在固定敷设电缆中采用实心铝导体的探讨

作者:陈建忠;魏金蓉;徐静 刊名:光纤与电缆及其应用技术 上传者:王伟力

【摘要】传统的绞合结构铝导体存在易氧化、电阻率增加、机械强度下降等现象,直接影响了电缆的使用寿命和铝材在电缆行业的广泛应用。通过工艺改进,能够克服铝导体的上述缺点,建议在固定敷设电缆中广泛采用实心铝导体。

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0引言随着铜价的飞涨,铜、铝的差价越来越大,电力行业更加关注铝导体的使用。据报道,2002年的铜价为2.4万元/t、铝价为1.8万元/t;2008年铜价曾为6.4万元/t、铝价曾为2.4万元/t。由于铜导体的电阻率小于铝导体电阻率并能减少运行费用,而且铝导体绞合结构易氧化,这直接影响到电缆的使用寿命,因此目前除在架空线上使用铝导体外,埋地或固定敷设的电力电缆均仍以铜芯电缆为主,而采用后两种敷设方式的电力电缆几乎要占整个电力电缆敷设量的90%左右。我们通过分析研究发现,采用改进的工艺,铝导体性能可得到改善,笔者认为在当今铜、铝性价比相差增大的情况下,优先选用实心铝导体是明智的选择,故在固定敷设电缆中推荐采用实心铝导体结构。1我国现行电缆导体的使用状况虽然在我国现行电缆标准的制订过程中广泛地参照了IEC标准,但在GB/T39561997《电缆的导体》第一类导体中,IEC标准明确规定实心铝导体截面积范围为1.5~300mm2,而我国电缆行业目前普遍的情况是1.5~16mm2铝导体采用实心导体,25mm2以上采用绞合铝导体。在国外,特别在西欧国家,300mm2及以下固定敷设电缆基本都采用实心铝导体,例如西欧NAYY、NACY型电缆的一般实际情况是1.5~25mm2采用实心圆形铝导体,35~300mm2采用扇形或瓦形实心铝导体。可见,国外使用实心铝导体的范围要比我国大得多,并被国外电力部门广为接受。目前在我国固定敷设的铝导体电缆还不能被电力部门广泛接受,主要有以下几个原因:a.铜导体与绞合铝导体电气性能的差异。铜导体的电阻率为17.241nm,电导率为100IACS;铝导体的电阻率为28.264nm,电导率为59.8IACS。因此,在相同载流负载下,绞合铝导体截面积要比铜导体的大68%,相应的电缆直径也要增加5%~10%。b.铜导体与绞合铝导体机械性能的差异。铜导体的抗张强度为216MPa,断裂伸长率为30%;绞合铝导体的抗张强度为120~110MPa,断裂伸长率为10%。因此,相对来说绞合铝导体的弯曲性能不如铜导体,在电缆的敷设过程中,绞合铝导体电缆容易产生断丝、断股现象,给施工带来一定的困难。c.绞合铝导体电缆比铜导体电缆击穿率高。由于我国传统的导体加工主要采用拉丝、轧压的拉拔工艺(基本上属于冷加工工艺方法),而铝的机械性能不如铜,因此铝导体与铜导体相比在导体加工过程中容易产生断丝、飞边和毛刺等缺陷。这些缺陷正是绞合铝导体电缆易被击穿的主要因素之一,从而在客观上限制了铝导体的广泛使用。d.绞合铝导体在生产加工、电缆敷设和运行中,表面极易氧化,给施工带来困难。特别是电缆在运行过程中,由于导体的氧化逐步扩大,致使导体的电阻增大,引起电缆温度上升,影响电缆的使用寿命。如果电缆制造厂不能从根本上解决上述铝导体的缺陷,那么即使铜、铝性价比有再大的差异,也很难使电力部门接受“在固定敷设电缆中广泛采用铝导体”的观点。2铝导体性能改善的挤出技术在传统的铝导体制造工艺中,如果电缆导体为圆线绞合结构,则需要先拉丝,然后再多股绞合成型;如果电缆导体为型线,则要经过压延成型;如果电缆为紧压导体,则一般采用分层紧压拉拔成型。在铝导体的生产过程中铝单丝会受到多次机械拉拔、轧制、整形,容易造成其表面的机械损伤、导体硬化,导体电阻增大,使得最终绞合紧压导体的电阻率一般在30nm左右,而且铝导体的生产效率低、能耗高、质量很难控制。为改变上述情况,本公司提出了创新的软铝(实心)型线的连续挤出技术。理论上,该技术可以制造连续的无限长度的软铝型线。该技术是通过摩擦轮及靴体对铝杆进行连续摩擦加

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