铝合金电缆在电力工程中的应用

铝合金电缆的应用现状

电力最为关系国家安全的重要产业,对电网运行及用户的管理均以“安全第一”为目的,因而对于电网设备要求也极为严格,对铝电缆的使用十分谨慎,导致了我国电缆工业中铝导体用量占比很低。

铝合金电缆作为一种新型的电缆,虽然历史不长,但因其优越的性能和相对较低的价格,近年来迅速发展,成为电缆行业中一股新生的力量,引起越来越多的关注。从19世纪70年代开始在北美得到了广发的推广和使用,2007年进入中国后在北京、天津、浙江、辽宁、广东、四川等地逐步打开市场。目前主要用于房地产项目、商业项目和电力用户工程,仍难以进入电网工程的采购名录中,市场份额仍然偏低。

铝合金电缆与铜电缆的性能比较铝合金电缆的主要参数

铝合金导体以金属铝为主要成分,通过添加铜、锰、镁、钛、锌、铬、铁和硅等元素,经过先进的合成和退火等工艺,弥补了纯铝电缆的不足,改善了纯铝电缆的物理性能和工艺性能,提高了电缆的抗腐蚀性能和抗蠕变能力,保证电缆即使在长时间过载和过热时的连续稳定性。

电阻率

铝合金导体的电阻率与铝相当,约为通的1.68倍,由于铜芯电缆的电阻率低,在相同截面情况下,铜芯电缆的电压降较小。但在一般的工程应用中,铝合金电缆为了达到相同的载流量,放大截面后,电压降相当。

重量

铜的密度约为8.9g/cm3,铝合金的密度与铝相当,约为2.7 g/cm3,即在单位面积下,铜的重量约为铝合金的3.3倍。

导电能力

如果按铜的导电率是100%计算,铝合金的单位体积电阻率与铝相当,约为61.2%,由于导体的导电能力与截面积成正比,则(8.9/2.7)×(0.612/1)=2,即2kg铜的导电能力与1kg铝合金相当。另外,考虑密度后,合金电缆的截面积是铜电缆的约1.5倍时,其电气性能相同。

短路热稳定能力

根据《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007,按照短路热稳定条件计算电缆导体允许最小截面的公式如下:

经计算,可得铜电缆热稳定系数C铜=13700,铝合金电缆热稳定系数C铝合金=9000,在通过相同的短路电流,并且短路持续时间相等的情况下,设S铜≥S基准,则S铝≥1.52S基准,即在相同条件下,铝合金电缆的截面必须为铜电缆截面的1.52倍以上。

综上,铝合金电缆选型时,截面积应考虑放大,当放大约为1.5倍时,主要参数基本与铜电缆相当。

铝合金电缆的优点铝资源丰富改善的机械性能

铝合金导体在抗蠕变、压紧性、屈服强度、延展性及耐受外力等性能上得到大幅度提高,在国外三十几年的使用中,安全可靠,故障率极低。

价格低安装、运输成本低、工期短防盗铝合金电缆的缺点载流量小

在铝中加入其它多种合金元素后,导电性能会下降,尽管通过工艺控制,可以使导电率恢复到接近铝导体的水平,但仍无法超越纯铝。

体积较大

尽管通过一些工艺的严格控制,来提高紧压系数,以减小铝合金电缆截面的增量,但铝合金电缆的外径基本仍是要大于铜电缆的1.2倍。

耐高温能力弱

铝的熔融温度为660℃,而铜可达1080℃,在高温环境中使用的耐火电缆要求可经受750℃~1000℃作用下维持通电的功能。因此此类电缆选择中,不应采用铝合金电缆。

铝合金电缆的市场前景原材料价格

随着铜价的迅猛上涨,铜与铝的比价越来越大,铝质电缆受到越来越多的关注。

铝合金电缆的推广障碍

(1)人们对铝芯电缆性能低劣的根深蒂固的观念,包括电缆行业一线工作的设计、施工、生产运行等专家。

(2)铝合金电缆多为进口合资品牌,价格较高。

综述

铝合金电缆拥有优良的性能,加大的价格优势及重要的战略意义,再加上目前的市场占有率较低,市场前景十分广阔。

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