鋁合金導體建築電纜安全問題

2021-01-18 電纜網

以往在鋁芯建築電纜安全問題上,我們只注重自己的產品製造工藝技術改進,發展了電工鋁和鋁合金,以期提高產品質量。但是,供電部門仍然發現使用鋁芯電纜的線路時而發生停電事故,消防部門時而發現使用鋁芯電纜線路的建築發生火災,因此,供電和消防部門都認為鋁芯電纜不可靠,把事故責任全部推卸在鋁芯電纜上,這很不公正。根據國外經驗,應該從電纜製造、連接器具和安裝工藝三方面入手解決鋁芯建築電纜的安全問題,否則,電纜製造企業難以澄清事故責任。
   鋁合金導體製造工藝技術
   首先要保證鋁合金的純度。AA-8000系列鋁合金導體的製造工藝與普通電工鋁杆基本相同,不過要嚴格控制鋁的化學成分和含量,並經過良好的時效處理和中間退火處理。這需要有專門的人才和專門的設備。  

ASTM標準規定的AA-8000系列鋁合金和AA-1350鋁的化學成分如表4 。 AA-8176的純度比AA-8030高,但二者性能指標相差不大,都能符合ASTM B 800-05(2011)和UL 44-2010標準要求。美國南方電線公司主要使用AA-8176鋁合金,而通用電纜公司和加拿大加鋁公司主要使用AA-8030鋁合金。
   中國鋁合金導體製造廠已做過鋁合金導體化學成分測試。測試數據顯示,中國鋁合金導體的化學成分已經比純電工鋁有很大改善。中國標準報批稿《電纜導體用鋁合金線》 中規定的鋁合金成分見下表。此標準正式頒布以後,中國的鋁合金電纜製造將有章可循,消除當前企業標準混亂的局面。
   AA-8000系列鋁合金中鐵的含量最高達0.8-0.9wt%,國產鋁合金導體中,鐵的含量偏低,其他成分含量較大。電工鋁導體的雜質含量很大,不適合製造各項性能要求很高的、安全可靠的建築電纜。如何調整鐵/矽比、提高鐵的含量以適應AA-8000系列鋁合金的要求,是需要認真解決的問題。
   常用的AA-8000系列鋁合金和EC-1350鋁的化學成分

 

成分

含量(wt%)

AA-8176

AA-8030

AA-1350

矽 Si

0.03-0.15

0.10

0.10

鐵Fe

0.40-1.0

0.30-0.8

0.40

鋅Zn

0.10

0.05

0.05

銅Cu

---

0.15-0.30

0.05

鎂Mg

---

0.05

0.01

硼B

---

0.001-0.04

0.05

---

---

0.03

鈦釩

---

---

0.02

其他雜質總量

0.15

0.10

0.10

餘量

餘量

99.50

 

中國標準《電纜導體用鋁合金線》規定的鋁合金導體化學成分

合金類別

合金成分及含量 (wt%)

矽Si

鐵Fe

銅Cu

鎂Mg

鋅Zn

硼B

其他(總量)

1

0.0628

0.4630

0.2145

0.0016

0.0058

0.0150

0.0177

餘量

2

0.0585

0.6243

0.0104

0.0014

0.0168

0.0041

0.0398

餘量

3

0.0522

0.4123

0.2115

0.0064

0.0098

0.0072

0.0104

餘量

4

0.0510

0.6013

0.0013

0.0014

0.0098

0.0048

0.0160

餘量

5

0.0331

0.6589

0.1964

0.0023

0.0104

0.0088

0.0096

餘量

   另外,鋁合金導體的絞合緊壓,也是關鍵工藝之一。為了儘量減小電纜外徑,以適應電纜敷設安裝條件和節省護層材料,必須儘可能的減小導體外徑。有些電纜廠已積累了很好的經驗可供參考借鑑。經充分時效處理和退火的鋁合金導體,用特殊設計的緊壓或拉拔工藝,可以使緊壓係數達到0.92以上。

    鋁合金導體電纜連接技術
   在推廣應用AA-8000系列鋁合金電纜的今天,要向用戶澄清鋁合金導體與普通鋁和電工鋁導體的不同,以及在化學成分、抗蠕變性、耐腐蝕性、連接穩定性等方面所做的改進,以消除用戶對鋁芯電纜安全性的恐懼感。同時,也要呼籲連接器製造行業和用戶,共同改進鋁導體處理、連接器件和連接工藝,已確保連接安全可靠。
   美國Leviton公司專門研製成功了銅鋁線連接用的牆壁插座CO/ALR,獲得UL認可,被大量用於住宅內部電氣線路。在安裝鋁芯電纜時,剝除絕緣層後,鋁導體暴露於空氣中立刻會形成一層絕緣性的氧化膜,導致接觸不良而發生過熱。CO/ALR插座是專門設計用於銅鋁電纜過渡連接的。其主要技術措施是增大導線接觸面和使用銅鋁性能兼容的材料。美國連接器製造廠商正在用AA-1350鋁導體電纜進行實驗研究,以期研製成既適用於AA1350鋁芯電纜也適用於AA8000系列鋁合金電纜的連接器。
   根據國外成功的經驗,連接鋁合金電纜時,可採取以下措施:
   1) 銅接線端子和銅或鋼螺絲都要鍍錫,以解決銅-鋁過渡問題;
   2) 採用特製的墊片置於鋁線和銅端子之間,以防發生電解腐蝕;
   3) 使用未鍍錫端子時,在連接點塗抗氧化劑以防發生化學腐蝕,如圖;
   4) 使用專門的銅鋁過渡端子CO/ALR。
   作為電纜製造行業,要接受以往電氣火災的教訓,不能一聽說是電氣短路引起火災,就主動把責任扛起來而給自己抹黑。事實證明,絕大多數電氣火災,是由於違規亂拉線和連接不良引起的,並非電纜自身發生短路。隨著鋁合金建築電纜在中國推廣普及,安全問題不會一朝絕跡,電纜安裝連接技術和器材研發必然提上日程。
   建築設計部門已發布鋁合金電纜安裝規程
   中國建築標準設計研究院已發布了《鋁合金電纜敷設與安裝-國家建築標準設計參考圖》 ,以期規範鋁合金電纜的敷設和安裝工藝。如果建築規程中沒有規定,要推廣新型電線電纜產品是很困難的。例如:數年前中國電線電纜行業試圖推行的尼龍護套線和交聯聚乙烯絕緣布電線至今推廣不開,分支電纜和礦物絕緣電纜都是建築部門發布了規範之後才逐步推開的。
   新產品開發和能否推廣應用是兩個概念,不能不顧市場需求而一廂情願。現在,建築部門發布了這個規範,為推廣鋁合金建築電纜鋁合金電纜掃除了障礙。電纜製造企業要熟悉這個規範,對於了解使用要求和產品售後服務都是有益的。

 

相關焦點

  • 民用建築電纜導體選擇 鋁合金電纜及銅包鋁電纜的選用
    民用建築導體的選擇根據上述規範的規定, 民用建築線纜的導體除及以下線路及消防線路應選銅導體外, 可選擇銅、鋁、鋁合金材料。民用建築中銅導體使用最為普遍, 性能上優勢明顯, 純鋁導體基本沒有採用, 在此不再贅述。
  • 鋁合金導體技術特性已與銅相當甚至優於銅
    雖然美國從1972年代開始使用AA-8000系列鋁合金導體建築電纜,但公眾一直對1960's年代鋁芯建築電纜事故念念不忘,總是對新型鋁合金建築電纜不放心。實際情況是,AA-8000系列鋁合金是專門為建築電纜而設計製造的一種新型導體材料,與以往用的鋁有本質不同。AA -8000系列鋁合金的含鐵量提高到0.5-0.9%wt%。1960's年代末至1970's年代初,AA-1350(亦稱EC-1350)大量用於架空輸電線路,但用於建築電纜時,其機械特性等並不合適。
  • 鋁合金電纜五大問題使其發展空間受限
    如果品質降低同時價格也降低,這種材料是否應該進入涉及公共安全的領域就值得商榷了。  與銅電纜相比,鋁合金電纜有以下五大幾乎無法克服的問題 :  1.這裡產生的問題是,如果大規模進口美國UMI導體鋁合金杆材,不僅價格提高,而且中國製造和中國市場拱手相讓並不是好的選項;如果不進口,國內鋁合金杆材品質又一時提升不上去,這是鋁合金電纜目前品質不能最優化的重要原因。
  • 鋁合金電纜的特點及應用優勢 --《華星合金電纜研究院》
    鋁合金電纜生產過程中,導體經過特殊緊壓合股方式,這樣絞合的導體其緊壓係數達到了97%,而傳統電纜的絞合後的緊壓係數只有80%左右,所以鋁合金電纜外徑 僅 在銅纜的基礎上增加11%以內,就能有銅纜相同的電氣性能。可見,使用鋁合金電纜不需更改原使用銅電纜的管道設計。
  • 鋁合金電纜和鋁芯電纜的區別
    一、耐腐蝕性能   純鋁的耐腐蝕性能比銅好,但鋁合金的耐腐蝕性能比純鋁更優,因為鋁合金中加入的稀土等化學元素可以增加鋁合金的耐腐蝕性能,特別是耐電化學腐蝕性能,解決了純鋁長期在接頭處出現的電化學腐蝕的問題。
  • 「鋁合金電纜」這多電纜廠在做,到底能不能用?
    鋁合金電纜在配電用工程總能完全取代銅芯電纜的理由:1、國外應用:鋁合金電纜在歐美發達國家使用了近半個世紀的時間,在歐美發達國家的市場佔有率高達90%(也就是其電力傳輸的導體材料主要使用的是鋁合金導體),國內當下只是將發達國家一個應用的非常成熟的產品拿過來直接使用而已。(之前我們為什麼沒拿過來應用?
  • 鋁合金電纜被誤導的13個真相
    美國安全、成熟應用了近半個世紀的鋁合金電纜技術和產品究竟如何定義?等等問題,筆者作為較早期介入鋁合金電纜行業的業內人,根據自己多年對鋁合金電纜行業各種亂象的了解和理解,做一盤點,以饗讀者。鋁合金電纜科學、安全替換銅纜的規則為銅纜50mm?(含50)規格以下,鋁合金電纜大一個規格,銅纜70mm?(含70)規格以上,鋁合金電纜務必大兩個規格替換,這樣才能保證與銅纜同等電氣性能,確保使用安全。
  • 鋁芯電纜和鋁合金電纜是一樣的嗎?它們的區別有哪些?
    鋁合金電纜是由AA 8030系列鋁合金材料作為導體,採用特殊壓制技術和退火處理等先進技術發明和製造的一種新型材料電力電纜。二、性能不同1.耐腐蝕性能純鋁的耐蝕性優於銅,但鋁合金的耐蝕性優於純鋁。因為在鋁合金中加入稀土等化學元素可提高鋁合金的耐蝕性,特別是鋁合金的耐腐蝕性能,解決了純鋁在接頭處的長期電化學腐蝕問題。
  • 歐洲國家不使用鋁合金電纜的幾個原因
    用作導體的鋁合金是在上世紀60到70年代時,由於銅價的高速攀升而開始進行廣泛研究的線纜替代性導體材料。用作導體的鋁合金主要有AA1000系列即純鋁,AA6000和AA8000系列導體。AA1000系列導體主要用在高壓架空線;AA6000Al-Mg-Si(鋁鎂矽合金)系列導體主要用在高壓架空線和鋁母排;這兩類導體都是以硬態導體存在,接頭的連接以焊接為主。
  • 欣意稀土高鐵鋁合金電纜以其性能和成本優勢「以鋁代銅」
    而稀土鋁合金是在鋁中加入稀土元素生產出來的一種新型的基礎材料,用途非常廣泛。特別是在電力電纜行業,欣意實現了以鋁代銅,稀土高鐵鋁合金電力電纜柔韌性比銅電纜提高了30%,抗蠕變性比銅電纜小40%,延伸性比銅電纜提高了50%,代替銅導體是完全沒有問題的。」安徽欣意電纜有限公司(簡稱「欣意電纜」)董事長兼總經理林澤民說。
  • 解讀| 關於電纜導體「標稱截面積」的解釋與分析
    電線電纜導體的設計截面積GB50411-2007《建築節能工程施工質量驗收規範》第12.2.2條的內容如下:「低壓配電系統選擇的電纜、電線截面不得低於設計值,進場時應對其截面和每芯導體電阻值進行見證取樣送檢」,這裡講的設計值指的就是設計截面積。
  • 看完歐洲的鋁合金電纜,你還會這麼說嗎?
    電纜是一個典型的重料輕工的產業,其原料成本佔據電纜生產總成本的70%以上,而原料之中又當屬導體金屬影響最大,電線的價格會受到金屬價格波動的影響。 目前行業內,作為導體金屬常用的就兩類:銅金屬和鋁金屬,而因為銅金屬比鋁金屬擁有更好的導電性和導熱性,所以目前市面上97%的電纜都是銅芯電纜。
  • 電線電纜導體有幾種?普及電纜導體分類小知識
    電線電纜不僅產品種類多,它的導體也分為很多種,常用的就有以下7種:電線電纜導體、導線:電纜中具有傳導電流特定功能的元件。實心導體、實習導線:由一根圓線或型線製成的導體。單導體:不包覆其他金屬層的單線或多根金屬線的導體。
  • 建築電氣設計中應注意的幾個問題
    在參加施工圖審查過程中,發現一些不妥甚至錯誤的做法,要麼造成浪費,要麼存在安全隱患。筆者不揣淺陋,針對電氣設計中存在的多發問題,指出其不妥之處並提出正確做法,請各位同行參考。   4、低壓配電導體末端分支線路太長   《民用建築電氣設計規範》JGJ16-2008第7.4.2條規定,低壓配電導體截面應符合:1)導體載流量滿足要求;2)電壓損失滿足要求:3)熱穩定應滿足要求;4)機械強度應滿足要求。
  • 電纜銅鋁替代 這八個方面你比較了沒?
    本文主要對鋁合金電纜和銅電纜進行八個方面橫向對比,並結合實際應用情況,理性審慎地看待銅鋁替代問題。   一、引言   隨著我國經濟步入發展新常態,鋁合金電纜在電氣市場中佔據了一定份額。相關媒體和企業提出了在電力電纜領域全面推廣「以鋁代銅」,並冠之以未來「發展方向」,解決銅資源短缺的「戰略舉措」。本文主要對鋁合金電纜和銅電纜進行八個方面橫向對比,並結合實際應用情況,理性審慎地看待銅鋁替代問題。
  • 家用光伏系統為何要採用銅電纜而不用鋁電纜?
    在家用光伏系統中,為了降低電量損耗,保障人們生命財產安全,延長系統壽命,建議採用銅電纜。鋁線比銅線容易起火在電氣線路中,鋁線起火的危險要遠大於銅線。其實,鋁線的起火不在鋁線自身而是在於鋁線的連接。綜合性能銅比鋁更具優勢導體性能上,銅具有絕對優勢。從導電性能方面看,鋁導體的導電率只有銅導體的60%左右,鋁合金導體要更差些。在抗氧化腐蝕能力方面,由於銅鋁元素有不同的原子結構,鋁的化學性能比銅要活潑得多,因此鋁導體的抗氧化腐蝕能力比銅導體要差得多,無論是純鋁還是鋁合金導體都一樣,因此其起火概率大約為銅導體的10倍左右。
  • 科普|家用光伏系統為何要採用銅電纜而不用鋁電纜?
    北極星太陽能光伏網訊:在家用光伏系統中,為了降低電量損耗,保障人們生命財產安全,延長系統壽命,建議採用銅電纜。鋁線比銅線容易起火在電氣線路中,鋁線起火的危險要遠大於銅線。其實,鋁線的起火不在鋁線自身而是在於鋁線的連接。
  • 家用分布式光伏系統為什麼要採用銅電纜而不用鋁電纜
    【鋁道網】在家用光伏系統中,為了降低電量損耗,保障人們生命財產安全,延長系統壽命,建議採用銅電纜。對於PVC絕緣的鋁芯電線、電纜,還可能出現另一個問題。為阻止PVC絕緣分解出氯化氫氣體,PVC絕緣內添加有阻止分解氯化氫的穩定劑。但當線路溫度超過75℃時,例如發生線路過載或因其他原因而使連接處溫度過高時,穩定劑就不再能阻止氯化氫的形成,而氯化氫是要腐蝕鋁的,這同樣也將增大接觸電阻和起火危險。
  • 電纜導電鋁與鋁合金有什麼特點?影響鋁性能有哪些因素?
    鋁合金是電力傳輸常用的一種導電體材料,俗稱鋁合金電纜;鋁是一種銀白色輕金屬,通過加入其它合金元素製作成的電力電纜。下面,金豪泰小編介紹電纜導電用鋁合金的特性及缺點。產品特性1、密度小(2.7g/cm3),約為銅的30%;2、良好的導電性,當截面積和長度相同時,約為銅的64%(若按質量計算,則實際上大大超過了銅,相當於銅的兩倍);3、導熱性好,鋁的熱導率約為銅的56%;4、鋁耐酸,但不耐鹼 和鹽霧腐蝕;5、塑性好,易於加工,可抽成細絲或壓成薄片;6、鋁的資源豐富,價格比銅低,因此除了導體尺寸及力學性以等有特殊要求的場合外
  • 交聯電力電纜導體屏蔽缺陷的原因
    交聯電力電纜導體屏蔽缺陷的原因額定電流3.8kV及之上的高密度聚乙烯絕緣電力電纜(通稱化學交聯電力電纜)須有導體屏蔽和絕緣屏蔽。導體屏蔽主要是緩解電纜線內部和靜電場應力,清除導體絞線的危害,改進電纜線內部靜電場和軸向遍布以提升 電纜線的電氣設備抗壓強度。