淺析鋁合金電纜在電力工程中的應用
科技專論
作者：陳進
【摘要】通過對鋁合金電纜的性能介紹並與傳統的銅電纜進行對比，結合目前電力工程中電纜應用現狀以及國家提倡節能環保的要求，在電力工程建設中推廣以鋁帶銅，即采用新型的鋁合金電纜代替傳統的銅電纜。
【關鍵詞】鋁合金電纜；性能；節能環保；電力工程；可行性；性價比
1.引言
在國內，銅芯電纜是最為人們所熟知的，其強度高、載流量大、安全性好的特點，勿容置疑。然而，銅資源屬於重要且稀缺的戰略資源，隨著近幾年市場供求變化，銅價一路飆升，再加上銅纜施工安裝難度大、安裝成本高、易盜、易老化等缺點，人們對於替換銅纜的呼聲也日漸高漲。其實在上世紀50-70年代，我國曾在工業與民用電氣方麵出台國策“以鋁代銅”，用以降低銅材消耗。但到80年代中期，純鋁材製的電纜在使用中暴露出很多問題，尤其是導線接頭易氧化從而引發火災事故，致使純鋁電纜應用範圍相對狹小。
為實現“以鋁代銅”，早在1968年，美國南方電纜公司就已經開始研製生產鋁合金電力電纜，並在美國、加拿大、墨西哥等國家開始推廣應用。隨著美國成功應用鋁合金電纜40餘年，近些年來國內的很多電纜生產廠家也紛紛加入到研發鋁合金材質電纜的潮流中來。
目前，鋁合金電纜已不是新鮮事務，其性能、價格上的優勢也已經過了權威檢測考驗。盡管統計數據顯示，銅電纜依然占據了超過90%的市場份額，但鋁合金電纜正逐漸被廣大用戶所接受，業內分析人士指出，“以鋁代銅”將成為電纜行業轉型發展的必然趨勢。
2.鋁合金電纜性能
通過綜合調研國內幾家大型的鋁合金電纜生產廠，發現鋁合金電纜並不單純是將導體由以往采用的鋁或銅材質變為鋁合金材質。目前生產的鋁合金電纜在絕緣、護套、鎧裝等的設計和選材方麵也與傳統電纜有較大區別，使這種新型電纜性能更加安全可靠。
2.1鋁合金電纜的電氣性能
電氣性能是衡量電纜的重要性能之一，主要是由導體的導電能力來體現，而導電能力則主要是由導體電阻率決定的。經查閱相關資料，銅的電阻率為0.017Ω·mm2/m，鋁為0.028Ω·mm2/m，鋁合金為0.027Ω·mm2/m，即鋁合金的電阻率介於鋁與銅之間，略高於鋁，而低於銅。
在相同載流量下，如果按銅的電導率是100%計算，鋁合金導體的電導率約為62.9%。另外，鋁合金的比重為2.7，銅的比重為8.9，則（8.9/2.7）×（0.629/1）=2，即2kg銅的電阻與1kg鋁合金的電阻相當，而當鋁合金導體的截麵積約為銅的1.5倍時，其電氣性能相同，即實現了與銅相同的載流量、電阻和電壓損失。
2.2鋁合金電纜的機械性能
電纜的機械性能首先取決於導體材料的性能，伸長率是導體機械性能的重要指標，是關係到電纜能夠承受外力大小的重要標誌。通過查閱銅、鋁、鋁合金三種金屬的力學特性可知：銅的伸長率為30～45%、硬態鋁為0.5～2.0%、軟態鋁為23～25%、鋁合金為30%；銅的屈服強度為60～80Mpa、硬態鋁為120～170Mpa、軟態鋁為20～30Mpa、鋁合金為30Mpa。
硬態純鋁的伸長性很低，表現在電纜應用上就是柔韌性很差，在反複彎折時容易損傷或折斷。軟態純鋁的伸長率雖比硬態純鋁大幅提高，但是其屈服強度隻有銅的一半，抗蠕變性很差，安裝一段時間後，連接處容易鬆弛，造成接觸電阻增大，形成線路安全運行隱患。而鋁合金通過退火處理，克服了純鋁的機械性能問題，其延伸率能夠達到30%，與銅基本接近。