做铝合金电缆具体要注意哪些问题啊!工艺参数和铜芯电缆以及铝芯电缆的工艺有什么区别呢?
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,(如若,您对我的答复满意,请点击左下角“好评”,谢谢您的采纳。)
铝合金电缆优点:
1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。
2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。
3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。
4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。
5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。
6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。
7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。
8铠装特性
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。
9紧压特性
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%。
铝合金电缆的缺点:
1、耐腐蚀性能,8000系列铝合金不如普铝
2、耐温性能,铝合金比铜相差大
3、铝合金热膨胀系数远高于铜,AA8030铝合金甚至高于普铝
4、铝合金没有解决铝氧化问题
5、铝合金电缆在应力松弛和抗蠕变性方面有改善但远不及铜
6、铝合金电缆没有解决铝的连接可靠性问题
7、国产铝合金质量控制不一致(合金成分)导致抗蠕变性能差
8、铝合金电缆接头工艺复杂,容易留隐患
希望可以帮到你!!
一. 铝合金电缆的应用
1968年,美国南方电缆公司发明了铝合金电缆,铝合金电缆在美国和加拿大等地区已经有40多年的应用历史,是先进的、成熟的产品。
铝合金电缆在美国和加拿大地区广泛应用于机场、军事基地、办公室、住宅、酒店、超市、院校、体育场、医院、工业厂房等场所,由于铝合金电缆特有的性能特点,在几十年的应用过程中,得到了北美地区建筑设计师和电气设计师在安全性能和便捷敷设方面的一致肯定和推荐,铝合金带连锁铠装电缆作为一种新型的、安全可靠的电缆在很多应用领域代替了铜电缆。这种电缆的性能和延伸性能非常好,且非常安全。除此之外它还易于安装,安装这种电缆的简单程度超过其他任何电缆,很多美国电气工程师都希望铝合金电力电缆能够应用于建筑项目中去。事实上,在美国90%的民用及商业建筑才用的都是铝合金电力电缆作为电力传输。
二、稀土高铁铝合金电缆性能特点
多年来,国人一直期望能开发出一种导体,能继续推行以铝代铜,但始终未能从技术上取得突破,因而一直未能实现这历史性的使命。针对纯铝作为电缆导体存在的众多不足,美国和加拿大等发达国家在这方面做了大量的严究,于20世纪60年代末开发出了铝合金导体,铝合金导体在北美地区至今已运用近40年的时间,得到美国和加拿大等发达国家广大用户的一致认可,美国90%的民用及商业建筑使用的都是铝合金电缆。为什么铝合金电缆能具有如此广阔的市场,同纯铝和铜相比具有哪些特性,下面将从铝合金导体的材料、电气性能、机械性能、连接性能及耐腐蚀性等各方面做综合分析。
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。
很多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。根据国际标准GB/T3956-2008《电缆的导体》,在20℃时,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特殊的退火工艺处理,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%,而铝合金经退火工艺处理后,电缆延伸率提高了30%,铜缆的延展性一般在25%。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,远远优于国标GB/T 12706中规定的“电缆安装时的最小弯曲半径”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。
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、 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出现蠕变而引起接触电阻增大导致事故的风险。
5、 超强的低温性能
合金电缆运行温度:-40℃—90℃。适用于寒冷地区,可冬季施工。
6、耐腐蚀能力
腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀,从单存的金属特性看,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2×10-4㎜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。
7、绝缘性能
绝缘材料采用阻燃硅烷交联聚乙烯绝缘,摒弃了全国一万多家电缆厂仍在普遍使用的聚氯乙烯,阻燃级别达到美国UL标准FT4级、国内阻燃A级:
① 防燃烧、耐高温,长期工作温度高达90°C;
② 环保、低烟无卤;
③ 耐腐蚀、能任意弯曲,抗晒、抗老化,寿命可达40年。
8、铠装特性
铝合金带连锁铠装:
① 铠装电缆弯曲性能好,最小弯曲半径为7倍电缆外径,铜电缆为15倍电缆外径;
② 机械强度高,具有抗张性能、抗压性能和抗冲击性能;
③ 重量轻,更易安装。可免桥架及拉线盒,亦可直埋,免管道敷设,降低安装成本;
④ 防虫咬、防老鼠咬;
⑤ 采用铠装结构设计的铝合金电缆能实现阻燃IA级、耐火I级的优势。
9、护套性能
采用密封的高环保、无铅无镉,低烟无卤且阻燃级别达到FT4级的聚烯烃材料。
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,
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。
8、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%。
9、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。
以上列举了铝合金电缆的种种优势,据调查得知国外目前铝合金电缆的使用率也达到了90%。不过,最终的价值量还是由市场决定的。铝合金电缆在国内的发展前景还是很广阔的。
一、自锁型铠装电缆:
ACWU90 是一种高柔韧性的自锁型铝铠装、PVC外护套、90℃交联聚乙烯防水型绝缘单芯或多芯电缆,附一根等电位联结裸导线。因为具有 FT4 级的 PVC 外护套,ACWU90 可直接坦、埋地敷设,并适用于腐蚀环境和非燃性建筑中。ACWU90 减少了管道布线所带来的施工难度和人力成本。
合金电缆已在工厂用高柔韧性的自锁型铠装和密封PVC外护套组装完毕,不需要管道及其附件和人工密集的拉线、扣纹和穿管等工序。ACWU90通过CSA认证,可应用于干燥和潮湿环境的明线或暗线敷设,也可应用于1区和2区一级危险环境,以及二、三级危险环境。敷设方式户内可采用支架、梯架、托盘及电缆夹明敷。户外可采用直埋、电缆沟、电缆隧道等多种方式。ACWU90每米设有标定标记,以便准确地确定电缆长度。
铝合金电缆,ACWU90 多芯电缆采用导体制造,截面规格从10mm²到400mm²。它完全符合 IEC 60502.1及GB 12706.1 的规范标准,还可根据客户要求提供各种规格的低烟无卤型产品。 AC90 和 ACWU90 型均可作为用户进线电缆,使用的自锁型铠装技术使得其电缆比常规铠装电缆更具柔韧性,更容易安装。在固定安装中, 自锁型铠装电缆弯曲半径可以仅为屯缆外径的 6 倍。
二、AC90型多芯铝合金自锁型铠装铝合金电缆:
AC90 是一种高柔韧性的自锁型铝铠装,90℃交联聚乙烯绝缘单芯或多芯电缆,附一根等电位联结裸导线。AC90电缆在工厂用高柔韧性的自锁型铠装组装完毕,不需要管道及其附件和人工密集的拉线、扣纹和穿管等工序。
AC90型一直应用于非燃性建筑, 如办公楼、旅馆、购物中心和工厂中的照明、插座及其它设备的馈电线路,可作为用户地上及干燥环境中的进线电缆。AC90可安装在电缆托盘上(有孔托盘、无孔托盘及梯架),也可采用支架、或电缆夹沿墙、沿顶明敷。
AC90 多芯电缆采用导体制造,截面规格从10mm²到400mm²。通过CSA认证,可用于非潮湿环境的明线或暗线敷设,并具备与管道方式敷设的相同性能。AC90为阻燃A类,低烟无卤型,完全符合IEC 60754、GB17650.1及 IEC 60502.1\GB 12706.1 的规范标准。合金电缆
三、铝合金(STABILOY)非铠装AC-XLPE 绝缘 PVC 护套电缆:
AC-XLPE 绝缘 PVC 护套电缆,铝合金非铠装电缆采用导体制造,截面规格从 10mm²到 400mm²,线芯为级压紧绞股型,完全符合 CSA C22.2 NO.38 关于 ACM 合金导体的标准,也符合 GB 12706.1 及 IEC 60502.1 最新版的各项标准。
铝合金(非铠装电缆采用工作温度90℃的交联聚乙烯绝缘层及黑色 PVC 外护套,在无需铠装机械保护的场合下具有非常广泛的应用。它们可用于非燃性建筑,如 办公楼、旅馆、购物中心和工厂中的照明、插座及其它设备的馈电线路。
铝合金电缆是铝合金为建筑应用线缆而特别开发的铝合金导体。铝合金电缆的安全性能,电气性能,机械性能经过中国质量认证中心、国家电线电缆质量监督检验中心的检测,均满足中国国家标准 (GB) 要求。铝合金电缆在北美地区已成功应用 30 多年,是先进的,成熟的技术与产品。
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电力电缆,为什么不能选择铝合金电缆? 2016-12-05 工控论坛
铝合金电缆在我国应用时间不长但已经有案例表明铝合金电缆应用在城市和厂矿有巨大隐患和风险,下面就两个实际案例及导致铝合金电缆风险事故的八个因素进行探讨。
案例一
某钢厂批量使用铝合金电缆,投产一年时间发生两次大火造成停产半个月,直接经济损失2个亿。
这是火灾后经过维修后的电缆桥架,火灾痕迹依然醒目
案例二
湖南某一城市照明配电系统采用了铝合金电缆,在安装后的一年内,发生了铝合金电缆的强烈腐蚀,导致电缆接头和导体损坏,线路断电。
通过这两个案例可以看到铝合金电缆在中国城市、厂矿的大规模推广已经为城市、厂矿留下了隐患,用户对铝合金电缆的基本性能缺少认识,因而遭受了巨大损失,如果用户提早了解到铝合金电缆在防火可靠性和防腐问题上特性,这样的损失是可以提前避免的。
从铝合金电缆的特性来看,铝合金电缆在防火和防腐方面有天然的缺陷。表现在以下8个方面:
1.耐腐蚀性能,8000系列铝合金不如普铝
GB/T19292.2-2003标准表1注4中说明:铝合金耐腐蚀性差于普铝更差于铜,这是因为铝合金电缆加入了镁、铜、锌、铁元素,因此易于发生局部腐蚀如应力腐蚀断裂、层蚀、晶间腐蚀,而且8000系列铝合金属于易腐蚀配方,铝合金电缆增加了热处理工序,易造成物理状态不均匀,比铝电缆更容易被腐蚀。目前在我国应用的铝合金基本都是8000铝合金系列。
2.耐温性能,铝合金比铜相差大
铜的熔点为1080℃而铝和铝合金的熔点为660℃,所以铜导体是耐火电缆更好的选择。现在一些铝合金电缆厂家宣称可以生产耐火铝合金电缆并且通过了相关国家标准测试,但铝合金电缆与铝电缆此方面没有差别,如果处于火灾中心(
以上)即温度高于铝合金和铝电缆熔点时,不论电缆采取何种隔热措施,电缆会在很短的时间内融化,丧失导电功能,因此铝和铝合金不宜用做耐火电缆导体,也不宜在人口密集的城市配电网、楼宇、厂矿中使用。
3.铝合金热膨胀系数远高于铜,AA8030铝合金甚至高于普铝
从表中可以看到,铝的热膨胀系数远远高于铜,铝合金AA1000和AA1350有了一点改善,而AA8030甚至高于铝。热膨胀系数高会导致导体在热胀冷缩后接触不良并且会恶性循环,而电力供应始终有峰谷差,对电缆性能造成了巨大的考验。
4.铝合金没有解决铝氧化问题
铝合金或铝暴露在大气中会迅速形成一种坚硬、粘结力强但易碎,大约10nm厚度的
薄膜,具有较高的电阻率,它的硬度和粘结力使它难以形成导电触点,这是铝和铝合金安装前必须剔除表面氧化层的原因。铜表面也会氧化,但氧化层柔软并且在承受力时容易破碎成为了半导体,形成了金属-金属类接触。
5.铝合金电缆在应力松弛和抗蠕变性方面有改善但远不及铜
在普铝中加入特定的元素,可以改善普铝的蠕变性能,但其提高的程度相对普铝也非常有限,与铜相比尚有巨大差距。而且铝合金电缆是否真正能够改善抗蠕变性能,与每个企业的工艺、技术、质量控制水平密切相关,这种不确定性本身就是风险因素,如果没有成熟工艺严格控制,铝合金电缆改善蠕变性能方面也是无法保证的。
6.铝合金电缆没有解决铝的连接可靠性问题
影响铝的连接可靠性的因素有5个,铝合金仅仅在一个问题上有改善,并没有解决普铝连接问题。
普铝在连接问题上存在5个问题,8000系列铝合金只在蠕变和应力松弛方面有改善,其它方面都没有改进,因此连接问题将依然是影响铝合金品质的重大问题。铝合金也是铝的一种并不是一个新材料,在导体性能方面如果铝的基本性能与铜的差距问题没有解决,铝合金是无法替代铜的。
7. 国产铝合金质量控制不一致(合金成分)导致抗蠕变性能差
经过加拿大POWERTECH测试,国产铝合金成分控制不稳定,北美铝合金电缆Si含量相差5%以内,而国产铝合金Si含量相差68%,而Si是影响蠕变性能的重要元素。也就是说国产铝合金电缆在抗蠕变性方面也还没有成熟的工艺形成。
8.铝合金电缆接头工艺复杂,容易留隐患
铝合金电缆接头工艺比铜电缆多出三个工艺,氧化层的有效去除和涂覆抗氧化剂是关键,国内施工水平,质量要求参差不齐,留有隐患。而且由于国内没有严格法律责任赔偿体系,最终损失后果实践中基本还是用户自己承担。
除了上述因素,铝合金电缆还有截流量没有统一标准、接头端子不过关、电容电流增大、铝合金电缆铺设间距因截面加大变窄或不足以支撑、电缆截面增大导致施工困难、电缆沟#空间是否配套、维护和风险成本急剧升高、全生命周期成本升高、设计师无标准可遵循等一系列专业问题,如处理不当或被故意忽略任何其中一项都足矣让用户遭受惨重的、无法拟补的损失和事故。
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一、铝合金电缆的导电性较差
铝合金电缆导电率只有铜电缆的61%。相同电缆截面下,偏大的电阻必然造成线损偏高,降低能源利用效率。相同载流量条件下,铝合金电缆电阻率总是略大于铜电缆。以负荷电流380A,年利用小时数4500h,运行寿命30年为例,铜电缆截面若采用150mm2,则铝合金电缆截面需240mm2,两者的电阻率分别是0.148/km和0.150/km,年能耗为288495kwh/km和292410kwh/km,全寿命周期内两者能耗差为117450kwh/km〔3〕。显然全寿命周期内铝合金电缆的损耗偏大,背离国家“节能减排”的发展方向。
二、铝合金电缆载流量偏低
城市电网供电可靠性要求达到99.99%,核心区需达到99.999%的更高水平。由于城市电缆网采用环网结构,故障情况下短时间内保护动作,迅速将负荷切转至对侧线路,确保不间断用户供电。但要实现电网高可靠性,完善的网络结构、优良的设备和线路都是必不可少的。电网中的供电线路必须具有较高的载流量,除自身负荷外还能承担临时切换负荷。同等截面的铜芯电缆比铝合金电缆的载流量高出30%以上,显然更能满足城市供电可靠性的要求。
三、铝合金电缆机械抗拉强度低
铝合金电缆的抗拉强度只有铜电缆的46%,允许牵引力比铜电缆低60%。城市配电网大量采用电缆环网结构,规划设计上考虑尽量减少电缆中间接头的使用。实际使用中,单根铜电缆敷设长度一般在600~800米区间。考虑在同等载流量条件下,单根普铝电缆的敷设长度仅为500米。考虑牵引力的影响,单根铝合金电缆的敷设长度只有350米。显然抗拉强度偏低必然导致单次牵引电缆的长度受限,需额外增加大量中间接头,增加后续运行维护风险。
四、铝合金电缆耐腐蚀性能弱
电缆导体的腐蚀主要是金属电化学腐蚀,即在金属表面发生原电池或杂散电流干扰引起的电解电池作用。铝合金电缆在生产工艺中为了改善抗蠕变性能加入了镁、铜、锌、硅等元素,并增加热处理工序。由于电缆运行工况复杂,在含有电解质的环境中,电极电位更低的铝与其他加入的金属元素存在电极差,从而形成电流通路,发生孔蚀和裂隙腐蚀等电化学现象。铝合金电缆热处理工艺还容易造成导体表面物理状态不均匀,增加电化学腐蚀的可能,继而发生应力腐蚀裂纹和晶间腐蚀。
五、铝合金电缆耐高温性能差
铜的熔融点为1080,而铝的熔融点仅为660,显然铜导体是耐火电缆更好的选择。火灾情况下,中心环境温度可上升到750以上,电缆必须能够维持通电的基本功能以构筑生命保障线。显然当火场温度高于铝合金和铝的熔融点后,无论采取何种隔热措施,电缆导体都会在短时间内发生融化,丧失导电功能,从而严重影响火场人员安全疏散。
六、铝合金电缆接头故障风险高
电缆运行经验表明,80%故障均发生在接头部位。铜具有铝和铝合金无法比拟的优越性。铜接头氧化生成的氧化铜是优良导体,仍能够保障接头和端子的电气连接性能。铝和铝合金接头发生氧化生成的氧化铝是绝缘体,质地坚硬、粘结力强的特性使其难以形成良好的导电触点,易造成触点发热。电气设备终端多采用的是铜制接头,使用铝合金电缆就会形成铜铝连接。铝合金的热膨胀系数远高于铜。
由于电网运行始终存在峰谷差,当负荷发生明显变化时,温度快速变化,接触区出现较大的侧向运动,切断了金属触点的有效连接,增大接触阻抗,导致连接处温度上升。冷却时再次发生热应力变化,进一步形成界面剪切作用。在长期冷热反复作用下,当热应力大于铝的屈服力时,就会在接触区内形成不可逆的塑性变形,加速接头处的损耗程度,直至最终出现连接故障。铝合金导体在热胀冷缩后更容易产生接触不良的现象,接触区的恶性循环又对接头安全运行形成巨大考验。
七、铝合金电缆占用通道资源多
在相近能耗条件下,铝合金电缆截面需大于铜电缆两个规格以上,才能达到相近的载流量。然而增大的导体截面对电缆敷设和电缆通道结构尺寸都带来严重影响。电缆通道资源是城市电缆网建设的重要组成部分。受城市道路规模和交通组织的影响,大多数电缆采用排管和拉管方式敷设。选用铝合金电缆进行排管内敷设,则排管孔径必须放大到敷设铜电缆孔径的1.6倍以上〔4〕,显然增加了电缆土建工程建设成本。同时扩大的土建规模增加了占地,在城市地下资源日益紧张的条件下,显然并不具有可行性。
八、铝合金导体安装工艺要求高
安装铝合金电缆需要使用特殊工具,不同厂家接头甚至需要配置不同工具,无疑增加施工安装成本。铝合金电缆安装程序复杂,一般分为剥离绝缘层、去除导体氧化层、涂覆抗氧化剂、插入端子、压接成型、擦除多余抗氧化剂等6个主要步骤。不正确的安装容易导致接头接触电阻过大,异常温升直至发生电缆故障。国内目前的电缆施工力量参差不齐,现场管理水平也落后于发达国家。相比较而言,铜电缆应用经验丰富,具有更好的机械性能和安装容错性,施工工艺比较简化,更适合现阶段的实际情况和发展水平。
二、合金电缆的定义:
合金电缆-即铝合金电力电缆,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。铝合金的导电率是最常用基准材料铜IACS的61.8%,载流量是铜的79%,优于纯铝标准。但在同样体积下,铝合金的实际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,相同重量铝合金电缆的长度是铜电缆的两倍。因此,相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半。采用铝合金电缆取代铜缆,可以减轻电缆重量,降低安装成本,减少设备和电缆的磨损,使安装工作更轻松。