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铝合金电缆性能指标与铜电缆的区别

www.metale.cn 来源:中国冶金设备网 2016/12/6 16:06:40
  
    由于铝具有不错的导电性能,所以从1960年代起,北美就开始使用铝电缆,刚开始与高压架空线一样,使用纯铝材料,后来才广泛使用8000系列铝合金材料。
  1、铝合金电缆材料的由来
  在1965-1971年期间,美国一些采用纯铝芯电缆的建筑火灾事故频发。通过分析,其主要原因是没有为铝芯电缆设计专用的连接器,而是直接采用了铜芯电缆的连接器,导致铝线与插座或开关之间发生松弛、微观损坏、起弧,使接触电阻增大发生过热而引发火灾。
  为了扭转这个局面,北美电缆业界从电缆产品和连接器几个方面进行了改进,采取了以下措施。
  在材料方面;美国南线、加拿大铝业发明了8176、8030等8000系列铝合金,提升了蠕变性能;
  在电线连接方面;采用多种方法,改进连接性能,包括使用镀锡端子、在铝线和铜端子间增加特殊垫片、连接点涂敷抗氧化剂、设计专门的插座等;
  在标准方面;通过美国UL公司,以及美国国家防火委员会(NFPA)的试验,1985年,NEC电气规定在2000V以下某些类型电线的铝导体应采用8000系列铝合金。1988年,美国材料和试验协会(ASTM )颁布了B800标准,将6种牌号的8000系列铝合金列入电缆导体标准(注)。
  从美国发展铝合金电缆的历史看,有以下几个特点;
  一是因纯铝和铜连接端子的问题,导致一些事故发生;
  二是8000系列铝合金,是在纯铝材料基础上开发的一种新型号,主要目的是提升普铝电缆的蠕变性能,主要是为了解决接头端子出现的问题。
  三是1985年美国电气法规规定在2000V以下某些类型电线的铝导体应采用8000系列铝合金。可见在美国,铝合金电缆从来也没有进入到中压领域,而只是在低压部分领域适用。
  四是从1988年颁布B800标准算起,截至目前为止,美国铝合金电缆使用的历史不到30年。
  2、8000系列铝合金的性能
  从上述两个铝合金标准表中可以看出,1350电工纯铝,属于纯铝,其含铝量为99.50%;8000系列铝合金,属于其他合金系列,其铝含量超过98%,加入Si Cu Fe Me 等微量元素,总计1%-1.5%。这也就是说8000系列铝合金只是在纯铝基础上,加入一点微量元素,目的是改善铝的蠕变性能,用于制造铝合金电缆,并没有改善铝的其它使用性能。
  因此,相对1000系列纯铝来说,8000系列铝合金的性能没有根本性提升,只是在抗蠕变方面有了一些改进而已。
  3、8000系列铝合金的抗拉强度比纯铝差
  通过铝合金产品标准的指标可以看出,8000系列铝合金的机械抗拉强度比纯铝低30%,比铜低100%以上,所以从这个指标来看,采用8000系列铝合金的电缆,如果在施工中处理不当,容易导致断、裂痕迹出现,而这种断、裂痕迹,无疑是电缆稳定运行中的一大隐患。
  4、各种材料电缆的性能综合比较
  通过产品标准指标,可以综合比较铝合金电缆、纯铝电缆与铜电缆的性能。
  在导电性方面,铜材料最好,纯铝次之,8000系列铝合金不如纯铝。
  在断裂延伸率/柔软性方面,铜材料最好,8000系列铝合金次之,纯铝不如8000系列铝合金。
  在抗拉强度方面,铜材料最好,纯铝次之,铝合金比纯铝差30%。
  在耐腐蚀性方面,也是铜材料最好,纯铝次之,铝合金也不如纯铝。
  5、结论
  通过性能比较,可以看出,使用8000系列铝合金制造电缆,比纯铝制造电缆,只是在抗蠕变性和断裂延伸性方面有提高,其它方面的性能不仅没有改善,甚至还不如纯铝材料。由于8000系列铝合金的价格高于纯铝,所以是否可以考虑使用纯铝,替代8000系列铝合金作为制造电缆的材料。
  铝合金电缆与铜电缆相比,各项使用指标都弱于铜电缆,因此铝合金电缆要全面替代铜电缆是不现实的。
  总的来讲,铝合金电缆的开发,在铜电缆和纯铝电缆之外,为用户提供了第三种选择。但从我国电力体系的实际情况看,系统复杂性越高,带来的是风险加大、维护成本上升,备品备件增加。综合考虑这些因素,欧盟国家采取了比较现实的政策,规定电缆就采用铜和纯铝材料,而不使用铝合金材料,这种系统性选型的思考方法,是否值得我们思考呢?
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