凤凰彩票:铝合金电缆六大指标不如铜,如何保证城市配电网安全?

铝合金电缆六大指标不如铜,如何保证城市配电网安全?

  铝合金电缆企业目凤凰彩票代理前全力争取进入电网公司的中压系统和城市配电网,但是铝合金电缆六大指标明显不如铜电缆,在此情况下,进入电网公司中压系统和城市配电网,其实质是降低了电网整体品质,在目前全社会开始注重品质、安全、环保的背景下,在我国电网公司力争创建国际一流企业的背景下,这种逆向替代的倾向是值得电网公司决策部门深思的。

  本文所说的六大指标是指:1)导电率;2)抗张强度和抗蠕变能力;3)熔点;4)热膨胀系数;5)抗氧化腐蚀;6)抗电化腐蚀。这六大指标正是导体输送电力时安全和能效的保证。从这六个技术指标看,铝合金不仅与铜相比相差甚远,与铝相比也并没有显著进步。

  下面对铜和铝合金导体六大技术指标比较。

  1.从导电能力看,铝合金不如铜甚至不如纯铝[EZ1] 凤凰彩票

  我们把铜、铝及铝合金电缆导体的电气性能作如下表比较,清楚看到,无论从金属材料、还是线材或者是成品,铜电缆的电阻率大大低于铝和铝合金电缆,铝合金的电阻率甚至比铝还略差一些。

表1  铜、铝及铝合金电缆导体机械及电气性能

性能

  铝合金芯

铝芯

铜芯

结论

备注

杆材

导电

性能

电阻率

≤nΩ.m

28.45

-

29.73

28.03

-

28.12

17.07

-

17.77

比铝略差

比铜差

GB/T3952-2008

GB/T3954-2014

线材

导电

性能

R态

电阻率

≤nΩ.m

28.264

27.59

17.241

 

GB/T3953-2009

GB/T3955-2009

GB/T30552-2014

Y态

电阻率

≤nΩ.m

28.976

28.264

17.241

 

R态

导电率

≥IACS

61%

62.50%

100%

 

Y态

导电率

≥IACS

59.50%

61%

97%

 

成品导体导电性能

直流

电阻

≤Ω/km

 

 

 

铝合金接近铝

是铜的61%

GB/3956-2009

  即使是最被热捧的铝合金AA8030,它的电阻率也大大高于铜,并略低于铝。

  既然相同截面铝的导电性能只是铜的61.8%,而铝合金系列在导电性能方面还不如铝。因此,铝合金作为电力导体的角色,就称不上是“巨大技术进步”更谈不上“革命性”进步了。只能算作廉价品,说铝合电缆能替代铜电缆的说法不仅是不科学的,而且,还是那种迎合一小部分利益集团低成本,损害大部分城市居民生活工作安全的倒退行为。

  铝合金电缆提出的解决方案就是将铝合金电缆截面增加到铜电缆的1.5-1.6倍,从而实现导电率与铜电缆相同,照此逻辑,纯铝也可以这样做,因此就导电性来说,铝合金电缆并没有比纯铝进步。仅此一项可以看出铝合金电缆不仅不能替代铜电缆,其技术进步的程度也是非常有限的。

  2.抗张强度和抗蠕变能力仍然明显不如铜

表2  铜、铝及铝合金电缆机械性能比较

性能

  铝合金芯

铝芯

铜芯

结论

备注

成品导体机械性能

抗拉

强度

≥Mpa

98-159

125-205

220-270

铝合金最小

铝电缆次之

铜电缆最佳

NB/T42051-2015
GB/T31840-2015

 

  上表看出,从极限抗张力强度和屈服抗张力强度比较,铜导体最好,纯铝导体最差,铝合金系列虽然比铝有改进,但没有实质性变化,与铜相比仍有很大差距。抗张力强度弱,在外力作用下导体会出现断裂或裂缝。抗蠕变能力差,导体变形后复原能力差。

       国家能源行业标准《额定电压0.61 kV铝合金导体交联聚乙烯绝缘电缆》中专门制定了考核合格导体铝合金和铝合金电缆的标准条款,指出了这种导体的基本特性要求,具体举例如下:

   (1)ASTM B 800 05 (2011)和国标明确的AA-8000各牌号导体铝合金化学成分。

   (2)抗拉强度:98Mpa-159Mpa。[EZ2]

       即使是被外界吹捧的铝合金AA8030,它的抗拉强度也只有59-152,与铜电缆比较相差几乎弱一倍了,说替代根本没有可能。

  另据权威检测机构透露,目前受检的众多铝合金电缆厂家中,铝合金电缆导体铝合金杆材综合性能最优异的厂家是拥有亚洲唯一能铸轧3807 mm²铝合金铸坯连铸连轧生产线的美国UMI电气公司。UMI公司的导体铝合金杆材全部性能都超越标准要求。而目前国内的生产企业只有能够铸轧2400 mm²铸坯连铸连轧生产线,与UMI公司的产品相比还有很多差距。

  3.热膨胀系数也不行

表3  铜、铝及铝合金电缆导体热膨胀比较

热膨胀系数 

  铜

  铝

铝合金AA1000

  铝合金AA1350

  铝合金AA8030

  10-6/℃

0-100℃时

  17.0

  23.5

  21.9-25.5

  21.8-25.5

  23.6

   从表中可以看到,铝的热膨胀系数远远高于铜,铝合金AA1000和AA1350有了一点改善,而AA8030的热膨胀系数甚至高于铝。热膨胀系数高会导致导体在热胀冷缩后接触不良,并且会恶性循环。而电力供应始终有峰谷差,通过导体的电流一天内变化很大,尤其在夏季,对电缆是巨大的考验。

   铝合金导体和电缆热膨胀系数对电网公司而言是非常重要的,如果电缆的生命周期是20年,就有175200小时,这期间电缆始终要经受热胀冷缩的考验,热膨胀系数高将成为其寿命周期短和发生事故高的关键点。

  对此,铝合金电缆厂能够拿出的数据可能只是100小时的实验报告。这显然是不够的。

  4.熔点指标

  从熔点看,铝与铜相比相差甚远,而铝合金还不如铝。导体熔点低在过载条件下容易烧断,而在着火条件下电缆会迅速溶化,彻底失去输电功能,这个指标对电网公司而言也是非常关键的。正如一位长期从事电缆检测的电网公司高级工程师所言,如果没有过载的情况,使用铝合金电缆没有问题,但很少有地方会不过载。

表4  铜、铝及铝合金电缆导体热膨胀比较

  熔点 

  铜

  铝

  铝合金AA1000

  铝合金AA1350

  铝合金AA8030

  ℃

  1083

  660.4

  643-660

  646.1-657.2

  646-657.2

  如果是否过载会成为铝合金电缆的一个限制条件,那么铝合金电缆的使用空间将受到极大的限制,举例来说可以考虑在偏远地区或农村使用铝合金电缆,但农村过载有时比城市还厉害;在偏远地区可能很少发生过载,但偏远地区用的是架空线,用铝合金电缆反而大幅度提升成本。

  5.抗氧化腐蚀

  铝导体比铜导体要差的多,无论是铝还是铝合金都一样,这取决于铜铝不同的原子结构,铝的化学性能比铜要活跃的多。

  6.抗电化腐蚀

  铝电极电位比铜要低的多,铝导体因此很容易被电化腐蚀,特别是铝导体在与铜导体或其它导体接触时。这是铝合金电缆在接头部位最薄弱的一点。

  从上述六大指标看,铝合金电缆与铜电缆相比,电气性能相差甚远,但是为什么还有人否认基本事实,提出铝合金电缆要替代铜电缆这种非常不科学、不负责的口号?原因只有一个,就是“利益驱动”,为了高额利润,以不负责任、电力的不安全可靠和长期的投资收益为代价。(上海电力工程师  樊元武)

注:

   [EZ1]从电缆导体导电率来讲,此表格稍现不够全面,因为铝合金导体的导电率稍差于铝导体,从国标的数据来说,铝合金导电率比普铝差2.5%左右

   [EZ2]此处抗拉强度数据没有错,但和前面数据描述内容不同,98-159是铝合金线的强度,前表所列性能是铝和铝合金杆的强度,铝合金杆拉成线强度会高于杆材,对于普铝杆材也是一样,强度也会增加,不能说铝合金导体的抗拉强度有进步,普铝导线的抗拉强度也高于铝合金线。

 
电缆铝合金性能导体导电

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