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訕测设计
发电设计发电厂中铝制动力电缆应用前景
HUEIEUHI IHUWUER STIRVEY &IIE IHN
发电厂中铝制动力电缆应用前景
魏鹏冲
(华东电力设计院,上海20003)
摘要:随着国际铜价的高企,铜芯电缆的价格也随之水涨船高,“以铝代铜”再次成为关注的焦点。以国家标
准为基础,通过分析铝制动力电缆的各项参数并结合工程的实际情况进行定量分析,展望铝制动力电缆在电厂
项目中的应用前景。
关键词:铜动力电缆:铝制动力电缆;铝が动力电缆:铝合金动力电缆。
中图分类号:TM621文献标志码:B文章编号:1671-9913(2013)01-0051-05
Applying Prospect of Aluminum
Alloy Core Power Cable in Power Plant
WEI Peng-chong
(East China Electrical Power Design Institute, Shanghai 200063, China)
Abstract: Along with the in mational copper prices higher copper core cable prices soared to aluminum in place of coppe
once again become the focus of attention. Based on national standards, aluminum and aluminum alloy core power cable parameters
and the actual project condition anal ze he ret of aluminum and aluminum alloy core power cable in power plant
Key words: copper core power cable; aluminum core power cable; aluminum alloy core power cable
电缆广泛地应用于电力行业,用来连接变1选用铝制动力电的技术可行性
压器、电动机等用电设备。由于铜的导电性仅
次于银,导热性仅次于金、银;耐腐蚀,无磁
国标GB50217-2007《电力工程电缆设
性,塑性好,易于焊接,故常用作电缆的载流
计规范》对电缆导体材质的相关描述为电力
导体。
工程使用铝制动力电缆提供了理论基础和依
据。下面针对电厂项目中使用最多的,绝缘
在20世纪50和70年代,由于铜价的快速等级为0.6/1.0kV的交联聚乙烯阻燃动力电缆
攀升,世界电线电缆行业两次提出了“以铝代
进行分析。
铜”的策略,并取得了一定的应用成果,累
积了一些经验。但因铝芯动力电缆的连接可1.1铝制动力电缆的连接可靠性
靠性在当时始终得不到有效地提高,导致铝芯
由于电气开关柜、电动机的接线端子
动力电缆并未得到大规模地应用。随着时代的般均采用铜端子,铜和铝或铝合金如果直接连
发展,铝合金动力电缆也被研发出来,虽然在接,存在着1.997V的电位差,在潮湿的空气环
国内工程中的应用还不多,但其在美国和加拿境中会发生电化学腐蚀。这种腐蚀会增大接触
大等发达国家业已经历了近40年运行时间的考电阻,使接头处发热,造成系统安全运行隐
验,并得到用户的一致认可。本文将铝芯动力患。铜和铝或铝合金的膨胀系数不同,如果采
电缆与铝合金动力电缆合称为铝制动力电缆
用刚性连接将会造成金属疲劳,长时间使用后
*收稿日期:2012-08-02(修回
作者简介:魏鹏冲(1981-),男,工程师,主要从事发电厂电气设计与研究。
2013年02月第1期51
訓测设十
FEEELIHII PUWER SUIEUEY a DESIHN
发电设计发电厂中铝制动力电缆应用前景
可能会导致连接处松弛,接触电阻增大。连接在反复弯折时候会容易损伤或断线。软态纯铝
的可靠性较差,是铝制动力电缆得到大规模应的伸长率比硬态纯铝大幅提高,但是其屈服强
用的重要障碍。如何实现铜端子与铝制动力电度较低,抗蠕变性很差,安装一段时间后,连
缆的可靠连接?经过多年的探索,现已有了一接处可能会松弛,导致接触电阻增大,降低了
套行之有效的方案。
线路运行的可靠性。铝合金导体的屈服强度较
(1)电化学腐蚀问题的解决方案
软态纯铝提升了近150%,伸长率超过了软态
采用镀锡的方式,通过铜排镀锡和铝端子纯铝,相较硬态纯铝而言,伸长率提升了近
镀锡来解决铜铝过渡问题。
1500%。铝合金导体克服了纯铝反复弯折易析
采用特制的铜铝过渡垫片或铜铝过渡的电缆
线和抗蠕变性差的问题,其柔初性甚至比铜导
端子,有效的防止铜铝直接接触带来的腐蚀问题。
体都要好很多,有更好的弯曲性能,安装时允
(2)膨胀系数不同导致松弛问题的解决方案
许的弯曲半径只需7倍电缆外径。因此,使用铝
通过采用加装碟形垫片,用扭力扳手拧紧
合金材料作为电缆的导体相较传统的铝芯动力
螺栓后,无需对整个连接系统进行任何维修和
二次拧紧
电缆而言,具有较大的优势。
上述连接方案在上海电缆研究所,通过了1.3选用铝制动力电缆对电缆构筑物的影响
基于IEC标准的长期运行(大于30年),1000次连
接头热循环试验。
1.3.1对电缆构筑物充满度的影响
1.2铝制动力电缆导体的机械性能
由于铝或铝合金的电阻率比铜高,为了满
足同样载流量的要求,若选用铝制动力电缆往
铝合金导体在纯铝材料的基础上添加了铜
往需要较铜芯动力电缆提高1个截面等级,少数
铁、镁、硅等多种元素,经过特殊的工艺合成和
需要提高2个截面等级。电缆导体截面的放大伴
退火处理等工艺,提高了电缆的导电性能、弯曲
随着电缆外径和外截面的增加。表1为不同截面
性能、抗变性能和耐腐蚀性能。纯铝(电工铝)的电缆外径尺寸。
与铝合金导体的物理特性和力学特性,见表1。
表21kV交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆外径
表1纯铝、铝合金导体的性能
电缆外径/m
电工铅
电工铝合金
电缆导体材质
体特性
铜/
铅合金
轨态
AA8030
3×25
22.6
21.2
密度
2.7
2.7
3×35
22.9
熔点/"C
熔解热
3×50
27.1
物
理
线膨胀系数
23*10°23*10
23*10
电缆导体截3
33.2
30.1
性「电阻奉(Qmmm)「0028264100382640.0279
面/mm
3×95
37.6
能
电阻温度系数0-10Colo0100040
3×120
41.8
38.9
导电率IACS%
61
61
61.8
3×150
46.4
426
标准电极电位V
3×185
51.7
46.4
电缆弯曲半径
15倍外径15倍外径7倍