鋁合金電纜的特點及應用優勢 --《華星合金電纜研究院》

2020-12-04 華星合金電纜

1、電氣性能

根據GB/T3956-鋁合金電纜(經過特殊的緊壓合成工藝)的外徑是銅纜的1.1~1.2倍時(導體截面加大1~2個規格--導體外徑增加1~18mm),它們的電氣性能一致(相同的載流量、電阻、和壓損),而鋁合金電纜的重量卻只有同等電氣性能銅芯電纜的一半,其綜合應用性能更優於銅芯電纜

(在重量相同的前提下鋁合金導體截流量是銅芯導體的兩倍)

◆鋁合金的導電率介於鋁與銅之間,高於鋁,而低於銅,在相同截流量前提下,同等長度的鋁合金導體的重量僅為銅的一半。如果按銅的電導率是100%計算,合金導體的電導率約為62.5%,合金的比重為2.7,銅的比重為8.9,則(8.9/2.7)×(0.612/1)=2,即2單位重量的銅的電阻與1單位質量的合金的電阻相同,因此,當合金導體的截面積是銅的1.5倍時,其電氣性能相同,即實現了和銅相同的截流量,電阻,和電壓損失。

◆影響電力電纜截流量的因素很多,如;線路特性(如工作電,電流類型,頻率,負荷因素);電線電纜的結構(如導電線芯的結構,芯數,絕緣材料的種類,屏蔽層及內外護層的結構和材料,總外徑);敷設條件(如空氣中敷設,管道中敷設,直接埋地敷設,地下溝道中敷設,水底中敷設);導電線芯最高允許工作溫度和周圍環境條件(如空氣和土壤溫度,土壤熱阻係數,周圍熱源的鄰近效應)等。

問題:加大1.5倍的截面,會導致電纜的變粗(外徑變大),這樣與原設計銅纜的空間(敷設管道)是否匹配??

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。(一般設計師設計的敷設管道尺寸為銅纜的150%,另外還需考慮增容的問題,一般設計敷設管道的尺寸是銅纜的200%,所以穿管不成問題。)

2、可靠的安全性能

在美國Georgia Power(喬治亞電力實驗室)進行的實驗結果表明,鋁合金導體的性能與同樣連接方式的銅導體的性能相同,特別是導體中的添加的銅、鐵、鎂及其他中間體,保證了在長時間過載過熱時電纜連接的穩定性,在歐美國家市場佔有率達到90%,使用時間長達半世紀,充分肯定了鋁合金電纜良好的電氣性能和實用安全性能

銅:增加合金導體過載高溫時候的電阻穩定性;

鐵:抗蠕變性與壓緊性提高了280%,避免了由於蠕變引起的鬆弛問題

鎂:在同樣的界面壓力下,能夠提高接觸點而具有更高的抗拉強度。

3、抗蠕變性能

鋁合金導體中添加的鐵使導體抗蠕變性與壓緊性提高了280%,避免了由於蠕變引起的鬆弛問題,其屈服接近於銅導體(屈服強度--合金53.9MPa、銅60MPa),從而使得鋁合金導體的蠕變性能與銅導體基本一致。

4、斷裂伸長率

在斷裂伸長率上,鋁合金導體的斷裂伸長率和銅導體基本一致是30%,是普通鋁芯性的200%.

伸長率是導體機械性能重要指標,是產品優劣和能承受外力大小的重要標誌。也是檢驗電纜導體機械性能的一個重要指標。鋁合金電纜退火處理後的延伸率能達到30%,和銅纜基本一致(銅纜是30%~45%),是普通鋁杆的200%(普通鋁杆的伸長率為15%)

5、超強的柔韌性能

鋁合金導體的柔韌性能特別優異,通過實驗或直接的手摺疊測試可得到鋁合金導體非常柔韌,可以反覆摺疊或像繩子一樣反覆纏繞,破壞性劇烈摺疊鋁合金單絲,實驗結論最少需要18次往返才能出現裂痕或斷裂現象(而普通的鋁芯單絲一般摺疊三下出裂痕 ,五下絕對要斷裂,普通鋁絲的一個重要缺點是脆度高,在安裝時只要一定角度的扭轉,導體就會產生裂紋,裂口就會發熱、是出現火災的重要原因,這也是其不能被普遍應用的致命原因),這一超強的柔韌性能保證了鋁合金電纜在實際應用的安全性能達到甚至超過銅芯電纜。

同時給鋁合金電纜的實際安裝應用帶來了非常大的優勢,特別是在室內或狹小的空間的安裝過程中,其超強的柔韌性能能大大的減輕了安裝工程的勞動強度,加快了安裝進程,節省了工期,降低了安裝成本。

(通過實驗,銅芯電纜的安裝彎曲半徑為10~20倍的電纜外徑,而合金電纜的彎曲半徑只需要7倍的電纜外徑)

6、良好的抗拉強度

鋁合金導體只有銅導體的一半(113.8:220MPa),由於鋁合金的密度只有銅導體的30.4%,因而在同等電氣性能的前提下即使鋁合金導體截面積提高到銅導體截面積的150%,鋁合金導體的重量也只有銅導體的45%,這使得鋁合金導體的抗拉強度相對於銅導體還有一定的優勢。在大跨度電力工程中,由於其比重優勢,在等效前提下其抗拉強度優勢就格外凸顯。不僅節省大量的橋架,降低安裝工程師的勞動強度,同時加快了安裝進程,節省了工期,大大降低了綜合安裝成本

7、極佳的防腐蝕性能

鋁合金導體本身具有優異的抗腐蝕性能,鋁合金導體的良好抗腐蝕性能源自鋁材固有的防腐特性,其表面與空氣接觸時,會立即形成一層厚度約為2~4μm的緻密氧化膜,這層氧化膜非常緻密,特別耐受各種形式的腐蝕,因而具有承受最惡劣環境的特性,在實際使用壽命上比銅纜更耐用(目前國內使用合金電纜的時間還不長,也就3~5年時間,所以從國內的實際上無法驗證其實際使用壽命,只能參照國外的實際使用情況,就目前歐美國家的使用時間 40年 來看,他的實際使用壽命是比銅纜更耐用)

8、節省的經濟性能

在投資成本方面,相同載流量的合金電纜的預算價格大大低於銅芯電纜,且合金電纜具有更靈活的安裝方式,可採用沿牆、頂板等明敷設,節省了空間及橋架的費用,同時由於其重量、柔韌性都大大優於銅芯電纜,安裝起來更輕鬆方便,大大降低了工人的勞動強度,節約了人工成本,縮短了工期。客戶一旦選用鋁合金電纜,從一開始的設計選型到安裝使用,將減少橋架、人工費用,加之合金電纜比銅芯電纜價格優勢明顯,總比可節約投資巨大,綜合性能與經濟效益卓越。

以上資料引用於《華星合金電纜研究院》,相關判定及指標僅供參考,具體性能參數以第三方檢測依據為準。

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