浅谈铝合金电缆及其应用

时间:2022-09-13 02:19:20

浅谈铝合金电缆及其应用

【摘要】铝合金电缆在电气性能达到铜的基础上,更轻便、更柔韧、更节能、机械性能、安全性能及经济性能远远超过铜缆,铝合金电缆也有低烟无卤阻燃耐火型。

【关键词】铝合金电缆、经济性、应用范围、低烟无卤阻燃耐火型

1、引言

铝合金电力电缆与以往纯铝电缆的不同,但优于纯铝电缆,铝合金电力电缆的弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能比纯铝电缆大大提高,能够保证电缆在长时间过载和过热时保持连续性能稳定。铝合金电缆具有较大的经济性,越来越引起甲方的关注,相信在技术和规范成熟后,会获得巨大的应用前景。

2、铝合金电缆特点

合金电缆抗氧化、腐蚀性能优于铜芯电缆。芯电缆接头蠕变性能较差,而合金电缆、铜芯电缆抗蠕变性能优良。铝与合金连接稳定可靠,铝芯、合金电缆与铜连接时需要用铜铝过渡端子。铝芯电缆机械性能表现为硬、脆,即弯曲半径小,柔韧性差,其弯曲半径为电缆外径的15-20倍。铜芯电缆比较柔软,弯曲半径为10-15倍电缆外径,比铝小。合金电缆的弯曲半径为7倍的电缆外径,比铜芯电缆还要柔韧。在满足同等电气性能的前提下,使用铝合金电缆的重量是铜芯电缆的一半,其截面是传统铜芯电缆的1.1~1.25倍,价格比传统的铜芯电缆低15~30%。节约安装成本:由于铝合金电缆的弯曲性能好和重量轻,易于安装,具有较大的经济性。但要注意铝合金电缆截面大,需增大桥架截面,可能电井面积需增大。

3、目前规范关于铝合金电力电缆的应用范围要求

《电力工程电缆设计规范》GB 50217-2007第3.1.3条规定,控制电缆;电机励磁、重要电源、移动式电气设备等需保持连接具有高可靠性的回路;振动剧烈、有爆炸危险或对铝有腐蚀等严酷的工作环境;耐火电缆;紧靠高温设备布置;安全性要求高的公共设施;工作电流较大,需增多电缆根数时应采用铜导体。除此情况外,电缆导体材质可选用铜或铝导体。《公共建筑节能设计标准》DB/11687-2009第6.3.4条规定,截面规格较小的末端配电线路应用铜线,配电干线电缆(如电气竖井中)可根据需要选择铜、铝或铝合金为导体的电缆。电线(户内布电线)和电缆在制造标准、电压等级、结构、应用方式等方面均有所不同。《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058-92第2.5.8条规定,爆炸性气体环境电气线路的设计和安装应符合下列要求:在1区内应采用铜芯电缆;在2区内宜采用铜芯电缆,当采用铝芯电缆时,与电气设备的连接应有可靠的铜-铝过渡接头等措施。第3.4.3条规定,爆炸性粉尘环境电气线路的设计和安装应符合下列要求:爆炸性粉尘环境10区内高压配线应采用铜芯电缆;爆炸性粉尘环境11区内高压配线除用电设备和线路有剧烈振动者外,可采用铝芯电缆。爆炸性粉尘环境10区内全部的和爆炸性粉尘环境11区内有剧烈振动的,电压为1000V以下用电设备的线路,均应采用铜芯绝缘导线或电缆。第4.3.8条规定,火灾危险环境电气线路的设计和安装应符合下列要求:在火灾危险环境内,当采用铝芯绝缘导线和电缆时,应有可靠的连接和封端。 《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第13.10.1 条规定,消防线路的导线选择及其敷设,应满足火灾时连续供电或传输信号的需要。所有消防线路,应为铜芯导线或电缆。从规范上看,安全要求高的场所需要铜芯电缆,例如学校教育建筑、大型商场等,消防线路需采用铜芯导线或电缆。通过规范了解到,消防负荷回路、末端回路不能用铝合金电缆,只剩非消防回路干线可用铝合金电缆,大大约束了铝合金电缆的应用。

但经过近年来的发展,铝合金电缆也能有低烟无卤阻燃耐火型,关键是它的防护结构方案,同样的方案能用于铜芯,也能用于铝合金芯。纯铝芯电缆的阻燃耐火级别很低,不适用于涉及消防安全级别较高的场所,据了解稀土高铁铝合金导体、耐火云母带、阻燃硅烷交联聚乙烯绝缘、阻燃玻璃纤维绕包带、低烟无卤阻燃聚烯烃内护套、铝合金带连锁铠装、低烟无卤阻燃聚烯烃外护套这种结构的铝合金电缆,能在750~800℃下经受40分钟的阻燃耐火试验,达到阻燃IA级、耐火I级,可适用于消防安全级别较高的场所。但值得注意的是铜的熔融温度可达1080℃,而铝的熔融温度为660℃,铝合金的熔点比纯铝要低些。但实际火灾现场最高温度均在1000℃左右。因此,铝合金材料不适宜用作耐火电缆的导体,除非采用这种特殊结构。对于需耐火3小时场所,即使采用传统的耐火电缆也不能满足防火等级的要求,应采用防火性能更为可靠的矿物绝缘电缆。

4、铝合金电力电缆的前景

据了解中国是一个贫铜国家,却是富铝国家,铜矿资源存量约2600万吨,精铜矿进口依存度超过70%,高于铁矿石和石油的对外依赖程度,铜价的大幅度上涨造成社会成本的增加。并且铜芯电缆的设计使用寿命是30年,而铝合金电缆的使用寿命却为40年。对于高层建筑,在垂直竖井中敷设大截面的电缆难度大。所以垂直敷设电缆所需的费用是水平敷设电缆的2.6~4倍。因此铝合金电缆在电气性能达到铜的基础上,更轻便、更柔韧、更节能、机械性能、安全性能及经济性能远远超过铜缆。

结束语

虽然目前铝合金电缆不能完全取代铜芯电缆,但相信再经过几年发展,通过新技术创新,解决技术难关,终有铝合金电缆取代铜芯电缆的一天。不远的将来,合金电缆必定将在电力市场占据一个重要的地位,带领电缆行业跨越一个新的台阶。

参考文献

[1] 《电力工程电缆设计规范》GB 50217-2007

[2] 《公共建筑节能设计标准》DB/11687-2009

[3] 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058-92

[4] 《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008

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