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電力最為關(guān)系國家安全的重要產(chǎn)業(yè),對電網(wǎng)運(yùn)行及用戶的管理均以“安全第一”為目的,因而對于電網(wǎng)設(shè)備要求也極為嚴(yán)格,對鋁電纜的使用十分謹(jǐn)慎,導(dǎo)致了我國電纜工業(yè)中鋁導(dǎo)體用量占比很低。
鋁合金電纜作為一種新型的電纜,雖然歷史不長,但因其優(yōu)越的性能和相對較低的價格,近年來迅速發(fā)展,成為電纜行業(yè)中一股新生的力量,引起越來越多的關(guān)注。從19世紀(jì)70年代開始在北美得到了廣發(fā)的推廣和使用,2007年進(jìn)入中國后在北京、天津、浙江、遼寧、廣東、四川等地逐步打開市場。目前主要用于房地產(chǎn)項(xiàng)目、商業(yè)項(xiàng)目和電力用戶工程,仍難以進(jìn)入電網(wǎng)工程的采購名錄中,市場份額仍然偏低。
鋁合金導(dǎo)體以金屬鋁為主要成分,通過添加銅、錳、鎂、鈦、鋅、鉻、鐵和硅等元素,經(jīng)過先進(jìn)的合成和退火等工藝,彌補(bǔ)了純鋁電纜的不足,改善了純鋁電纜的物理性能和工藝性能,提高了電纜的抗腐蝕性能和抗蠕變能力,保證電纜即使在長時間過載和過熱時的連續(xù)穩(wěn)定性。
鋁合金導(dǎo)體的電阻率與鋁相當(dāng),約為通的1.68倍,由于銅芯電纜的電阻率低,在相同截面情況下,銅芯電纜的電壓降較小。但在一般的工程應(yīng)用中,鋁合金電纜為了達(dá)到相同的載流量,放大截面后,電壓降相當(dāng)。
銅的密度約為8.9g/cm3,鋁合金的密度與鋁相當(dāng),約為2.7 g/cm3,即在單位面積下,銅的重量約為鋁合金的3.3倍。
如果按銅的導(dǎo)電率是100%計算,鋁合金的單位體積電阻率與鋁相當(dāng),約為61.2%,由于導(dǎo)體的導(dǎo)電能力與截面積成正比,則(8.9/2.7)×(0.612/1)=2,即2kg銅的導(dǎo)電能力與1kg鋁合金相當(dāng)。另外,考慮密度后,合金電纜的截面積是銅電纜的約1.5倍時,其電氣性能相同。
根據(jù)《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》GB50217-2007,按照短路熱穩(wěn)定條件計算電纜導(dǎo)體允許最小截面的公式如下:
經(jīng)計算,可得銅電纜熱穩(wěn)定系數(shù)C銅=13700,鋁合金電纜熱穩(wěn)定系數(shù)C鋁合金=9000,在通過相同的短路電流,并且短路持續(xù)時間相等的情況下,設(shè)S銅≥S基準(zhǔn),則S鋁≥1.52S基準(zhǔn),即在相同條件下,鋁合金電纜的截面必須為銅電纜截面的1.52倍以上。
綜上,鋁合金電纜選型時,截面積應(yīng)考慮放大,當(dāng)放大約為1.5倍時,主要參數(shù)基本與銅電纜相當(dāng)。
鋁合金導(dǎo)體在抗蠕變、壓緊性、屈服強(qiáng)度、延展性及耐受外力等性能上得到大幅度提高,在國外三十幾年的使用中,安全可靠,故障率極低。
在鋁中加入其它多種合金元素后,導(dǎo)電性能會下降,盡管通過工藝控制,可以使導(dǎo)電率恢復(fù)到接近鋁導(dǎo)體的水平,但仍無法超越純鋁。
盡管通過一些工藝的嚴(yán)格控制,來提高緊壓系數(shù),以減小鋁合金電纜截面的增量,但鋁合金電纜的外徑基本仍是要大于銅電纜的1.2倍。
鋁的熔融溫度為660℃,而銅可達(dá)1080℃,在高溫環(huán)境中使用的耐火電纜要求可經(jīng)受750℃~1000℃作用下維持通電的功能。因此此類電纜選擇中,不應(yīng)采用鋁合金電纜。
隨著銅價的迅猛上漲,銅與鋁的比價越來越大,鋁質(zhì)電纜受到越來越多的關(guān)注。
(1)人們對鋁芯電纜性能低劣的根深蒂固的觀念,包括電纜行業(yè)一線工作的設(shè)計、施工、生產(chǎn)運(yùn)行等專家。
(2)鋁合金電纜多為進(jìn)口合資品牌,價格較高。
鋁合金電纜擁有優(yōu)良的性能,加大的價格優(yōu)勢及重要的戰(zhàn)略意義,再加上目前的市場占有率較低,市場前景十分廣闊。