一、鋁合金電纜的安全性能

1、歷史實踐證明

    鋁合金電纜字1968年美國研發(fā)、使用至今44年，該產(chǎn)品使用已相當(dāng)普遍，北美國家市場占有率達(dá)到80%。經(jīng)過44年的實踐證明，鋁合金電纜使用從未發(fā)生任何故障，是安全的。

2、檢測及認(rèn)證

    鋁合金電纜通過美國UL，加拿大的CUL，澳大利亞的SAI GLOBAI國際權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測認(rèn)證和中國國家電線電纜檢測中心，國家武漢高壓研究所，國家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心等權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測認(rèn)證，鋁合金電梯符合CSA標(biāo)準(zhǔn)C22.2第38條款關(guān)于ACM合金導(dǎo)體的要求，和GB/T 12706.1-2008和IEC 60502.1最新版的性能要求，UL對AA8000系列相關(guān)標(biāo)的準(zhǔn)，以及完全符合即將頒布的《額定電壓0.6/1kV鋁合金導(dǎo)體交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜 》NB/T XXXXX-XXXX標(biāo)準(zhǔn)要求。

3、鋁合金成分作用

    ★鋁合金導(dǎo)體成分加入稀土和鐵等合金元素后，大大地提高了其導(dǎo)電性能和鏈接性能，經(jīng)硼化處理和稀土處理后的AA8000系鋁合金導(dǎo)電率顯著提高，同時其金相組織依靠第二相金屬化合物的彌散分布使亞晶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化來提高強(qiáng)度的，因為添加的Fe等元素在Al中溶解度小，因此，他們對導(dǎo)電率的降低不多，但又生存許多彌散第二相，提高強(qiáng)度，他們經(jīng)大變形量加工之后進(jìn)行退火回復(fù)處理，此時表現(xiàn)出高強(qiáng)度的抗蠕變俱佳的綜合性能，在電流過載時，鐵元素發(fā)揮持續(xù)的鏈接作用，使鋁合金導(dǎo)體不會發(fā)生蠕變。

    ★蠕變對電纜危害極大，若電纜發(fā)生蠕變，其原先壓緊的接觸點會變松，壓力減小使得接觸電阻以數(shù)量級迅速增大，電流流過后造成接頭處過熱，如果不及時檢修，就會出現(xiàn)安全隱患。解決電纜蠕變問題非常重要。

    ★蠕變：金屬在一定的溫度下、外力和自重的作用下，隨著時間的推移，將緩慢的產(chǎn)生不能復(fù)原的永久變形，這種現(xiàn)象稱為蠕變。

4、阻燃性能

    鋁合金電纜的絕緣材料采用阻燃XLPE料，結(jié)構(gòu)上采用自鎖鎧裝結(jié)構(gòu)，散熱性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通結(jié)構(gòu)的PVC，可以迅速散熱，火焰消失后火苗能迅速熄滅，不會延燃其它材料，阻燃性能極為優(yōu)異。鋁合金電纜采用新型材料和新工藝，可確保使用更加安全。

二、鋁合金電纜的電氣性能

1、電纜載流量

    ★鋁合金導(dǎo)體的截面積是銅的1.5倍時，鋁合金導(dǎo)體和銅導(dǎo)體電氣性能一樣，實現(xiàn)了相同的載流量、電阻值和線損。

    ★鋁合金的電阻介于鋁與銅之間，高于銅，而略低于鋁，在相同載流量前提下，同等長度的鋁合金導(dǎo)體重量僅為銅的一半。如果按銅的電導(dǎo)率是100%IASC計算，鋁合金導(dǎo)體的電導(dǎo)率為62.5%IACS，鋁合金比重為2.71g/cm3，銅的比重為8.9g/cm3，

則：，即2.單位重量的銅的電阻與1單位質(zhì)量的鋁合金的電阻相同，因此，當(dāng)鋁合金導(dǎo)體的截面積是銅的1.5倍時，其電氣性能相同，即實現(xiàn)了和銅相同的載流量、電阻值和線損。

    ★影響電力電纜載流量的因素很多，如：線路特性(如工作電，電流類型，頻率，負(fù)荷因素)；電線電纜的結(jié)構(gòu)(如導(dǎo)體線芯結(jié)構(gòu)，芯數(shù)，絕緣材料種類，屏蔽層及內(nèi)外護(hù)套層結(jié)構(gòu)和材料，總外徑)；敷設(shè)條件(如空氣中敷設(shè)，管道中敷設(shè)，直接埋地敷設(shè)，地下溝道中敷設(shè)，水底中敷設(shè))；導(dǎo)電線芯最高允許工作溫度和周圍環(huán)境條件(如空氣和土壤溫度，土壤熱阻系數(shù)，周圍熱源的鄰近效應(yīng))等。

2、減少電纜外截面

    鋁合金電纜生產(chǎn)過程中，我公司采用世界上最先進(jìn)的型線同心絞合，其導(dǎo)體填充系數(shù)能達(dá)到93%以上。并且鋁合金電纜采用的是XLPE絕緣料，這種絕緣只需PVC料的2/3的厚度就能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)額絕緣性能。而銅的填充系數(shù)一般只能達(dá)到88%左右，如絕緣采用PVC，所以鋁合金電纜外徑僅在銅電纜的基礎(chǔ)上增加11%以內(nèi)，就能有銅電纜的電氣性能�？梢�，使用鋁合金電纜不需要更改原使用銅電纜的管道設(shè)計。一般電氣設(shè)計的敷設(shè)管道尺寸為銅電纜的150%，若考慮增容問題，敷設(shè)管道的尺寸增加到銅電纜的200%，所以穿管不成問題。

3、減少線損

    非磁性材料，不會產(chǎn)生渦流，能減少線路的損耗。鋁合金電纜的自鎖鎧裝所用的5000系鋁合金帶材，是非磁性材料，即使在三相不平衡電流，也不會產(chǎn)生渦流，能夠減少線損。

三、鋁合金電纜的機(jī)械性能

1、鋁合金電纜的延伸性能

    伸長率是導(dǎo)體機(jī)械性能重要指標(biāo)，是產(chǎn)品優(yōu)劣和能承受外力大小的重要標(biāo)志。也是檢驗電纜導(dǎo)體機(jī)械性能的一個重要指標(biāo)。鋁合金電纜導(dǎo)體經(jīng)退火處理后的延伸率能達(dá)到30%，而銅電纜的伸長率約為25%，鋁芯電纜的伸長率為15%，是能取代鋁芯電纜和銅芯電纜的重要指標(biāo)。

2、鋁合金電纜的柔韌性能

    扭轉(zhuǎn)試驗，主要檢驗金屬線材的韌性，韌性愈好，能承受的扭轉(zhuǎn)次數(shù)愈多。鋁芯電纜的一個致命缺陷就是脆度高，在安裝時只要若干次一定角度的扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)體極易產(chǎn)生裂紋，裂口就會發(fā)熱、腐蝕，是出現(xiàn)火災(zāi)的重要原因。使用鋁合金電纜，由于它的韌性好，不會產(chǎn)生裂紋，在安裝中出現(xiàn)安全隱患減少。

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(zhì)不勻或脆性的材料，抗彎曲性能就差。

    根據(jù)GB/T 12706-2008標(biāo)準(zhǔn)中對銅電纜安裝時彎曲半徑的規(guī)定，銅纜的彎曲半徑是(100~20)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(shè)，減少安裝成本。

4、鋁合金電纜的反彈性能

    實踐證明：室溫條件下將銅電纜與鋁合金電纜彎曲90度，應(yīng)力釋放后，鋁合金電纜反彈角度比銅電纜大60%。因為鋁合金電纜具有無記憶力，所以反彈性能優(yōu)于銅芯電纜，在安裝過程中端子連接頭易于壓緊，增加其緊密程度，提高了連接穩(wěn)定性。

四、鋁合金電纜的使用壽命

1、導(dǎo)體部分腐蝕主要有兩種：化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕；

    ★化學(xué)腐蝕：指金屬在大氣中與氧、氯、二氧化硫、硫化氫等氣體作用下發(fā)生腐蝕。

    金屬表面與氧發(fā)生作用后，生成不同的金屬氧化物。

    鋁表面與大氣接觸能形成一層致密的連續(xù)的氧化物膜，其摩爾體積約比鋁的大30%。這層氧化膜處于壓應(yīng)力作用下，當(dāng)它遭到破壞后又會立即形成。在一般的大氣中，鋁表面上的氧化膜厚度相當(dāng)薄，其厚度是溫度的函數(shù)，在室溫下的厚度為(2.5~5.0)nm。在蒸汽中形成的氧化膜較厚。在相對濕度為100%的室溫下，氧化膜的厚度約比在干燥大氣中形成的厚1倍。在濕環(huán)境中，這層氧化膜是復(fù)式的，靠鋁的一面為純氧化膜，而外層卻含羥基化合物。在高溫下鋁合金表面上會形成更加復(fù)雜的氧化膜，同時氧化膜的成長也不是時間的簡單函數(shù)。

    ★電化學(xué)腐蝕：指由金屬和介質(zhì)組成原電池后，形成了金屬的腐蝕過程，當(dāng)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(zhì)時，兩種金屬之間就會產(chǎn)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(fù)電位，處于負(fù)電位的金屬就不斷地以離子狀態(tài)經(jīng)電解液向處于正電位的金屬聚積。使處于負(fù)電位的金屬逐漸損失破壞，形成電化學(xué)腐蝕。兩種金屬的電極電位之差愈大，電化學(xué)腐蝕就愈強(qiáng)烈。溫度愈高，金屬的腐蝕也愈嚴(yán)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:

 次序 Ag Cu Pb Sn Fe Zn Al

 電位 +0.8 +0.334 -0.122 -0.16 -0.44 -0.76 -1.33

    電極電位負(fù)值越大的金屬，轉(zhuǎn)入電解質(zhì)中成為離子的趨勢越強(qiáng)，即越易受到腐蝕。鋁的電極電位的負(fù)值較大，但由于其表面經(jīng)常有一層氧化膜保護(hù)層，能改善其耐腐蝕性能。

    在鋁合金中加入稀土元素，他能夠起到凈化，提高純度，填補(bǔ)表層缺陷，細(xì)化晶粒，減少偏析，消除顯微不勻而導(dǎo)致局部腐蝕的作用，同時也帶來鋁的電極電位負(fù)移，具有了犧牲陽極效應(yīng)和優(yōu)異的導(dǎo)電性能，從而大大提高了鋁的耐腐蝕性能。對于海洋環(huán)境中Cl-和石油、化工環(huán)境中的S，H2S+CO2等腐蝕問題，這種材料有獨特的防腐機(jī)理。稀土金屬的強(qiáng)還原性可以與S，H2S，Cl-的強(qiáng)氧化性有效結(jié)合，相互作用，生成穩(wěn)定的化合物(Cl-與稀土鋁合金生成穩(wěn)定配位化合物)，將化學(xué)反應(yīng)中的氧化物和還原過程有機(jī)統(tǒng)一，相互作用，從根本上截止了S，H2S，Cl-等腐蝕介質(zhì)的氧化活動造成的腐蝕破壞，從而徹底解決了在全球范圍包括美國在內(nèi)的發(fā)達(dá)國家未能很好解決的問題。

2、絕緣部分

    ★電力電纜的載流量是指在最高允許工作溫度下，電纜導(dǎo)體允許通過的最大電流。再設(shè)計選用電纜時，應(yīng)使電纜各部分損耗產(chǎn)生的熱量不會超過電纜允許最高溫度，在大多數(shù)情況下，電纜的傳輸容量是由電纜溫度最高限度所確定，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，電纜壽命縮短。如果電纜在最高允許溫度以下運行，電纜將達(dá)30年安全工作。

    ★XLPE交聯(lián)聚乙烯絕緣料，聚乙烯是一種線性分子結(jié)構(gòu)，在高溫下極易變形。將電性能俱佳的聚乙烯經(jīng)過工藝使其形成網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅保持聚乙烯特有的電性能，即使在高溫下也一樣具有很強(qiáng)的抗變形能力。

    ★交聯(lián)聚乙烯極佳的抗老化特性及超強(qiáng)的耐熱變形決定了在正常運行溫度(90℃),短時故障(130℃)及短路(250℃)條件下可允許大電流通過。正因為它的運行溫度比PVC高20℃,具有優(yōu)異的抗熱老化性能，增加絕緣的抗老化性能，壽命大大增加。

五、鋁合金電纜的經(jīng)濟(jì)性

★直接采購成本

鋁合金電纜與銅芯電纜的價格比較：鋁合金電纜具備優(yōu)越的安全性能、電氣性能、機(jī)械性能和更長的使用壽命前提下，鋁合金電纜的價格只有銅電纜的75%左右。

★安裝成本降低

★節(jié)約安裝成本：由于鋁合金電纜的彎曲性好和重量輕，易于安裝。

鋁合金電纜安裝敷設(shè)不需橋架，不用穿管，可以節(jié)約大量的安裝材料，安裝成本可以減少(20~50)%.