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鋁合金電纜性能-陝西電纜

一、鋁合金電纜的安全性能
1、曆史實踐證明
    鋁合金電纜字1968年美國研發、使用至今44年,該產品使用已相當普遍,北美國家市場占有率達到80%。經過44年的實踐證明,鋁合金電纜使用從未發生任何故障,是安全的。
2、檢測及認證
    鋁合金電纜通過美國UL,加拿大的CUL,澳大利亞的SAI GLOBAI國際權威機構檢測認證和中國國家電線電纜檢測中心,國家武漢高壓研究所,國家防火建築材料質量監督檢驗中心等權威機構檢測認證,鋁合金電梯符合CSA標準C22.2第38條款關於ACM合金導體的要求,和GB/T 12706.1-2008和IEC 60502.1最新版的性能要求,UL對AA8000係列相關標的準,以及完全符合即將頒布的《額定電壓0.6/1kV鋁合金導體交聯聚乙烯絕緣電力電纜 》NB/T XXXXX-XXXX標準要求。
3、鋁合金成分作用
    ★鋁合金導體成分加入稀土和鐵等合金元素後,大大地提高了其導電性能和鏈接性能,經硼化處理和稀土處理後的AA8000係鋁合金導電率顯著提高,同時其金相組織依靠第二相金屬化合物的彌散分布使亞晶結構穩定化來提高強度的,因為添加的Fe等元素在Al中溶解度小,因此,他們對導電率的降低不多,但又生存許多彌散第二相,提高強度,他們經大變形量加工之後進行退火回複處理,此時表現出高強度的抗蠕變俱佳的綜合性能,在電流過載時,鐵元素發揮持續的鏈接作用,使鋁合金導體不會發生蠕變。
    ★蠕變對電纜危害極大,若電纜發生蠕變,其原先壓緊的接觸點會變鬆,壓力減小使得接觸電阻以數量級迅速增大,電流流過後造成接頭處過熱,如果不及時檢修,就會出現安全隱患。解決電纜蠕變問題非常重要。
    ★蠕變:金屬在一定的溫度下、外力和自重的作用下,隨著時間的推移,將緩慢的產生不能複原的永久變形,這種現象稱為蠕變。
4、阻燃性能
    鋁合金電纜的絕緣材料采用阻燃XLPE料,結構上采用自鎖鎧裝結構,散熱性能遠遠優於普通結構的PVC,可以迅速散熱,火焰消失後火苗能迅速熄滅,不會延燃其它材料,阻燃性能極為優異。鋁合金電纜采用新型材料和新工藝,可確保使用更加安全。

二、鋁合金電纜的電氣性能
1、電纜載流量
    ★鋁合金導體的截麵積是銅的1.5倍時,鋁合金導體和銅導體電氣性能一樣,實現了相同的載流量、電阻值和線損。
    ★鋁合金的電阻介於鋁與銅之間,高於銅,而略低於鋁,在相同載流量前提下,同等長度的鋁合金導體重量僅為銅的一半。如果按銅的電導率是100%IASC計算,鋁合金導體的電導率為62.5%IACS,鋁合金比重為2.71g/cm3,銅的比重為8.9g/cm3,
則:,即2.單位重量的銅的電阻與1單位質量的鋁合金的電阻相同,因此,當鋁合金導體的截麵積是銅的1.5倍時,其電氣性能相同,即實現了和銅相同的載流量、電阻值和線損。
    ★影響電力電纜載流量的因素很多,如:線路特性(如工作電,電流類型,頻率,負荷因素);電線電纜的結構(如導體線芯結構,芯數,絕緣材料種類,屏蔽層及內外護套層結構和材料,總外徑);敷設條件(如空氣中敷設,管道中敷設,直接埋地敷設,地下溝道中敷設,水底中敷設);導電線芯最高允許工作溫度和周圍環境條件(如空氣和土壤溫度,土壤熱阻係數,周圍熱源的鄰近效應)等。
2、減少電纜外截麵
    鋁合金電纜生產過程中,大富豪概况采用世界上最先進的型線同心絞合,其導體填充係數能達到93%以上。並且鋁合金電纜采用的是XLPE絕緣料,這種絕緣隻需PVC料的2/3的厚度就能遠遠超過常規額絕緣性能。而銅的填充係數一般隻能達到88%左右,如絕緣采用PVC,所以鋁合金電纜外徑僅在銅電纜的基礎上增加11%以內,就能有銅電纜的電氣性能。可見,使用鋁合金電纜不需要更改原使用銅電纜的管道設計。一般電氣設計的敷設管道尺寸為銅電纜的150%,若考慮增容問題,敷設管道的尺寸增加到銅電纜的200%,所以穿管不成問題。
3、減少線損
    非磁性材料,不會產生渦流,能減少線路的損耗。鋁合金電纜的自鎖鎧裝所用的5000係鋁合金帶材,是非磁性材料,即使在三相不平衡電流,也不會產生渦流,能夠減少線損。

三、鋁合金電纜的機械性能
1、鋁合金電纜的延伸性能
    伸長率是導體機械性能重要指標,是產品優劣和能承受外力大小的重要標誌。也是檢驗電纜導體機械性能的一個重要指標。鋁合金電纜導體經退火處理後的延伸率能達到30%,而銅電纜的伸長率約為25%,鋁芯電纜的伸長率為15%,是能取代鋁芯電纜和銅芯電纜的重要指標。
2、鋁合金電纜的柔韌性能
    扭轉試驗,主要檢驗金屬線材的韌性,韌性愈好,能承受的扭轉次數愈多。鋁芯電纜的一個致命缺陷就是脆度高,在安裝時隻要若幹次一定角度的扭轉,導體極易產生裂紋,裂口就會發熱、腐蝕,是出現火災的重要原因。使用鋁合金電纜,由於它的韌性好,不會產生裂紋,在安裝中出現安全隱患減少。
3、鋁合金電纜的彎曲性能
    彎曲試驗:主要檢驗金屬的抗彎曲性能。材質不勻或脆性的材料,抗彎曲性能就差。
    根據GB/T 12706-2008標準中對銅電纜安裝時彎曲半徑的規定,銅纜的彎曲半徑是(100~20)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,更易於敷設,減少安裝成本。
4、鋁合金電纜的反彈性能
    實踐證明:室溫條件下將銅電纜與鋁合金電纜彎曲90度,應力釋放後,鋁合金電纜反彈角度比銅電纜大60%。因為鋁合金電纜具有無記憶力,所以反彈性能優於銅芯電纜,在安裝過程中端子連接頭易於壓緊,增加其緊密程度,提高了連接穩定性。

四、鋁合金電纜的使用壽命
1、導體部分腐蝕主要有兩種
:化學腐蝕與電化學腐蝕;
    ★化學腐蝕:指金屬在大氣中與氧、氯、二氧化硫、硫化氫等氣體作用下發生腐蝕。
    金屬表麵與氧發生作用後,生成不同的金屬氧化物。
    鋁表麵與大氣接觸能形成一層致密的連續的氧化物膜,其摩爾體積約比鋁的大30%。這層氧化膜處於壓應力作用下,當它遭到破壞後又會立即形成。在一般的大氣中,鋁表麵上的氧化膜厚度相當薄,其厚度是溫度的函數,在室溫下的厚度為(2.5~5.0)nm。在蒸汽中形成的氧化膜較厚。在相對濕度為100%的室溫下,氧化膜的厚度約比在幹燥大氣中形成的厚1倍。在濕環境中,這層氧化膜是複式的,靠鋁的一麵為純氧化膜,而外層卻含羥基化合物。在高溫下鋁合金表麵上會形成更加複雜的氧化膜,同時氧化膜的成長也不是時間的簡單函數。
    ★電化學腐蝕:指由金屬和介質組成原電池後,形成了金屬的腐蝕過程,當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時,兩種金屬之間就會產生電流形成一個原電池,其中一種金屬處於正電位,另一種處於負電位,處於負電位的金屬就不斷地以離子狀態經電解液向處於正電位的金屬聚積。使處於負電位的金屬逐漸損失破壞,形成電化學腐蝕。兩種金屬的電極電位之差愈大,電化學腐蝕就愈強烈。溫度愈高,金屬的腐蝕也愈嚴重。
    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為:

 次序  Ag  Cu  Pb  Sn  Fe  Zn  Al
 電位  +0.8  +0.334  -0.122  -0.16  -0.44  -0.76  -1.33

    電極電位負值越大的金屬,轉入電解質中成為離子的趨勢越強,即越易受到腐蝕。鋁的電極電位的負值較大,但由於其表麵經常有一層氧化膜保護層,能改善其耐腐蝕性能。
    在鋁合金中加入稀土元素,他能夠起到淨化,提高純度,填補表層缺陷,細化晶粒,減少偏析,消除顯微不勻而導致局部腐蝕的作用,同時也帶來鋁的電極電位負移,具有了犧牲陽極效應和優異的導電性能,從而大大提高了鋁的耐腐蝕性能。對於海洋環境中Cl-和石油、化工環境中的S,H2S+CO2等腐蝕問題,這種材料有獨特的防腐機理。稀土金屬的強還原性可以與S,H2S,Cl-的強氧化性有效結合,相互作用,生成穩定的化合物(Cl-與稀土鋁合金生成穩定配位化合物),將化學反應中的氧化物和還原過程有機統一,相互作用,從根本上截止了S,H2S,Cl-等腐蝕介質的氧化活動造成的腐蝕破壞,從而徹底解決了在全球範圍包括美國在內的發達國家未能很好解決的問題。
2、絕緣部分
    ★電力電纜的載流量是指在最高允許工作溫度下,電纜導體允許通過的最大電流。再設計選用電纜時,應使電纜各部分損耗產生的熱量不會超過電纜允許最高溫度,在大多數情況下,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,主要取決於所用絕緣材料的熱老化性能,因為電纜工作溫度過高,絕緣材料老化會加速,電纜壽命縮短。如果電纜在最高允許溫度以下運行,電纜將達30年安全工作。
    ★XLPE交聯聚乙烯絕緣料,聚乙烯是一種線性分子結構,在高溫下極易變形。將電性能俱佳的聚乙烯經過工藝使其形成網狀分子結構。這種網狀結構不僅保持聚乙烯特有的電性能,即使在高溫下也一樣具有很強的抗變形能力。
    ★交聯聚乙烯極佳的抗老化特性及超強的耐熱變形決定了在正常運行溫度(90℃),短時故障(130℃)及短路(250℃)條件下可允許大電流通過。正因為它的運行溫度比PVC高20℃,具有優異的抗熱老化性能,增加絕緣的抗老化性能,壽命大大增加。

五、鋁合金電纜的經濟性
★直接采購成本
鋁合金電纜與銅芯電纜的價格比較:鋁合金電纜具備優越的安全性能、電氣性能、機械性能和更長的使用壽命前提下,鋁合金電纜的價格隻有銅電纜的75%左右。
★安裝成本降低
★節約安裝成本:由於鋁合金電纜的彎曲性好和重量輕,易於安裝。
鋁合金電纜安裝敷設不需橋架,不用穿管,可以節約大量的安裝材料,安裝成本可以減少(20~50)%.

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