以污染物会进一步向里腐蚀。
在电缆应用中,连接点也决定了系统的耐腐蚀能力,连接点处的电化学腐蚀是由不同的电极电位、金属间的不同电阻、电解液的电导率、阴阳表面的接触面积(电流密度)和金属的极化特性等因素共同作用的结果。采用在美国应用数年的成熟的端子,解除了端子连接存在的隐患。
电位差越大,腐蚀会越严重。铝合金中加入的稀有金属,在化学性能方面,进一步提高以铝为导体的金属材料的耐腐蚀能力,减少了不同金属之间的电位差。
二、铝合金电力电缆成本分析
由于铝合金的密度约为铜的1/3,导电率为61.5%IACS,所以在相同载流量下,铝合金电缆的重量比铜缆轻一半。当铝合金电缆的截面是铜缆的1.5倍时,其电气性能相同。很多人会有这种顾虑,担心铝合金电缆的截面增加到铜缆的1.5倍时,电缆外径会增加很多,因而会增加电缆的绝缘料、绕包、填充、护套材料等辅材成本,并且还担忧会增加安装成本。其实这种担忧完全是多余的,因为采用了特殊的紧压工艺,经过逐层紧压后,导体紧压系数达到0.95,达到世界领先水平。而铜电缆经过一次紧压成型,紧压系数一般只能达到0.80,所以其外径仅比铜缆增加5%,由此可见铝合金电缆在略微增加外径的前提下,电导率就能完全达到铜电缆的导电能力,因而也不会增加多少辅材的成本。相比于铜缆,铜材的价格是铝材的3~4倍,而铜缆导体材料成本占电缆成本的约70%,因而使用铝合金电缆替代铜缆能节约近30%的成本。且相同载流量的铝合金电缆是铜缆重量的一半,因而使用铝合金电缆重量轻很多,可以减少桥架成本。
三、铝合金电缆电力的阻燃绝缘及金属联锁铠装
铝合金电缆自诞生以来就以其高标准而投入市场,铝合金电缆采用环保型交联聚乙烯材料,不仅使用寿命大大优于PVC绝缘,而且安全性能更加优异,再加上独特的金属联锁铠装结构,达到低烟无卤阻燃A级要求,这种电缆在燃烧时的透光率极高,达到99%,只产生微量的烟雾,从而减少对人体、仪器设备及建筑物的损害,有利于发生火灾时的及时疏散和援救。
铝合金电力电缆的优点:
铝合金电力电缆所具备的良好的机械性能和电性能,使得它可以广泛应用于国民经济的各个领域,如普通民宅、高层建筑、电梯、大小型超市商场、地铁、机场、车站、医院、银行、写字楼、宾馆酒店、邮政电信大楼、展览馆、图书馆、博物馆、古代建筑、学校、电力大楼、公共娱乐场所、隧道、地下建筑、仓库等,还可以用于冶金、钢铁、焦炭、煤矿、电厂、输变电站、造船、石油、化工、医药、核电站、航空航天、军事、造纸等行业,以及家电、汽车、公共交通设施等等。
抗蠕变性能
铝合金导体的合金材料与退火处理工艺减少了导体在受热和压力下的“蠕变”倾向,相对于纯铝,抗蠕变性能提高300%,避免了由于冷流或蠕变引起的松弛问题。
抗拉强度和延伸率
铝合金导体相比于纯铝导体,由于加入了特殊的成分并采用了特殊的加工工艺,极大的提高了抗拉强度,且延伸率提高到30%,柔韧性比铜高33%,弹性低40%,使用更加安全可靠。
热膨胀系数
热膨胀系数用来计算在温度变化时材料的尺寸变化。铝合金的热膨胀系数与铜相当,多年来铝连接器一直可靠地用于铜和铝导体,且当今使用的大部分电气连接器都是用铝制造的,这尤其适合铝合金。所以铝合金导体与连接器的膨胀和收缩完全一致。
连接性能
用铝合金制造的电气连接与用铜导体制造的连接一样安全稳定。 铝合金的成分大大改进了其连接性能,当导体退火时,添加的铁产生高强度抗蠕变性能,即使在长时间过载和过热时,也能保证连接稳定。
自重承载力强
铝合金改善了纯铝的抗拉强度,铝合金电缆可支撑4000米长度的自重,铜电缆只能支撑2750米。这种优势在大跨度的建筑(如体育场馆)配线时体现得尤为突出。
防腐蚀性能
铝固有的防腐性能源自当铝表面与空气接触时形成薄而坚固的氧化层,这种氧化层特别耐受各种形式的腐蚀。而合金中添加的稀土元素又能进一步改善铝合金的耐腐蚀性能,特别是电化学腐蚀。铝能承受恶劣环境的特点使其被广泛应用于托盘内电缆的导体,以及许多工业元件和容器。腐蚀的产生通常与不同的金属在潮湿环境中的连接有关,可使用相应的保护措施来防止腐蚀的发生,比如使用润滑油、抗氧化剂和保护涂层。碱性土壤和某些类型的酸性土壤环境对铝有较大的腐蚀性,所以直埋敷设的铝导体应使用绝缘层或模压护套防止腐蚀。在含硫的环境中,例如铁路隧道和其它类似地方,铝合金的抗腐蚀性能大大优于铜。
柔韧性
铝合金有很好的弯曲性能,其独特的合金配方、加工工艺,使柔韧性大幅提高。铝合金比铜柔韧性高30%,反弹性比铜低40%。一般铜缆的弯曲半径为10~20倍外径,而铝合金电缆弯曲半径仅为7倍外径,更容易进行端子连接。
铠装特性
国内常用的铠装电缆,大多采用钢带铠装,安全级别低,在受到外界破坏力时,其抵御能力差,容易导致击穿,且重量重,安装成本相当高,加之耐腐蚀性能差,使用寿命不长。而我们根据美国标准开发的金属连锁铠装电缆,采用的是铝合金带连锁铠装,其层与层之间的连锁结构,保证电缆能经受外界强大的破坏力,即使电缆遭受较大的压力和冲击力时,电缆亦不易被击穿,提高了安全性能。同时铠装结构使电缆与外界隔离,即使在火灾时,铠装层提高了电缆的阻燃耐火级别,降低了火灾的危险系数。铝合金带铠装结构相对于钢带铠装,其重量轻,敷设便利,可免桥架安装,能减少20%~40%的安装费用。根据使用场所的不同可以选择不同的外护套层,使铠装电缆的用途更加广泛。
紧压特性
单从体积电导率方面考虑,铝合金不及铜,但我们开发的导体不仅从材料性能方面作出了改进,而且在工艺方面也取得大的突破,我们采用超常规的紧压技术,使紧压系数达到0.93,而异型线的紧压系数能达到0.95,在国内属于首创。通过最大极限的紧压,可以弥补铝合金在体积导电率上的不足,使绞合导体线芯如实心导体一般,明显的降低线芯外径,提高导电性能,在同等载流量情况下导体外径只比铜缆大10%。
电线电缆的主要工艺
电缆是通过:拉制、绞制、包覆三种工艺来制作完成的,型号规格越复杂,重复性越高。
1.拉制
在金属压力加工中.在外力作用下使金属强行通过模具(压轮),金属横截面积被压缩,并获得所要求的横截面积形状和尺寸的技术加工方法称为金属拉制。
拉制工艺分:单丝拉制和绞制拉制。
2.绞制
为了提高电线电缆的柔软度、整体度,让2根以上的单线,按着规定的方向交织在一起称为绞制。
绞制工艺分:导体绞制、成缆、编织、钢丝装铠和缠绕。
3.包覆
根据对电线电缆不同的性能要求,采用专用的设备在导体的外面包覆不同的材料。包覆工艺分:
A.挤包:橡胶、塑料、铅、铝等材料。
B.纵包:橡皮、皱纹铝带材料。
C.绕包:带状的纸带、云母带、无碱玻璃纤维带、无纺布、塑料带等,线状的棉纱、丝等纤维材料。
D.浸涂:绝缘漆、沥青等
扩展资料
工艺特性
一、大长度连续叠加组合生产方式,对电线电缆生产的影响是全局性和控制性的,这涉及和影响到:
(1)生产工艺流程和设备布置
生产车间的各种设备必须按产品要求的工艺流程合理排放,使各阶段的半成品,顺次流转。设备配置要考虑生产效率不同而进行生产能力的平衡,有的设备可能必须配置两台或多台,才能使生产线的生产能力得以平衡。
从而设备的合理选配组合和生产场地的布置,必须根据产品和生产量来平衡综合考虑。
(2)生产组织管理
生产组织管理必须科学合理、周密准确、严格细致,操作者必须一丝不苟地按工艺要求执行,任何一个环节出现问题,都会影响工艺流程的通畅,影响产品的质量和交货。
特别是多芯电缆,某一个线对或基本单元长度短了,或者质量出现问题,则整根电缆就会长度不够,造成报废。反之,如果某个单元长度过长,则必须锯去造成浪费。
(3)质量管理
大长度连续叠加组合的生产方式,使生产过程中任何一个环节、瞬时发生一点问题,就会影响整根电缆质量。质量缺陷越是发生在内层,而且没有及时发现终止生产,那么造成的损失就越大。
因为电线电缆的生产不同于组装式的产品,可以拆开重装及更换另件;电线电缆的任一部件或工艺过程的质量问题,对这根电缆几乎是无法挽回和弥补的。事后的处理都是十分消极的,不是锯短就是降级处理,要么报废整条电缆。它无法拆开重装。
电线电缆的质量管理,必须贯穿整个生产过程。质量管理检查部门要对整个生产过程巡回检查、操作人自检、上下工序互检,这是保证产品质量,提高企业经济效益的重要保证和手段。
参考资料来源:百度百科_电缆
1.电能在传输过程中的损耗取决于导体电阻而不是电阻率:电缆导体一般常用的有铜和铝两种材质。由于铝导体的电阻率比铜导体的电阻率大,由此得出用铝作为电缆的导体在电力传输过程中损耗就应该会比铜导体要大大的结论。理论上,电能的损耗与导体的电阻成正比,与截面成反比。绝对地认为铝比铜的损耗大的结论不科学。
2.在载流量相同下,铝合金电缆的截面为铜芯电缆的1.5倍:根据GB/T 3956-2008《电缆的导体》,在20℃时,一个铜导体截面的直流电阻值与对应于另外规格的铝导体直流电阻值相当。从电力输送中的电能损失的角度来看,一个规格的铜导体芯电力电缆完全可以由直流电阻等效的铝导体电缆所替代,此时铝电缆的载流量大于铜缆的载流量。电气性能铝合金与铜相比,在同等截面长度的情况下,电导率是铜的61%,载流量约为铜的78%。根据电缆截面的规格分布,将铝合金电缆的截面增加1.5倍左右,载流量与电压降等电气参数与铜相当。
3.载流量相同下,铝合金导体的直径为铜芯导体1.2倍左右:加大导体直径是否会使导体直径增加太大,从而影响安装?可以采用以下方法解决,首先可以在设计中考虑铝合金电缆直径因素其次在制造中导体紧压技术,紧压系数达到0.93,使铝合金电缆的外径相比于铜芯电缆只增加10%左右,将直径因素减少至最小。
4.等效截面长度相同时,铝合金导体的重量为铜芯导体50%:由于二者比重相差较大,即使铝合金截面增大,但由于比重较小,可以减轻导体的重量。
5.接头性能良好由于在铝中加入了铁、镁、稀土等多种元素:大大改善了退火后的韧性和高抗蠕变性能。实际中,铜铝连接一直是最为关键的问题。铜和铝(或铝合金)如果直接连接接触,有金属材质不同,存在电位差,在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀。在电力系统中,这种腐蚀会增加接触电阻,使接头处发热,是系统安全运行的隐患。现在采用了新技术制造的铜铝接头从根本上消除了过去铜铝接头存在的致命不足,使的铝合金电缆的接头安全可靠,操作简单方便。
6.机械性能改善:由于在纯铝中添加了合金铁、铜、稀土等合金元素,改善了铝合金的综合性能,延伸率、蠕变性能提高。
7.强度高:合金化提高了铝合金的抗拉强度。
8.延伸率高:延伸率到25%以上,大大改善了弯曲性能。铝合金电缆安装时的最小弯曲半径大于7倍电缆外径即可,远远小于GB12706-2008《额定电压1kV到35kV挤包绝缘电力电缆及附件》中规定的电缆安装时最小弯曲半径为12倍至20倍电缆外径。
9.回弹力小:铝合金电缆比铜缆回弹力能少40%,便于施工和增加施工安全性。
10.抗蠕变:铝合金导体的特殊合金与热处理工艺大大减少了金属在受热和压力下的"蠕变"倾向,相对于纯铝,抗蠕变性能提高300%。
11.抗腐蚀:铝在空气中很快的生成一层厚度约为2~4μm的致密氧化膜,这层氧化膜非常致密,以至于空气无法进入,从而防止内部的金属被进一步氧化。铜的表面不能生成氧化膜,所以气体会穿过表面的氧化物进入内部,与内部的金属继续发生氧化反应,导致铜的氧化很快。铝合金导体中由于加入了稀土金属,提高纯铝为导体的金属材料的耐腐蚀性能,减少了不同金属之间的电位差。
12.阻燃性高:铝合金带连锁铠装电缆采用铝合金导体、阻燃硅烷交联聚乙烯绝缘、铝合金带连锁铠装结构,能实现阻燃IA级、耐火IA级,且低烟无卤。具有极佳安全性能和经济效益。
13.易安装:与安装铜芯电缆相比,更像是将金属导管和电缆集成了在一起。实际应用时省去了穿管的工作,在电气设计明敷,可以省去桥架,可以降低造价,节省工时、缩短工期,节约材料,减少污染和能源浪费。由于铝合金电缆比铜缆重量轻一半。对于高层建筑来说,垂直敷设的难度和工作量大大降低,给施工人员减轻劳动强度,能够缩短工期,节省人工成本。
14.无涡流损耗:铝合金铠装电缆采用非磁性材料,即使存在三相不平衡电流,电缆内部也不会产生涡流,能减少线路的损耗。
电线电缆其基本结构一般是由:导电线芯,绝缘层,保护层三部分组成。为了完成三部分的组合,一般塑料电线电缆的制造流程为:
1、铜、铝单丝拉制
电线电缆常用的铜,铝杆材,在常温下,利用拉丝机通过一道或数道拉伸模具的模孔,使其截面减小,长度增加,强度提高。拉丝是各电线电缆公司的首道工序,拉丝的主要工艺参数是配模技术。
2、单丝退火
铜,铝单丝在加热到一定的温度下,以再结晶的方式来提高单丝的韧性,降低单丝的强度,以符合电线电缆对导电线芯的要求。退火工序关键是杜绝铜丝的氧化。
3、导体的绞制
为了提高电线电缆的柔软度,以便于敷设安装,导电线芯采取多根单丝绞合而成。从导电线芯的绞合形式上,可分为规则绞合和非规则绞合。非规则绞合又分为束绞,同心复绞,特殊绞合等。
为了减少导线的占用面积,缩小电缆的几何尺寸,在绞合导体的同时采用紧压形式,使普通圆形变异为半圆,扇形,瓦形和紧压的圆形。此种导体主要应用在电力电缆上。
4、绝缘挤出
塑料电线电缆主要采用挤包实心型绝缘层,塑料绝缘挤出的主要技术要求:
(1)偏心度:挤出的绝缘厚度的偏差值是体现挤出工艺水平的重要标志,大多数的产品结构尺寸及其偏差值在标准中均有明确的规定。
(2)光滑度:挤出的绝缘层表面要求光滑,不得出现表面粗糙,烧焦,杂质的不良质量问题。
(3)致密度:挤出绝缘层的横断面要致密结实,不准有肉眼可见的针孔,杜绝有气泡的存在。
5、成缆
对于多芯的电缆为了保证成型度,减小电缆的外形,一般都需要将其绞合为圆形。绞合的机理与导体绞制相仿,由于绞制节径较大,大多采用无退扭方式。成缆的技术要求:一是杜绝异型绝缘线芯翻身而导致电缆的扭弯;二是防止绝缘层被划伤。
大部分电缆在成缆的同时伴随另外两个工序的完成:一个是填充,保证成缆后电缆的圆整和稳定;一个是绑扎,保证缆芯不松散。
6、内护层
为了保护绝缘线芯不被铠装所疙伤,需要对绝缘层进行适当的保护,内护层分:挤包内护层(隔离套)和绕包内护层(垫层)。绕包垫层代替绑扎带与成缆工序同步进行。
7、装铠
敷设在地下电缆,工作中可能承受一定的正压力作用,可选择内钢带铠装结构。电缆敷设在既有正压力作用又有拉力作用的场合(如水中,垂直竖井或落差较大的土壤中),应选用具有内钢丝铠装的结构型。
8、外护套
外护套是保护电线电缆的绝缘层防止环境因素侵蚀的结构部分。外护套的主要作用是提高电线电缆的机械强度,防化学腐蚀,防潮,防水浸人,阻止电缆燃烧等能力。根据对电缆的不同要求利用挤塑机直接挤包塑料护套。