鋁合金電纜的安全性能

    1、歷史實(shí)踐證明;

    鋁合金電纜自1968年美國研發(fā)、使用至今已43年，該產(chǎn)品使用已相當(dāng)普遍，北美國家市場(chǎng)占有率達(dá)到80%。經(jīng)過43年的實(shí)踐證明，鋁合金電纜使用從未發(fā)生任何故障，是安全的。

    2、檢測(cè)及認(rèn)證;

    鋁合金電纜通過美國的UL，加拿大的CUL，澳大利亞的SAIGLOBAI國際權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)認(rèn)證和中國國家電纜電線檢測(cè)中心，國網(wǎng)武漢高壓研究所，國家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心等權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)認(rèn)證，鋁合金導(dǎo)體符合CSA標(biāo)準(zhǔn)C22.2第38條款關(guān)于ACM合金導(dǎo)線的要求，和GB12706.1--2008和IEC60502.1最新版的性能要求，以及UL對(duì)AA8000系列相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

    3、鋁合金成分作用;

    鋁合金導(dǎo)體成分加入稀土和鐵等成分后，大大地提高了其導(dǎo)電性能和連接性能，尤其是當(dāng)導(dǎo)體退火時(shí)添加鐵產(chǎn)生了高強(qiáng)度的抗蠕變性能，在電流過載時(shí)，鐵發(fā)揮持續(xù)的連接作用，使鋁合金導(dǎo)體不會(huì)發(fā)生蠕變。

    蠕變對(duì)電纜危害極大，若電纜發(fā)生蠕變，其接觸點(diǎn)原來壓不夠緊，壓力減小使得接觸電阻迅速增大，電流流過后造成接頭處過熱，如果不定期檢修，就會(huì)出現(xiàn)安全隱患。解決電纜蠕變問題非常重要。

    蠕變：金屬在溫度，外力和自重的作用下，隨著時(shí)間的推移，將緩慢的產(chǎn)生不能復(fù)原的永久變形，這種現(xiàn)象為蠕變。

    4、阻燃性能

    鋁合金電纜的絕緣材料采用阻燃硅烷交聯(lián)聚乙烯(XLPE)，工藝上采用自鎖鎧裝結(jié)構(gòu)，散熱性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于PVC材料的護(hù)套，可以迅速散熱，火焰消失后火苗能迅速熄滅，不會(huì)延然其它材料，阻燃性能極為優(yōu)異。鋁合金電纜采用新型材料和新工藝，可確保其使用更加安全。

    鋁合金電纜的電氣性能

    1、電纜載流量

    合金導(dǎo)體的截面積是銅1.5倍時(shí)，合金導(dǎo)體和銅導(dǎo)體電氣性能一樣，實(shí)現(xiàn)了相同的載流量、電阻、和壓損。

    鋁合金的電阻率介于鋁與銅之間，略高于鋁，而低于銅，在相同截流量前提下，同等長度的鋁合金導(dǎo)體的重量僅為銅的一半。如果按銅的電導(dǎo)率是100%計(jì)算，合金導(dǎo)體的電導(dǎo)率約為61.2%，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(zhì)量的合金的電阻相同，因此，當(dāng)合金導(dǎo)體的截面積是銅的1.5倍是，其電氣性能相同，即實(shí)現(xiàn)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(fù)荷因素);電線電纜的結(jié)構(gòu)(如導(dǎo)電線芯的結(jié)構(gòu)，芯數(shù)，絕緣材料的種類，屏蔽層及內(nèi)外護(hù)層的結(jié)構(gòu)和材料，總外徑);敷設(shè)條件(如空氣中敷設(shè)，管道中敷設(shè)，直接埋地敷設(shè)，地下溝道中敷設(shè)，水底中敷設(shè));導(dǎo)電線芯最高允許工作溫度和周圍環(huán)境條件(如空氣和土壤溫度，土壤熱阻系數(shù)，周圍熱源的鄰近效應(yīng))等。

    2、減少電纜外截面

    鋁合金電纜生產(chǎn)過程中，德國最先進(jìn)的緊壓技術(shù)，使其導(dǎo)體的填充系數(shù)能達(dá)到93%。并且鋁合金電纜采用的是硅烷交聯(lián)聚乙烯，這種絕緣只需聚氯乙烯的2/3的厚度就能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)的絕緣性能。而銅的填充系數(shù)一般只能達(dá)到80%，常用的絕緣采用的是聚氯乙烯，所以鋁合金電纜外徑僅在銅纜的基礎(chǔ)上增加11%以內(nèi)，就能有銅相同的電氣性能?？梢姡褂娩X合金電纜不需更改原使用銅電纜的管道設(shè)計(jì)。(一般設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的敷設(shè)管道尺寸為銅纜的150%，最近考慮增容的問題，敷設(shè)管道的尺寸增加到銅纜的200%，所以穿管不成問題。)

    3、減少電纜線損

    非磁性材料，不會(huì)產(chǎn)生渦流，能減少線路的損耗。鋁合金帶連鎧鎖裝材料是非磁性材料，即使存在三相不平衡電流，也不會(huì)產(chǎn)生渦流，能夠減少線路的損耗。

    鋁合金電纜的機(jī)械性能

    1、鋁合金電纜的延伸性能;

    伸長率是導(dǎo)體機(jī)械性能重要指標(biāo)，是產(chǎn)品優(yōu)劣和能承受外力大小的重要標(biāo)志。也是檢驗(yàn)電纜導(dǎo)體機(jī)械性能的一個(gè)重要指標(biāo)。鋁合金電纜退火處理后的延伸率能達(dá)到30%，而銅纜的伸長率為25%，普通鋁桿的伸長率為15%，是能取代鋁芯電纜與銅纜的重要指標(biāo)。

    2、鋁合金電纜的柔韌性能;

    扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)：主要檢驗(yàn)金屬線材的韌性，韌性愈好，能承受的扭轉(zhuǎn)次數(shù)愈多。普通鋁絲的一個(gè)重要缺點(diǎn)是脆度高，在安裝時(shí)只要若干次一定角度的扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生裂紋，裂口就會(huì)發(fā)熱、腐蝕，是出現(xiàn)火災(zāi)的重要原因。使用鋁合金電纜，由于它的韌性好，不會(huì)產(chǎn)生裂紋，在安裝中出現(xiàn)的安全隱患減少。

    3、鋁合金電纜的彎曲性能

    彎曲試驗(yàn)：主要檢驗(yàn)金屬的抗彎曲性能。材質(zhì)不均或性脆的材料，抗彎曲性能差。

    根據(jù)GB/T12706中對(duì)銅纜安裝時(shí)彎曲半徑的規(guī)定，銅纜的彎曲半徑是10-20倍電纜直徑，鋁合金電纜的彎曲半徑最小為7倍電纜直徑，使用鋁合金電纜能減小布局空間，更易于敷設(shè)，減少安裝成本。

    4、鋁合金電纜的反彈性能;

    實(shí)踐證明：在室溫條件下將銅纜與鋁合金電纜彎曲90度，應(yīng)力釋放后，鋁合金電纜反彈角度為銅纜的60%。因鋁合金電纜具有無記憶力，所以反彈的性能優(yōu)于銅芯電纜，在安裝過程中端子連接接頭易于壓緊，增加其緊密程度，提高連接的穩(wěn)定性。

    鋁合金電纜的使用壽命

    1導(dǎo)體部分腐蝕主要有兩種：化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕;

    化學(xué)腐蝕：指金屬在大氣中與氧、氯、二氧化硫、硫化氫等氣體做用下發(fā)生腐蝕。

    金屬表面與氧發(fā)生作用后，生成不同的金屬氧化物。

    鋁的氧化物能構(gòu)成致密的有一定硬度的表面保護(hù)膜。

    鐵的氧化物結(jié)構(gòu)松，易于脫落，并繼續(xù)不斷的向金屬內(nèi)部滲入、擴(kuò)散，破壞材料。

    銅的氧化物俗稱銅綠，介于以上兩者之間，是一種有毒物質(zhì)。

電化學(xué)腐蝕：指由金屬和介質(zhì)組成原電池后，形成了金屬的腐蝕過程，當(dāng)兩種不同電極電位的金屬相連接，其間又有水或其它電解質(zhì)時(shí)，兩種金屬之間就會(huì)產(chǎn)生電流形成一個(gè)原電池，其中一種金屬處于正電位，另一種處于負(fù)電位，處于負(fù)電位的金屬就不斷地以離子狀態(tài)經(jīng)電解液向處于正電位的金屬聚積。使處于負(fù)電位的金屬逐漸損失破壞，形成電化學(xué)腐蝕。兩種金屬的電極電位之差愈大，電化學(xué)腐蝕就愈強(qiáng)烈。溫度愈高，金屬的腐蝕也愈嚴(yán)重。

    不同的金屬有不同電極電位。常用的幾種金屬的電極電位次序?yàn)?金屬Ag(銀)Cu(銅)Pb(鉛)Sn(錫)Fe(鐵)Zn(鋅)A1(鋁)。電位+0.8+0.334-0.122-0.16-0.44-0.76-1.33電極電位負(fù)值越大的金屬，轉(zhuǎn)入電解質(zhì)中成為離子的趨勢(shì)越強(qiáng)，即越易受到腐蝕。鋁的電極電位的負(fù)值較大，但由于其表面經(jīng)常有一層氧化膜保護(hù)層，能改善其耐腐蝕性能。

    稀土鋁合金材料是在鋁中加入稀土元素，它能夠起到凈化，提高純度，填補(bǔ)表層缺陷，細(xì)化晶粒。減少偏析，消除顯微不均而導(dǎo)致局部腐蝕的作用，同時(shí)也帶來鋁的電極電位負(fù)移，具有了牲陽極效應(yīng)和優(yōu)異的導(dǎo)電性能，從而大大提高了鋁的耐腐蝕性能。對(duì)于海洋環(huán)境中C1-和石油，化工環(huán)境中的S，H2S+C02等腐蝕問題，這種材料有獨(dú)特的防腐機(jī)理。稀土金屬的強(qiáng)還原性可以與S，H2S，C1-的強(qiáng)氧化性有效結(jié)合，相互作用，生成穩(wěn)定的化合物(C1-與稀土鋁合金生成穩(wěn)定配位化合物)，將化學(xué)反應(yīng)中的氧化和還原過程有機(jī)統(tǒng)一，相互作用，從根本上截止了S，H2S，C1-等腐蝕介質(zhì)的氧化活動(dòng)造成的腐蝕破壞，從而徹底解決了在全球范圍包括美國在內(nèi)的發(fā)達(dá)國家未能很好解決的問題，經(jīng)北京有色金屬研究總院等國家級(jí)檢測(cè)部門的檢測(cè)和工程實(shí)例數(shù)據(jù)分析表明，在氯離子，海水，海洋大氣，鹽霧環(huán)境(干濕交替)，飽和HzS，硫以及高溫，高壓環(huán)境條件下，稀土鋁合金的年腐蝕率為零或幾乎為零。

    2、絕緣部分

    電力電纜的載流量是指在最高允許溫度下，電纜導(dǎo)體允許通過的最大電流。在設(shè)計(jì)選用電纜時(shí)，應(yīng)使電纜各部分損耗產(chǎn)生的熱量不會(huì)超過電纜允許最高溫度，在大多數(shù)情況下，電纜的傳輸容量是由電纜溫度最高限度所確定，電纜的最高允許溫度，主要取決于所用絕緣材料的熱老化性能，因?yàn)殡娎|工作溫度過高，絕緣材料老化會(huì)加速，電纜壽命大縮短。如果電纜在最允許溫度以上運(yùn)行，電纜將30年安全工作。

    XLPE是交聯(lián)聚乙烯英文名稱的縮寫，聚乙烯是一種線性分子結(jié)構(gòu)，在高溫下極易變形。交聯(lián)聚乙烯過程使其變成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)即使在高溫下也一樣具有很強(qiáng)的抗變形能力。

    交聯(lián)聚乙烯極佳的抗老化特性及超強(qiáng)的耐熱變形決定了在正常運(yùn)行溫度(90C)短時(shí)故障(130C)及短路(250C)條件下可允許大電流通過。正因?yàn)樗倪\(yùn)行溫度比聚氯乙烯高20C，具有優(yōu)異的抗熱化性能，增加絕緣的抗老化性能，壽命大大增加。

    鋁合金電纜的經(jīng)濟(jì)性能

    直接采購成本

    鋁合金電纜與銅芯電纜的價(jià)格比較：鋁合金電纜具備優(yōu)越的安全性能、電氣性能、機(jī)械性能和更長的使用壽命前提下，鋁合金電纜的價(jià)格只有銅電纜的75%左右。

    安裝成本降低

    節(jié)約安裝成本：由于鋁合金電纜的彎曲性能好和重量輕，易于安裝。

    鋁合金電纜安裝敷設(shè)不需橋架，不用穿管，可以節(jié)約大量的安裝材料，安裝成本可以減少20%--50%。