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重点知识《铝合金电缆之五大性能》
 浏览次数: 4385      更新日期:2012-8-29
 成天泰电缆公司科研室博士在线讲解,在讲《铝合金电缆之五大性能》之前,首先先讲铝合金电缆的安全性能,如下:

  1、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。

  2、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。

  3、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。

  4、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。

  铝合金电缆的电气性能

  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,略高于铝,而低于铜,在相同截流量前提下,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截流量,电阻,和电压损失。

  ◆影响电力电缆截流量的因素很多,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%,最近考虑增容的问题,敷设管道的尺寸增加到铜缆的200%,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。

  铝合金电缆的机械性能

  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。

  铝合金电缆的使用寿命

  1、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。

  2、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。

  铝合金电缆的经济性能

  ◆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。

  铝合金电缆安装敷设不需桥架,不用穿管,可以节约大量的安装材料,安装成本可以减少20%--50%

 

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