铝合金电缆的运营维护

电缆在运营过程中我们需要关注电缆的电能损耗、抗蠕变性、防腐性、阻燃性及使用寿命等多种特性。

1、电能损耗：

电缆线路的损耗计算公式：三相线路中有功及无功功率损耗计算公式为：

有功功率损耗  △PL=3I2jsR/103 （KW）；

无功功率损耗  △QL=3I2jsX/103 （kvar）。

式中：

R——每相线路电阻（Ω），R=R’L；

X——每相线路电抗（Ω），X=X’L；

L——线路计算长度（KM）；

Ijs ——计算相电流（A）；

R’、X’——线路单位长度的交流电阻及电抗（Ω/km）。

我们以400V供电线路，三相负载平衡、线路电流为电缆在空气中敷设的安全载流量、功率因数取0.8，线路长度为100米建立模型。得到如下数据：

由上表可知，在相同的运行电流情况下，铜缆与放大截面的铝合金电缆在线路损耗（或电能损耗）方面基本一致。

2、抗蠕变性：

固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象称为蠕变。电缆在敷设和连接的过程中会长期受到应力的作用。如果抗蠕变性很差， 安装一段时间后， 连接处容易松弛， 造成接触电阻增大， 形成线路安全运行的隐患。而合金电缆让合金元素作为溶质原子溶入铝基体，形成固溶体。形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度，同时抗蠕变性能也得到显著改善。使合金电缆与铜缆一致的抗蠕变性。

3、防腐性能：

铝特有的防腐性能来自铝表面与空气接触自然形成的氧化层， 这种氧化层能耐受多种腐蚀。碱性土壤和某些类型的酸性土壤环境对铝有较大的腐蚀性， 所以裸铝铠装电缆（无PVC 护套的自锁型铠装电缆）不能直埋敷设， 需使用模压护套来防止腐蚀。而在如铁路隧道和其它类似含硫环境中， 铝的抗腐蚀性能优于铜。

4、阻燃性能：

铠装铝合金电缆的绝缘采用的是低烟无卤的XLPE （ 交联聚乙烯） 材料， 加之其独特的自锁型铠装结构， 使其达到低烟无卤阻燃IA 级， 这种电缆在燃烧时的透光率达到了99 % （标准要求IA 级透光率≥ 80 %）， 只产生极微量的烟雾， 发生火灾时减少了对人身的二次伤害， 有利于及时疏散和救援。自锁型铠装电缆的铝合金铠带散热性好， 可以很快带走热量， 其阻燃特性优异， 在火焰撤走后能迅速熄灭， 不会延燃其他材料。通过燃烧试验对比， 供火40 min 炭化高度只有0.15 m， 远低于国家标准《电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验第33部分： 垂直安装的成束电线电缆火焰垂直蔓延试验A 类》（GB / T 18380. 33 - 2008） 的阻燃电缆炭化高度≤2.50 m 的要求。但由于铝的熔点是660 ℃， 因此火灾发生时需要连续供电的消防线路不能采用铝合金电缆， 但其它要求低烟无卤阻燃的供电回路均可采用自锁型铠装铝合金电缆。

5.使用寿命

由于国内引进铝合金电缆的时间较短。运行时间可参照的项目不多。但世德合金电缆在北美有40年的安全无故障运行时间。

在我国,电力电缆导体主要用铜和铝两种材料

由于铜的导电性能、加工性能和机械性能兼优,所以在电力电缆中是作为主要的导体材料。铜的密度大,价格高,占了电力电缆成本中比例比较大的一部分。在电力电缆中使用的另外一种导体是铝,它的密度是铜密度的30%,价格比铜便宜,加工性能好,抗氧化性能也比铜强,但其抗拉强度小、蠕变性能差。为了解决这个问题,我们使用8030系列铝合金作为电缆的导体,保持重量不变,增大了电缆导体的抗拉强度,提高了耐蠕变性,降低了导体的电阻率。同时使用5052系列铝合金带,提高联锁铠装带耐侧向压力,减轻电缆的自身重量,降低安装敷设难度。本文将介绍铝合金电缆的使用材料与制造工艺,重点介绍联锁铠装的工艺。1材料与制造工艺铝合金导体联锁铠装电缆的工艺流程:铝合金杆→拉丝→绞线→退火→绝缘→蒸汽交联→成缆→内护套→联锁铠装→外护套。1.1导体铝合金导体采用8030系列铝合金,对退火温度和退火时间进行有效控制,这样才能保证其电性能和机械性能优于铝导体。在绞线完成后,要求采取退火处理,否则电阻率增大,耐蠕变性能减小,机械性能变差。1.2绝缘为了提高电缆的载流量,推荐使用交联聚乙烯。

铝合金电缆在国外工业与民用建筑中已开始大量使用,而目前我国作为铝资源丰富和铜资源匮乏的大国,在很多建筑场所却限制了铝制电缆的使用。加铝天津工厂的投产,为铝合金电缆的推广应用,为我国铝资源有效利用提供了有利条件。我国在上世纪50～70年代,铜作为稀缺战略资源,工业与民用电气应用方面的国策就是“以铝代铜”,铜质线缆不可能在民用建筑中使用;到80年代中期,铝质线缆在使用中的问题暴露出来,尤其是铝导线接头氧化引发多起火灾(据美国消费品安全委员会CPSC统计的火灾事故率,铜导体电线电缆只占铝的1/55),加之当时铜、铝价格差别不大,铜导体在电气、机械、耐久等性能方面的诸多优越性,在应用上就逐渐变成了以铜为主;到了90年代以后,多项国家标准、规范也要求在民用建筑中采用铜线缆,铝导体基本就没有采用了。但实际上国家标准《电力工程电缆设计规范》(GB50217-2007)3.1条“电缆导体材质”中并没有排除铝导体的使