鋁合金電纜:新型材料電力電纜-中文百科頻道

安全性能

1、曆史實踐證明

鋁合金電纜自1968年美國研發、使用至今已43年，該産品使用已相當普遍，北美國家市場占有率達到80%。經過43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的UL，加拿大的CUL，澳大利亞的SAIGLOBAI國際權威機構檢測認證和中國國家電纜電線檢測中心，國網武漢高壓研究所，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，鋁合金導體符合CSA标準C22.2第38條款關于ACM合金導線的要求，和GB12706.1--2008和IEC60502.1最新版的性能要求，以及UL對AA8000系列相關的标準。

3、鋁合金成分作用

鋁合金導體成分加入稀土和鐵等成分後，大大地提高了其導電性能和連接性能，尤其是當導體退火時添加鐵産生了高強度的抗蠕變性能，在電流過載時，鐵發揮持續的連接作用，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，其接觸點原來壓不夠緊，壓力減小使得接觸電阻迅速增大，電流流過後造成接頭處過熱，如果不定期檢修，就會出現安全隐患。解決電纜蠕變問題非常重要。

蠕變：金屬在溫度，外力和自重的作用下，随着時間的推移，将緩慢的産生不能複原的永久變形，這種現象為蠕變。

4、阻燃性能

鋁合金電纜的絕緣材料采用阻燃矽烷交聯聚乙烯(XLPE)，工藝上采用自鎖铠裝結構，散熱性能遠遠優于PVC材料的護套，可以迅速散熱，火焰消失後火苗能迅速熄滅，不會延然其它材料，阻燃性能極為優異。鋁合金電纜采用新型材料和新工藝，可确保其使用更加安全。

電氣性能

1、電纜載流量

合金導體的截面積是銅1.5倍時，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、和壓損。

鋁合金的電阻率介于鋁與銅之間，略高于鋁，而低于銅，在相同截流量前提下，同等長度的鋁合金導體的重量僅為銅的一半。如果按銅的電導率是100%計算，合金導體的電導率約為61.2%，合金的比重為2.7，銅的比重為8.9，則(8.9/2.7)×(0.612/1)=2，即2單位重量的銅的電阻與1單位質量的合金的電阻相同，因此，當合金導體的截面積是銅的1.5倍是，其電氣性能相同，即實現了和銅相同的截流量，電阻，和電壓損失。

影響電力電纜截流量的因素很多，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(如導電線芯的結構，芯數，絕緣材料的種類，屏蔽層及内外護層的結構和材料，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，土壤熱阻系數，周圍熱源的鄰近效應)等。

2、減少電纜外截面

鋁合金電纜生産過程中，德國最先進的緊壓技術，使其導體的填充系數能達到93%。并且鋁合金電纜采用的是矽烷交聯聚乙烯，這種絕緣隻需聚氯乙烯的2/3的厚度就能遠遠超過常規的絕緣性能。而銅的填充系數一般隻能達到80%，常用的絕緣采用的是聚氯乙烯，所以鋁合金電纜外徑僅在銅纜的基礎上增加11%以内，就能有銅相同的電氣性能。可見，使用鋁合金電纜不需更改原使用銅電纜的管道設計。(一般設計師設計的敷設管道尺寸為銅纜的150%，所以穿管不成問題。)

3、減少電纜線損

非磁性材料，不會産生渦流，能減少線路的損耗。鋁合金帶連铠鎖裝材料是非磁性材料，即使存在三相不平衡電流，也不會産生渦流，能夠減少線路的損耗。

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标，是産品優劣和能承受外力大小的重要标志。也是檢驗電纜導體機械性能的一個重要指标。鋁合金電纜退火處理後的延伸率能達到30%，而銅纜的伸長率為25%，普通鋁杆的伸長率為15%，是能取代鋁芯電纜與銅纜的重要指标。

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。普通鋁絲的一個重要缺點是脆度高，在安裝時隻要若幹次一定角度的扭轉，導體就會産生裂紋，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，由于它的韌性好，不會産生裂紋，在安裝中出現的安全隐患減少。

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。材質不均或性脆的材料，抗彎曲性能差。

根據GB/T12706中對銅纜安裝時彎曲半徑的規定，銅纜的彎曲半徑是10-20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，更易于敷設，減少安裝成本。

4、鋁合金電纜的反彈性能

實踐證明：在室溫條件下将銅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為銅纜的60%。因鋁合金電纜具有無記憶力，所以反彈的性能優于銅芯電纜，在安裝過程中端子連接接頭易于壓緊，增加其緊密程度，提高連接的穩定性。

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、硫化氫等氣體做用下發生腐蝕。

金屬表面與氧發生作用後，生成不同的金屬氧化物。

鋁的氧化物能構成緻密的有一定硬度的表面保護膜。

鐵的氧化物結構松，易于脫落，并繼續不斷的向金屬内部滲入、擴散，破壞材料。

銅的氧化物俗稱銅綠，介于以上兩者之間，是一種有毒物質。

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，兩種金屬之間就會産生電流形成一個原電池，其中一種金屬處于正電位，另一種處于負電位，處于負電位的金屬就不斷地以離子狀态經電解液向處于正電位的金屬聚積。使處于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;金屬Ag(銀)Cu(銅)Pb(鉛)Sn(錫)Fe(鐵)Zn(鋅)A1(鋁)。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，但由于其表面經常有一層氧化膜保護層，能改善其耐腐蝕性能。

稀土鋁合金材料是在鋁中加入稀土元素，它能夠起到淨化，提高純度，填補表層缺陷，細化晶粒。減少偏析，消除顯微不均而導緻局部腐蝕的作用，同時也帶來鋁的電極電位負移，具有了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。

對于海洋環境中C1-和石油，化工環境中的S，H2S+C02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，C1-的強氧化性有效結合，相互作用，生成穩定的化合物(C1-與稀土鋁合金生成穩定配位化合物)，将化學反應中的氧化和還原過程有機統一，相互作用，從根本上截止了S，H2S，C1-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内的發達國家未能很好解決的問題，經北京有色金屬研究總院等國家級檢測部門的檢測和工程實例數據分析表明，在氯離子，海水，海洋大氣，鹽霧環境(幹濕交替)，飽和HzS，硫以及高溫，高壓環境條件下，稀土鋁合金的年腐蝕率為零或幾乎為零。

2、絕緣部分

電力電纜的載流量是指在最高允許溫度下，電纜導體允許通過的最大電流。在設計選用電纜時，應使電纜各部分損耗産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确定，電纜的最高允許溫度，主要取決于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，電纜壽命大縮短。如果電纜在最允許溫度以上運行，電纜将30年安全工作。

XLPE是交聯聚乙烯英文名稱的縮寫，聚乙烯是一種線性分子結構，在高溫下極易變形。交聯聚乙烯過程使其變成一種網狀結構。這種結構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(90C)短時故障(130C)及短路(250C)條件下可允許大電流通過。正因為它的運行溫度比聚氯乙烯高20C，具有優異的抗熱化性能，增加絕緣的抗老化性能，壽命大大增加。