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铝合金电缆阅读:661

    铝合金电力电缆电力电缆 的供应商是以AA8000 系列铝合金材料为导体,采用特殊辊压成型型线绞合生产工艺和退火处理等先进技术发明创造的新型材料电力电缆电缆 的供应商。合金电力电缆弥补了以往纯铝电缆的不足,虽然没有提高了电缆的导电性能,但弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能等却大大提高,能够保证电缆在长时间过载和过热时保持连续性能稳定,采用AA-8030 系列铝合金导体,可以大大提高铝合金电缆的导电率、耐高温性,同时解决了纯铝导体、蠕变等问题。铝合金的导电率是最常用基准材料铜IACS的61.8%,载流量是铜的79%,优于纯铝标准。但在同样体积下,铝合金的实际重量大约是铜的三分之一。因此,相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半。采用铝合金电缆取代铜缆,可以减轻电缆重量,降低安装成本,减少设备和电缆的磨损,使安装工作更轻松。

铝合金电缆简介

    铝合金电缆是以AA8000 系列铝合金材料为导体,采用特殊紧压工艺和退火处理等先进技术发明创造的新型材料电力电缆。

铝合金电缆特点

    铝合金电缆在电工铝中加入铜、铁、镁、硅、锌、硼等合金元素,同时通过工艺调整,使得铝合金导体的机械性能大幅提高,避免纯铝导体的伸长率低、抗蠕变性能差、柔韧性差的问题,增加电缆系统的连接可靠性。另外,保持铝合金的电气性能与电工铝导体持平,在61%IACS以上。
    铝合金电导体的直流电阻考核指标可参考GB/T3956-2008《电缆的导体》中实心导体或绞合导体的直流电阻值,并且在GB/T3954-2014《电工铝圆杆》中已经有AA8030等类型杆。
    合金电力电缆弥补了以往纯铝电缆的不足,虽然没有提高了电缆的导电性能,但弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能等却大大提高,能够保证电缆在长时间过载和过热时保持连续性能稳定,采用AA-8030 系列铝合金导体,可以大大提高铝合金电缆的导电率、耐高温性,同时解决了纯铝导体电化学腐蚀、蠕变等问题。
    导电率
    铝合金的导电率是最常用基准材料铜IACS的61.8%,载流量是铜的79%,优于纯铝标准。但在同样体积下,铝合金的实际重量大约是铜的三分之一。因此,相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半。采用铝合金电缆取代铜缆,可以减轻电缆重量,降低安装成本,减少设备和电缆的磨损,使安装工作更轻松。
    重量
    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%。

铝合金电缆优点

    铝合金电力电缆所具备的良好的机械性能和电性能,使得它可以广泛应用于国民经济的各个领域,如普通民宅、高层建筑、电梯、大小型超市商场、地铁、机场、车站、医院、银行、写字楼、宾馆酒店、邮政电信大楼、展览馆、图书馆、博物馆、古代建筑、学校、电力大楼、公共娱乐场所、隧道、地下建筑、仓库等,还可以用于冶金、钢铁、焦炭、煤矿、电厂、输变电站、造船、石油、化工、医药、核电站、航空航天、军事、造纸等行业,以及家电、汽车、公共交通设施等等。
    抗蠕变性能
    铝合金导体的合金材料与退火处理工艺减少了导体在受热和压力下的“蠕变”倾向,相对于纯铝,抗蠕变性能提高300%,避免了由于冷流或蠕变引起的松弛问题。
    抗拉强度和延伸率
    铝合金导体相比于纯铝导体,由于加入了特殊的成分并采用了特殊的加工工艺,极大的提高了抗拉强度,且延伸率提高到30%,柔韧性比铜高33%,弹性低40%,使用更加安全可靠。
    热膨胀系数
    热膨胀系数用来计算在温度变化时材料的尺寸变化。铝合金的热膨胀系数与铜相当,多年来铝连接器一直可靠地用于铜和铝导体,且当今使用的大部分电气连接器都是用铝制造的,这尤其适合铝合金。所以铝合金导体与连接器的膨胀和收缩完全一致。
    连接性能
    用铝合金制造的电气连接与用铜导体制造的连接一样安全稳定。 铝合金的成分大大改进了其连接性能,当导体退火时,添加的铁产生高强度抗蠕变性能,即使在长时间过载和过热时,也能保证连接稳定。
    自重承载力强
    铝合金改善了纯铝的抗拉强度,铝合金电缆可支撑4000米长度的自重,铜电缆只能支撑2750米。这种优势在大跨度的建筑(如体育场馆)配线时体现得尤为突出。
    防腐蚀性能
    铝固有的防腐性能源自当铝表面与空气接触时形成薄而坚固的氧化层,这种氧化层特别耐受各种形式的腐蚀。而合金中添加的稀土元素又能进一步改善铝合金的耐腐蚀性能,特别是电化学腐蚀。铝能承受恶劣环境的特点使其被广泛应用于托盘内电缆的导体,以及许多工业元件和容器。腐蚀的产生通常与不同的金属在潮湿环境中的连接有关,可使用相应的保护措施来防止腐蚀的发生,比如使用润滑油、抗氧化剂和保护涂层。碱性土壤和某些类型的酸性土壤环境对铝有较大的腐蚀性,所以直埋敷设的铝导体应使用绝缘层或模压护套防止腐蚀。在含硫的环境中,例如铁路隧道和其它类似地方,铝合金的抗腐蚀性能大大优于铜。
    柔韧性
    铝合金有很好的弯曲性能,其独特的合金配方、加工工艺,使柔韧性大幅提高。铝合金比铜柔韧性高30%,反弹性比铜低40%。一般铜缆的弯曲半径为10~20倍外径,而铝合金电缆弯曲半径仅为7倍外径,更容易进行端子连接。
    铠装特性
    国内常用的铠装电缆,大多采用钢带铠装,安全级别低,在受到外界破坏力时,其抵御能力差,容易导致击穿,且重量重,安装成本相当高,加之耐腐蚀性能差,使用寿命不长。而我们根据美国标准开发的金属连锁铠装电缆,采用的是铝合金带连锁铠装,其层与层之间的连锁结构,保证电缆能经受外界强大的破坏力,即使电缆遭受较大的压力和冲击力时,电缆亦不易被击穿,提高了安全性能。同时铠装结构使电缆与外界隔离,即使在火灾时,铠装层提高了电缆的阻燃耐火级别,降低了火灾的危险系数。铝合金带铠装结构相对于钢带铠装,其重量轻,敷设便利,可免桥架安装,能减少20%~40%的安装费用。根据使用场所的不同可以选择不同的外护套层,使铠装电缆的用途更加广泛。
    紧压特性
    单从体积电导率方面考虑,铝合金不及铜,但我们开发的导体不仅从材料性能方面作出了改进,而且在工艺方面也取得大的突破,我们采用超常规的紧压技术,使紧压系数达到0.93,而异型线的紧压系数能达到0.95,在国内属于首创。通过最大极限的紧压,可以弥补铝合金在体积导电率上的不足,使绞合导体线芯如实心导体一般,明显的降低线芯外径,提高导电性能,在同等载流量情况下导体外径只比铜缆大10%。

铝合金电缆性能

    一、耐腐蚀性能
    纯铝的耐腐蚀性能比铜好,但铝合金的耐腐蚀性能比纯铝更优,因为铝合金中加入的稀土等化学元素可以增加铝合金的耐腐蚀性能,特别是耐电化学腐蚀性能,解决了纯铝长期在接头处出现的电化学腐蚀的问题。
    二、机械性能
    第一,抗拉强度和延伸率。铝合金导体相比于纯铝导体,由于加入了特殊的成分并采用了特殊的加工工艺,极大的提高了抗拉强度,且延伸率提高到30%,使用更加安全可靠。
    第二,弯曲性能。铝芯电缆的弯曲性能很差,弯曲很容易发生断裂,铝合金电力电缆的弯曲半径为7倍电缆外径,远远优于GB/T12706的“电缆安装时的最小弯曲半径”中规定的10倍-20倍电缆外径。
    第三,柔韧性能。纯铝电缆只要几次一定角度的扭转,导体就会出现开裂或折断,易引发事故,而铝合金电力电缆能够经受几十次的弯折,消除了以往纯铝电缆安装使用过程中出现事故的隐患,极大地提高了安全可靠性能。
    三、导电能力
    铝合金导体是在纯铝中添加稀土、镁、铜、铁等元素,经过合金工艺形成的新兴导体材料。众所周知,在铝中加入其它多种合金元素后,导电性能会下降,而通过工艺控制,可以使导电率恢复到接近纯铝的水平,使其与纯铝具有相近的载流量。
    四、抗蠕变性能
    纯铝抗蠕变性能差,由通电断电引起的热胀冷缩在连接处会造成蠕变量大,长时间之后会出现松弛,接触电阻增大而引起过热,容易引发事故。AA8000系列铝合金的抗蠕变性是纯铝导体的300%,大大减少了电缆接头松弛的可能性,改善了导体的连接状况。

五大性能优势

    安全性能
    1、历史实践证明
    铝合金电缆自1968年美国研发、使用至今已43年,该产品使用已相当普遍,北美国家市场占有率达到80%。经过43年的实践证明,铝合金电缆使用从未发生任何故障,是安全的。
    2、检测及认证
    铝合金电缆通过美国的UL,加拿大的CUL,澳大利亚的SAI GLOBAI国际权威机构检测认证和中国国家电缆电线检测中心,国网武汉高压研究所,国家防火建筑材料质量监督检验中心等权威机构检测认证,铝合金导体符 合CSA标准C22.2第38条款关于ACM合金导线的要求,和GB12706.1--2008和IEC60502.1最新版的性能要求,以及UL对 AA8000系列相关的标准。
    3、铝合金成分作用
    ◆铝合金导体成分加入稀土和铁等成分后,大大地提高了其导电性能和连接性能,尤其是当导体退火时添加铁产生了高强度的抗蠕变性能,在电流过载时,铁发挥持续的连接作用,使铝合金导体不会发生蠕变。
    ◆蠕变对电缆危害极大,若电缆发生蠕变,其接触点原来压不够紧,压力减小使得接触电阻迅速增大,电流流过后造成接头处过热,如果不定期检修,就会出现安全隐患。解决电缆蠕变问题非常重要。
    ◆蠕变:金属在温度,外力和自重的作用下,随着时间的推移,将缓慢的产生不能复原的永久变形,这种现象为蠕变。
    4、阻燃性能
    铝合金电缆的绝缘材料采用阻燃硅烷交联聚乙烯(XLPE),工艺上采用自锁铠装结构,散热性能远远优于PVC材料的护套,可以迅速散热,火焰消失后火苗能迅速熄灭,不会延然其它材料,阻燃性能极为优异。铝合金电缆采用新型材料和新工艺,可确保其使用更加安全。
    电气性能
    1、电缆载流量
    ◆合金导体的截面积是铜1.5倍时,合金导体和铜导体电气性能一样,实现了相同的载流量、电阻、和压损。
    ◆铝合金的电阻率介于铝与铜之间,载高于铜,而略低于铝,在相同载流量前提下,同等长度的铝合金导体的重量仅为铜的一半。如果按铜的电导率是100%计 算,合金导体的电导率约为61.2%,合金的比重为2.7,铜的比重为8.9,则(8.9/2.7)×(0.612/1)=2,即2单位重量的铜的电阻与 1单位质量的合金的电阻相同,因此,当合金导体的截面积是铜的1.5倍是,其电气性能相同,即实现了和铜相同的载流量,电阻,和电压损失。
    ◆影响电力电缆载流量的因素很多,如线路特性(如工作电,电流类型,频率,负荷因素);电线电缆的结构(如导电线芯的结构,芯数,绝缘材料的种类,屏蔽层及内外护层的结构和材料,总外径);敷设条件(如空气中敷设,管道中敷设,直接埋地敷设,地下沟道中敷设,水底中敷设);导电线芯最高允许工作温度和周围环境条件(如空气和土 壤温度,土壤热阻系数,周围热源的邻近效应)等。
    2、减少电缆外截面
    铝合金电缆生产过程中,德国最先进的紧压技术,使其导体的填充系数能达到93%。并且铝合金电缆采用的是硅烷交联聚乙烯,这种绝缘只需聚氯乙烯的2/3的厚度就能远远超过常规的绝缘性能。而铜的填充系数一般只能达到80%,常用的绝缘采用的是聚氯乙烯,所以铝合金电缆外径仅在铜缆的基础上增加11%以内,就能有铜相同的电气性能。可见,使用铝合金电缆不需更改原使用铜电缆的管道设计。(一般设计师设计的敷设管道尺寸为铜缆的150%,所以穿管不成问题。)
    3、减少电缆线损
    非磁性材料,不会产生涡流,能减少线路的损耗。铝合金带连铠锁装材料是非磁性材料,即使存在三相不平衡电流,也不会产生涡流,能够减少线路的损耗。
    机械性能
    1、铝合金电缆的延伸性能
    伸长率是导体机械性能重要指标,是产品优劣和能承受外力大小的重要标志。也是检验电缆导体机械性能的一个重要指标。铝合金电缆退火处理后的延伸率能达到30%,而铜缆的伸长率为25%,普通铝杆的伸长率为15%,是能取代铝芯电缆与铜缆的重要指标。
    2、铝合金电缆的柔韧性能
    扭转试验:主要检验金属线材的韧性,韧性愈好,能承受的扭转次数愈多。 普通铝丝的一个重要缺点是脆度高,在安装时只要若干次一定角度的扭转,导体就会产生裂纹,裂口就会发热、腐蚀,是出现火灾的重要原因。使用铝合金电缆,由 于它的韧性好,不会产生裂纹,在安装中出现的安全隐患减少。
    3、铝合金电缆的弯曲性能
    弯曲试验:主要检验金属的抗弯曲性能。材质不均或性脆的材料,抗弯曲性能差。
    根据GB/T12706中对铜缆安装时弯曲半径的规定,铜缆的弯曲半径是10-20倍电缆直径,铝合金电缆的弯曲半径最小为7倍电缆直径,使用铝合金电缆能减小布局空间,更易于敷设,减少安装成本。
    4、铝合金电缆的反弹性能
    实践证明:在室温条件下将铜缆与铝合金电缆弯曲90度,应力释放后,铝合金电缆反弹角度为铜缆的60%。因铝合金电缆具有无记忆力,所以反弹的性能优于铜芯电缆,在安装过程中端子连接接头易于压紧,增加其紧密程度,提高连接的稳定性。
    使用寿命
    1、导体部分腐蚀主要有两种:化学腐蚀与电化学腐蚀
    ◆化学腐蚀:指金属在大气中与氧、氯、二氧化硫、硫化氢等气体做用下发生腐蚀。
    金属表面与氧发生作用后,生成不同的金属氧化物。
    铝的氧化物能构成致密的有一定硬度的表面保护膜。
    铁的氧化物结构松,易于脱落,并继续不断的向金属内部渗入、扩散,破坏材料。
    铜的氧化物俗称铜绿,介于以上两者之间,是一种有毒物质。
    ◆电化学腐蚀:指由金属和介质组成原电池后,形成了金属的腐蚀过程,当两种不同电极电位的金属相连接,其间又有水或其它电解质时,两种金属之间就会产生 电流形成一个原电池,其中一种金属处于正电位,另一种处于负电位,处于负电位的金属就不断地以离子状态经电解液向处于正电位的金属聚积。使处于负电位的金 属逐渐损失破坏,形成电化学腐蚀。两种金属的电极电位之差愈大,电化学腐蚀就愈强烈。温度愈高,金属的腐蚀也愈严重。
    不同的金属有不 同电极电位。常用的几种金属的电极电位次序为;金属 Ag(银) Cu(铜) Pb(铅) Sn(锡)Fe(铁)Zn(锌) A1(铝)。电位+0.8+0.334-0.122-0.16-0.44-0.76-1.33电极电位负值越大的金属,转入电解质中成为离子的趋势越强, 即越易受到腐蚀。铝的电极电位的负值较大,但由于其表面经常有一层氧化膜保护层,能改善其耐腐蚀性能。
    稀土铝合金材料是在铝中加入稀 土元素,它能够起到净化,提高纯度,填补表层缺陷,细化晶粒。减少偏析,消除显微不均而导致局部腐蚀的作用,同时也带来铝的电极电位负移,具有了牲阳极效 应和优异的导电性能,从而大大提高了铝的耐腐蚀性能。对于海洋环境中C1-和石油,化工环境中的S,H2S+C02等腐蚀问题,这种材料有独特的防腐机 理。稀土金属的强还原性可以与S,H2S,C1-的强氧化性有效结合,相互作用,生成稳定的化合物(C1-与稀土铝合金生成稳定配位化合物),将化学反应 中的氧化和还原过程有机统一,相互作用,从根本上截止了S,H2S,C1-等腐蚀介质的氧化活动造成的腐蚀破坏,从而彻底解决了在全球范围包括美国在内的 发达国家未能很好解决的问题,经北京有色金属研究总院等国家级检测部门的检测和工程实例数据分析表明,在氯离子,海水,海洋大气,盐雾环境(干湿交替), 饱和HzS,硫以及高温,高压环境条件下,稀土铝合金的年腐蚀率为零或几乎为零。
    2、绝缘部分
    ◆电力电缆的载流 量是指在最高允许温度下,电缆导体允许通过的最大电流。在设计选用电缆时,应使电缆各部分损耗产生的热量不会超过电缆允许最高温度,在大多数情况下,电缆 的传输容量是由电缆温度最高限度所确定,电缆的最高允许温度,主要取决于所用绝缘材料的热老化性能,因为电缆工作温度过高,绝缘材料老化会加速,电缆寿 命大缩短。如果电缆在最允许温度以上运行,电缆将30年安全工作。
    ◆XLPE是交联聚乙烯英文名称的缩写,聚乙烯是一种线性分子结构,在高温下极易变形。交联聚乙烯过程使其变成一种网状结构。这种结构即使在高温下也一样具有很强的抗变形能力。
    ◆交联聚乙烯极佳的抗老化特性及超强的耐热变形决定了在正常运行温度(90C)短时故障(130C)及短路(250C)条件下可允许大电流通过。正因为它的运行温度比聚氯乙烯高20C,具有优异的抗热化性能,增加绝缘的抗老化性能,寿命大大增加。
    经济性能
    ◆直接采购成本
    铝合金电缆与铜芯电缆的价格比较:铝合金电缆具备优越的安全性能、电气性能、机械性能和更长的使用寿命前提下,铝合金电缆的价格只有铜电缆的75%左右。
    ◆ 安装成本降低
    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。

铝合金电缆发展现状

    国外现状
    从1968年开始,美国就开始研制生产合金电力电缆,并在美国、加拿大、墨西哥等国家开始推广应用。主要应用于机场、军事基地、办公大楼、住宅、酒店、超市、院校、体育场、医院、工厂厂房等建设工程。美国成功应用合金电缆40余年,从未出现过任何安全事故。这是在全国快速推广应用新型材料合金电力电缆的重要原因之一。
    国内现状
    铝合金电缆已不是新鲜事物,其性能、价格上的优势也经过了权威检测考验。统计数据显示,铜线线缆仍占超过90%的市场份额。当然,这并不能阻止铝合金电缆逐步为大众所认可、接受的良好势头,通过公司订单状态及用户反馈,明确表示其了对铝合金电缆未来的信心。
    资料显示,性价比更高、电气性能优越的铝合金电缆的欧美国家已拥有了近40年的使用历史,在医院、教堂、政府机构中使用率尤为突出。总体上看来,铝合金电缆的销量与铜线电缆有着较大的差距,但来自政府、工厂、医院、民用住宅的小型订单却呈现明显上升趋势,这代表着铝合金电缆在最基础的电缆运用领域中、在最复杂的使用工况中,已经获得了广泛的认可,也意味着未来铝合金电缆前景大好!
    在医用和民用项目中也是如此,许多医院前期在主体建筑中仍然使用铜线电缆,而在环境复杂、工况多变的户外、过道照明中尝试耐腐蚀性能更好的铝合金电缆,使用效果良好并计划在接下来线缆的更新换代中,以铝合金电缆全面节约铜线电缆。

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