低压铝合金电缆替代铜缆在建筑中的应用

摘要

随着全国性的基础建设和房地产市场蓬勃的发展，电缆在基础建设和大型工民建筑中被大量使用，特别在城市夜景照明、商业区、大型住宅区、大型公共场所等，电缆供应已经从单纯的电力公司为主要供应对象，向民用建筑市场偏斜。由于现代建筑的用电设备、设施大大增多，用电保障性能比以往增强，尤其是重要设备都使用双电源供电，电缆的使用量大大超过以前，电缆的造价在大型工建中达到建筑总造价的6%~8%，选用合适的电缆变得很重要了,期望有性能又好、使用又安全又经济的电缆出现，铝合金电缆的出现使大家的愿望得以实现。因其使用性能、节约资源、经济效益等诸多优势，在建筑行业市场上前景广阔。

因对铝缆的认识，认为铝缆在低压供电方面有好多缺陷，所以一直对铝合金电缆不大重视，本人是因为合金电缆在渤龙天地商业街项目的使用，开始关注这种新型产品。之前我只是了解一些铝合金电缆在一些项目开始应用。

关键词：铝合金电缆铜缆替代 应用

中图分类号：TU395文献标识码： A 文章编号：

1 合金电缆的性能改善

新型的合金电缆开发是通过合金材料中添加的铜 （Cu）、锰（Mn）、镁（Mg）、钛（Ti）、铬（Cr）、锌（Zn）、铁（Fe）和硅（Si）等多种元素，经特殊的合成和退火等先进工艺，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，提高了电缆的导电能力和抗腐蚀、抗蠕变能力，保证电缆即使在长时间过载和过热时的连接稳定性。

在渤龙天地商业街项目使用的是世德合金电缆，是加铝为建筑应用线缆而特别开发的铝合金导体。世德合金得到CSA批准的一种铝导电材料（“ACM”），满足加拿大电器规范的所有要求。它在铝协会的牌号是AA8030。

笔者认为铝合金电缆在多方面的改善，使得其在日后替代铜缆将会成为现实：

1.1电导率

导电金属中，软铜在20℃时的直流电阻率为0.017241Ω・mm2/m；其导电率为58.0m/(n・mm2)，常将此定为100％IACS，以此衡量其他线材的相对导电率。硬拉铜线导电率为97％IACS。铝也是良好的导电体，软铝导电率约为软铜的62％。由于铝的密度比铜小且价格低廉，从总的输电经济性看铝优于铜。电气性能相同时，世德合金电缆的直径仅仅比铜电缆的直径大25%。用相同规格的电缆作比较，世德合金导体的电导率是最常用的基准材料铜IACS的61%。

1.2热膨胀系数

热膨胀系数用来衡量在温度变化时材料的体积变化。世德合金的热膨胀系数比铜略高，它比铜膨胀或收缩更多一点，加铝为了适应在中国电气连接的需要，使用铜铝过渡端子作为合金电缆与接线铜排的连接方式之一，充分考虑到铜铝连接的安全性，易用性和稳定性， 并通过了上海电缆研究所进行的1000次热循环试验。

1.3抗蠕变性能

合金的特殊合金配方与热处理工艺大大减少了金属在受热和压力的“蠕变”倾向。采用世德合金电缆的电气连接与用铜缆一样稳定。

1.4连接性能

世德合金导体的合金成份大大改进了其连接性能，当采用CSA认可的90℃级机械连接器（标志为AL9CU或AL90CU）时，在佐治亚电力公司提供的实验设施进行的连接器实验结果表明，其性能与用同样方式连接的铜导体的性能相同。世德合金线缆的连接不必也不应经常紧固，否则会破坏其连接性能。

1.5柔韧性

世德合金导体比铜柔韧得多，而且不象铜那样容易“变形反弹”。世德合金有很好的弯曲性能，因此更容易进行端子连接。世德合金良好的“可加工性能”，缘自于它的合金成份以及特殊加工工艺。

1.6防腐性能

铝材固有的防腐性能，使之具有承受恶劣环境的特点，被广泛应用于电缆的导体。在含硫的环境中，例如铁路隧道和其它类似地方，铝的抗腐蚀性能大大优于铜。

2 多种类型的电缆产品

2.1铠装电缆

2.1.1ZA-AC90(-40)和ZB-ACWU90(-40)型

加铝铠装电缆采用世德合金导体制造，截面规格从16mm2到400mm2。线芯为ASTM B级压紧绞股型。符合CSA C22.2 No.38关于ACM合金导体的标准。加铝自锁型铠装电缆ZA-AC90(-40)和ZB-ACWU90(-40)电缆符合IEC关于线缆的各项规范标准， 应用非常广泛。ZA-AC90(-40)型应用于防燃性建筑，ZB-ACWU90(-40)型应用于抗燃型建筑的进线、馈线。

2.1.2ZA-AC90(-40)和ZB-ACWU90(-40)铠装电缆可安装在电缆桥架上，也可采用支架或电缆夹沿墙、沿顶明敷。此外，ZB-ACWU90(-40)型电缆可用于室外和潮湿环境，包括直埋敷设。

2.1.3ZB-ACWU90(-40)型电缆通过认证可用于各等级和类别的危险场所中。

2.2多芯非铠装电缆

2.2.1ZC-TC90(-40)-YJLV型

加铝非铠装电缆采用世德合金导体制造，截面规格从16 mm2到400 mm2线芯为ASTM B级压紧绞股型。完全符合CSAC22.2 No.38关于ACM合金导体的标准，也符合GB 12706.1级IEC 60502.1最新版的各项标准。

3安装方便

在实际的安装中由于合金电缆的优势，在整个施工过程中起到了安装方便，减短施工工期的作用，节约了成本，加快了建设和投产的速度。

3.1铝合金电缆敷设与安装已经有国家建筑标准设计图集10CD106《铝合金电缆敷设与安装》供施工单位参照施工。安装施工方法已经比较成熟，以开始逐步普及使用。

3.2铠装电缆明敷设节省了，桥架、配管的工序，使安装的工作量减少，既节约了材料又解决了人工费，还缩短了整体的安装周期。

3.3抗蠕变性与压紧性较普通铝缆提高了300%，避免了由于蠕变引起的松弛问题。

3.4抗拉强度高，根据电缆使用手册可知，普通铝芯电缆允许的牵引强度为40MPa，世德合金电缆的牵引强度为53MPa。在施工中可以使用机械辅助敷设电缆。

3.5紧压系数高，世德合金导体采用紧凑型挤压成缆，压紧系数为90.5%，但通过严格的工艺控制，导电率达到61.8%，电缆总外径小，占用空间或桥架少，而ZA-AC90(-40)型电缆根本不需要桥架，可沿墙明敷。与相同导电性的铜缆的粗细差距不大。

3.6特殊的工艺加工过程使得世德合金比纯铝电缆具有更高的屈服强度；延伸率提高了 30%；回弹量小，无记忆效应。

3.7 弯曲半径小，世德合金电缆由于独特的合金配方、加工工艺及自锁式铠装结构，柔韧性能大幅提高，一般的铝缆的弯曲半径为10~20倍外径，而世德合金电缆的弯曲半径仅为7倍外径，更便于建筑内使用。

4 环保特性（ZA-AC90(-40)电缆）

低烟无卤性阻燃电缆，不含卤素，燃烧时的腐蚀性和毒性较低，产生极少量的烟雾，从而减少了对人体、仪器及设备的损害，有利于发生火灾时的及时救援。

5 经济效益

合金电缆的造价不到铜缆的一半，经济效益可想而知，尤其是大型的开发项目，节约的数额相当可观。并且在诸多的大型项目中都有成功的使用案例，如：威尼斯人大酒店、上海世博项目、深圳海怡湾畔项目等。这些项目的安全使用使得大批的开发商把眼光投向了这一领域。

结束语

由于合金电缆的使用，大量的节省了铜资源在建筑中使用，节省稀有的资源，我国有大量的铝资源，铝元素在地壳中的储量也非常丰富，并不属于稀缺资源，而且可以循环利用。用合金电缆代替传统铜缆在建筑中的使用，社会效益和经济效益不言而喻，因此合金铝缆的应用前景一片光明，并且是利国利民的一件好事。