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交联聚乙烯铝合金电缆技术及经济性分析

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019/1/29     浏览次数:    
  交联聚乙烯铝合金电缆技术及经济性分析
  李恒果1,崔传世2,李贵全1,杨欢2(1.新疆太阳谷电缆有限公司,新疆乌鲁木齐830012;新疆大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐830047)
  1.摘要
  我国是一个铜资源相对缺乏的国家,市场70%的铜耗量依赖进口,但是却具有丰富的铝资源。目前我国电缆90%是铜电缆,每年耗铜量500万吨左右,在这种情况下,铝合金电缆以其高性能,低价格的优势得以快速发展成为必然趋势。本文主要介绍了交联聚乙烯铝合金电缆技术和优势,并对其进行了经济性分析。
  关键词:铝合金电缆;铜电缆;经济性
  中图分类号:TM247文献标志码:A文章编号:1672-3872(2019)01-0166-021
  国内外发展现状20世纪中叶,美国为了应对铜资源短缺问题,制定了“以铝代铜”政策,但到60年代,铝电缆在使用过程中安全性存在重大问题,所以铝合金电缆应运而生,随后铝合金电缆在西方发达国家被广泛使用,美国、加拿大的输电线路几乎80%以上使用铝合金电缆,日本也达到50%,东南亚各国的使用量也逐年快速增长,但是中国目前所用电缆90%是铜电缆。
  在我国,铝合金电缆的成长期几乎与西方各国相差无几。但是由于初期工艺技术和生产水平的影响和限制,使得其在使用过程中不安全问题突出,加以输电线路需要可靠的安全性,电力系统对铝电缆的安全性能不认可,造成了国内铝合金电缆的发展相对缓慢。但近年来,随着中国铝合金电缆技术和产品的普及,各行业生产企业技术改造,生产工艺得以大幅度提高,相关标准的颁布也为产品质量评估提供了依据,市场经过多年的混乱逐渐回归理性,随着铝合金电缆在进一步应用中其优越的性能得以验证,必将极大地促进进铝合金电缆产业的发展[1]。
  2.铝合金电缆

  2.1铝合金电缆铝合金电力电缆是以AA8030系列铝合金材料为导体发明的新型材料电力电缆,采用特殊压实工艺,退火处理等先进技术。铝合金电缆在电铝中添加合金元素,例如铜,铁,镁,硅,锌和硼等。同时,通过工艺调整大大提高了铝合金导体的力学性能,避免了纯铝导体的伸长率低,抗蠕变性能差以及灵活性差的问题,增加了电缆系统的连接可靠性。虽然它没有改善电缆的导电性,但是弯曲性能,抗蠕变性和耐腐蚀性大大提高,这可以确保电缆在长期过载和过热期间的连续性能。使用AA-8000系列铝合金导体稳定,可以大大提高铝合金电缆的导电性和耐高温性,解决了纯铝导体的电化学腐蚀和蠕变问题。铝合金的导电性优于纯铝,但在相同体积下,铝合金的实际重量约为铜的1/3。用铝合金电缆代替铜电缆可以减少电缆重量,降低安装成本,减少设备和电缆的磨损,并使安装更容易。铝合金电缆制造工艺技术流程如图1所示。

  图1铝合金电缆工艺流程图

  2.2铝合金电缆关键技术1)90度交联聚乙烯绝缘:提高耐热性能、阻燃性能、绝缘性能,安全环保。

  2)紧压技术:采用特殊的紧压技术,使紧压系数达到0.93,弥补铝合金电缆电导率的不足,提高导电性。
  3)退火:在绞线合股后退火,通过再结晶的方式促使电缆的韧性进一步提高,降低强度,从而达到电线电缆对导电线芯的标准。
  4)绝缘挤塑:提高电线电缆的机械强度,使其不易破损,提高其防腐蚀性能和抗火性能。
  3.铝合金电缆性能
  3.1交联聚乙烯绝缘绝缘层和护套层均采用聚乙烯材料,既提高了电缆的耐热性能、阻燃性能和绝缘性能,又减轻了对环境的污染和人体的伤害,便于消防工作。聚乙烯不含卤族元素,低烟无卤,发生火灾后不发烟,无刺激性气体溢出,以往使用的聚氯乙烯绝缘材料恰恰是产生大量有毒气体的根源。
  3.2导电性能铝合金电缆采用了紧压绞合技术,可以大幅度的提高导体的压紧度,从而使电缆外径大大缩小,当铝合金导体截面是铜导体截面的约1.29~1.50倍时(相差1~2个规格),基本能达到同样的导电性能和载流量。
  3.3防腐性能当电缆与空气接触时,铝合金表面立即形成一层薄而强的氧化层。该氧化层抗具有特别强的腐蚀性能,使得铝合金电缆比铜电缆更耐腐蚀。
  3.4铠装性能在中国,配有钢带铠装的铠装电缆是最常见的,但是其安全等级较低,对于外部破坏力的抵御能力差,使得其易破裂,其重量大,安装成本高,各项性能都不及铝合金电缆。该项目采用铝合金带互锁装甲,层间的侧锁结构确保电缆能够承受强大的外部破坏力。即使电缆受到很大的压力和冲击力,电缆也不容易被击穿。同时,铠装结构会在电缆和外界中间形成一层保护层,加强了铝合金电缆的阻燃性和耐火性,使其使用更安全[2]。
  4铝合金电缆优势
  4.1使用寿命长铝合金电缆系列产品的导体表面具有一层致密的氧化层,阻碍导线与空气中各成份的接触,使得其抗氧化性和耐腐蚀性得以提高,相比铜导线使用寿命相对来说会更长。
  4.2安全性能高铝合金电缆系列的导体在热和压力下具有比铝导体更多的蠕变倾向。在铝导线电缆的长期使用中,由于冷热循环,在电缆连接处会产生空隙,导致导体与端子之间的接触电阻增大,接触点容易产生过热现象,长期使用具有危险,而铝合金电缆系列完全弥补了铝导线的各种缺点,并且长期运行安全可靠[3]。
  4.3安装成本低同等载流量下铝合金电缆产品与铜导体电缆相比,重量大幅度减轻,只有其50%,且铺设方便,使其安装费用大幅度降低,安装周期也会进一步缩短。

  4。4铝合金电缆与铜电缆、铝电缆对比铝合金电缆与铜电缆、铝电缆综合对比如表1所示。



  5.经济性分析
  达到相同的电器性能,铝合金电力电缆(包括特殊连接端子)的直接采购费用仅有铜电缆的80%,普通建筑可节省20%以上,大跨度节省甚至可以达到40%,因此,其相对铜电缆优势明显。特别是在中国城市化建设和城乡电缆改造加速的时代,加以中国铜资源逐渐枯竭,电力系统对电缆的需求不断增加时,新型铝合金电缆的使用可节省经费达千亿元以上。它不仅缓解了政府和企业的支出压力,还为我国能源经济的转型产生不可估量的影响[4]。

  本文对以某公建项目为例进行铜缆与某铝合金电缆经济分析,由图2分析得到这个公建项目采用铜电缆材料费用为1228038元,如果采用铝合金电缆材料费用为841205元,将节省386833元,节约31.5%。此外,铝合金电缆的重量只有同等效果铜电缆的50%,大大节约运输成本和安装成本。综合起来,将节省40%左右的成本。

  6。结语综上所述,通过分析铝合金电缆相比铜电缆的各种优越性能,不难得出铝合金电缆优于铜电缆的性能的结论。加以我国以铝节铜的政策支持,笔者相信在未来,铝合金电缆终会凭借其优越的性能取代铜电缆,我国的铝合金电缆的发展是可期的。


本文由安徽电力电缆整理编辑。

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