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                交聯聚乙烯鋁合金電纜技術及經濟性分析

                文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019/1/29     瀏覽次數:    
                  交聯聚乙烯鋁合金電纜技術及經濟性分析
                  李恒果1,崔傳世2,李貴全1,楊歡2(1.新疆太陽谷電纜有限公司,新疆烏魯木齊830012;新疆大學電氣工程學院,新疆烏魯木齊830047)
                  1.摘要
                  我國是一個銅資源相對缺乏的國家,市場70%的銅耗量依賴進口,但是卻具有豐富的鋁資源。目前我國電纜90%是銅電纜,每年耗銅量500萬噸左右,在這種情況下,鋁合金電纜以其高性能,低價格的優勢得以快速發展成為必然趨勢。本文主要介紹了交聯聚乙烯鋁合金電纜技術和優勢,并對其進行了經濟性分析。
                  關鍵詞:鋁合金電纜;銅電纜;經濟性
                  中圖分類號:TM247文獻標志碼:A文章編號:1672-3872(2019)01-0166-021
                  國內外發展現狀20世紀中葉,美國為了應對銅資源短缺問題,制定了“以鋁代銅”政策,但到60年代,鋁電纜在使用過程中安全性存在重大問題,所以鋁合金電纜應運而生,隨后鋁合金電纜在西方發達國家被廣泛使用,美國、加拿大的輸電線路幾乎80%以上使用鋁合金電纜,日本也達到50%,東南亞各國的使用量也逐年快速增長,但是中國目前所用電纜90%是銅電纜。
                  在我國,鋁合金電纜的成長期幾乎與西方各國相差無幾。但是由于初期工藝技術和生產水平的影響和限制,使得其在使用過程中不安全問題突出,加以輸電線路需要可靠的安全性,電力系統對鋁電纜的安全性能不認可,造成了國內鋁合金電纜的發展相對緩慢。但近年來,隨著中國鋁合金電纜技術和產品的普及,各行業生產企業技術改造,生產工藝得以大幅度提高,相關標準的頒布也為產品質量評估提供了依據,市場經過多年的混亂逐漸回歸理性,隨著鋁合金電纜在進一步應用中其優越的性能得以驗證,必將極大地促進進鋁合金電纜產業的發展[1]。
                  2.鋁合金電纜

                  2.1鋁合金電纜鋁合金電力電纜是以AA8030系列鋁合金材料為導體發明的新型材料電力電纜,采用特殊壓實工藝,退火處理等先進技術。鋁合金電纜在電鋁中添加合金元素,例如銅,鐵,鎂,硅,鋅和硼等。同時,通過工藝調整大大提高了鋁合金導體的力學性能,避免了純鋁導體的伸長率低,抗蠕變性能差以及靈活性差的問題,增加了電纜系統的連接可靠性。雖然它沒有改善電纜的導電性,但是彎曲性能,抗蠕變性和耐腐蝕性大大提高,這可以確保電纜在長期過載和過熱期間的連續性能。使用AA-8000系列鋁合金導體穩定,可以大大提高鋁合金電纜的導電性和耐高溫性,解決了純鋁導體的電化學腐蝕和蠕變問題。鋁合金的導電性優于純鋁,但在相同體積下,鋁合金的實際重量約為銅的1/3。用鋁合金電纜代替銅電纜可以減少電纜重量,降低安裝成本,減少設備和電纜的磨損,并使安裝更容易。鋁合金電纜制造工藝技術流程如圖1所示。

                  圖1鋁合金電纜工藝流程圖

                  2.2鋁合金電纜關鍵技術1)90度交聯聚乙烯絕緣:提高耐熱性能、阻燃性能、絕緣性能,安全環保。

                  2)緊壓技術:采用特殊的緊壓技術,使緊壓系數達到0.93,彌補鋁合金電纜電導率的不足,提高導電性。
                  3)退火:在絞線合股后退火,通過再結晶的方式促使電纜的韌性進一步提高,降低強度,從而達到電線電纜對導電線芯的標準。
                  4)絕緣擠塑:提高電線電纜的機械強度,使其不易破損,提高其防腐蝕性能和抗火性能。
                  3.鋁合金電纜性能
                  3.1交聯聚乙烯絕緣絕緣層和護套層均采用聚乙烯材料,既提高了電纜的耐熱性能、阻燃性能和絕緣性能,又減輕了對環境的污染和人體的傷害,便于消防工作。聚乙烯不含鹵族元素,低煙無鹵,發生火災后不發煙,無刺激性氣體溢出,以往使用的聚氯乙烯絕緣材料恰恰是產生大量有毒氣體的根源。
                  3.2導電性能鋁合金電纜采用了緊壓絞合技術,可以大幅度的提高導體的壓緊度,從而使電纜外徑大大縮小,當鋁合金導體截面是銅導體截面的約1.29~1.50倍時(相差1~2個規格),基本能達到同樣的導電性能和載流量。
                  3.3防腐性能當電纜與空氣接觸時,鋁合金表面立即形成一層薄而強的氧化層。該氧化層抗具有特別強的腐蝕性能,使得鋁合金電纜比銅電纜更耐腐蝕。
                  3.4鎧裝性能在中國,配有鋼帶鎧裝的鎧裝電纜是較常見的,但是其安全等級較低,對于外部破壞力的抵御能力差,使得其易破裂,其重量大,安裝成本高,各項性能都不及鋁合金電纜。該項目采用鋁合金帶互鎖裝甲,層間的側鎖結構確保電纜能夠承受強大的外部破壞力。即使電纜受到很大的壓力和沖擊力,電纜也不容易被擊穿。同時,鎧裝結構會在電纜和外界中間形成一層保護層,加強了鋁合金電纜的阻燃性和耐火性,使其使用更安全[2]。
                  4鋁合金電纜優勢
                  4.1使用壽命長鋁合金電纜系列產品的導體表面具有一層致密的氧化層,阻礙導線與空氣中各成份的接觸,使得其抗氧化性和耐腐蝕性得以提高,相比銅導線使用壽命相對來說會更長。
                  4.2安全性能高鋁合金電纜系列的導體在熱和壓力下具有比鋁導體更多的蠕變傾向。在鋁導線電纜的長期使用中,由于冷熱循環,在電纜連接處會產生空隙,導致導體與端子之間的接觸電阻增大,接觸點容易產生過熱現象,長期使用具有危險,而鋁合金電纜系列完全彌補了鋁導線的各種缺點,并且長期運行安全可靠[3]。
                  4.3安裝成本低同等載流量下鋁合金電纜產品與銅導體電纜相比,重量大幅度減輕,只有其50%,且鋪設方便,使其安裝費用大幅度降低,安裝周期也會進一步縮短。

                  4.4鋁合金電纜與銅電纜、鋁電纜對比鋁合金電纜與銅電纜、鋁電纜綜合對比如表1所示。



                  5.經濟性分析
                  達到相同的電器性能,鋁合金電力電纜(包括特殊連接端子)的直接采購費用僅有銅電纜的80%,普通建筑可節省20%以上,大跨度節省甚至可以達到40%,因此,其相對銅電纜優勢明顯。特別是在中國城市化建設和城鄉電纜改造加速的時代,加以中國銅資源逐漸枯竭,電力系統對電纜的需求不斷增加時,新型鋁合金電纜的使用可節省經費達千億元以上。它不僅緩解了政府和企業的支出壓力,還為我國能源經濟的轉型產生不可估量的影響[4]。

                  本文對以某公建項目為例進行銅纜與某鋁合金電纜經濟分析,由圖2分析得到這個公建項目采用銅電纜材料費用為1228038元,如果采用鋁合金電纜材料費用為841205元,將節省386833元,節約31.5%。此外,鋁合金電纜的重量只有同等效果銅電纜的50%,大大節約運輸成本和安裝成本。綜合起來,將節省40%左右的成本。

                  6.結語綜上所述,通過分析鋁合金電纜相比銅電纜的各種優越性能,不難得出鋁合金電纜優于銅電纜的性能的結論。加以我國以鋁節銅的政策支持,筆者相信在未來,鋁合金電纜終會憑借其優越的性能取代銅電纜,我國的鋁合金電纜的發展是可期的。


                本文由安徽電力電纜整理編輯。

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