近些年,以鋁代銅,采用鋁合金電纜的聲音很多,但是在現(xiàn)實(shí)生活中,鋁合金電纜應(yīng)用情況到底如何呢?
相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,在用的電纜中以銅芯電纜為主,鋁芯電纜所占比例較低不足5%。據(jù)了解,目前對大截面鋁芯電纜的中間接頭施工工藝還未完全解決可靠、穩(wěn)定、成熟的現(xiàn)場壓接技術(shù)問題。鋁合金與銅相比,在同等截面等長度的情況下,電導(dǎo)率是銅的61.8%,載流量約為銅的78%,銅比重為8.9克/厘米3, 鋁比重為2.7克/厘米3,同樣截面積電纜,鋁合金電纜重量僅有銅芯電纜的一半多。由于鋁合金電纜重量輕特點(diǎn),特別適合用于大跨度的建筑,如體育場館、會展中心等建筑物的電纜敷設(shè),采用鋁合金電纜可減輕對建筑鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)重,節(jié)約鋼結(jié)構(gòu)的費(fèi)用。另外,采用鋁合金電纜對高層建筑來說可以降低垂直敷設(shè)電纜的難度和工作量,節(jié)省人工成本,同時也減少了由于電纜施工中可能造成本體損傷的風(fēng)險。由于鋁的熔點(diǎn)是660℃,因此火災(zāi)發(fā)生時需要連續(xù)供電的消防線路不得選用鋁合金電纜。
電纜導(dǎo)體截面的選擇,不僅要考慮電纜線路的初始成本,而且要同時考慮電纜在壽命期間的電能損耗成本,因此要從經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇電纜截面。國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC287-3-2/1995提出了電纜尺寸選擇以導(dǎo)體截面經(jīng)濟(jì)性最 佳的觀點(diǎn)。根據(jù)電纜截面的規(guī)格分布,將鋁合金電纜的截面增加1.5倍左右,載流量與電壓降等電氣參數(shù)與銅相當(dāng)。相近能耗下,鋁合金芯電纜的截面要比銅芯電纜的截面大兩個規(guī)格,也就是說,鋁合金電纜大于銅芯電纜兩個規(guī)格才可以達(dá)到相近的載流量。增大導(dǎo)線截面積對電纜敷設(shè)、電纜通道的結(jié)構(gòu)尺寸和電氣性能都帶來了影響。
電纜敷設(shè)的通道資源也是主要的電纜建設(shè)和運(yùn)行成本之一。城市電網(wǎng)中近一半電纜是排管敷設(shè),選用鋁合金電纜在排管敷設(shè)時,則排管孔徑比選用銅芯電纜的孔徑大一到兩個規(guī)格或采用兩個管孔,這樣選用鋁合金電纜增加了排管的建設(shè)和運(yùn)行成本。對其它敷設(shè)方式增加截面后同樣也會增加占地,增加了建設(shè)和運(yùn)行成本。電力電纜在敷設(shè)安裝時。在各彎曲處產(chǎn)生不同方向的拉伸力,并產(chǎn)生導(dǎo)致電纜損壞的動態(tài)壓力,而且電纜在敷設(shè)安裝牽引時所產(chǎn)生的動態(tài)壓力比電纜靜止時大的多,所以在各種情況下,電纜的彎曲半徑應(yīng)盡量大些。
電纜的選擇還要考慮正常和短路時電纜最 高允許溫度,銅芯和鋁芯電纜線路在系統(tǒng)正常和短路時電纜導(dǎo)體最 高允許溫度不同,鋁合金電纜在短路時最 高允許溫度低于銅芯電纜,在選擇時需要考慮。電纜的選擇除應(yīng)按照允許溫度確定允許電流外,還應(yīng)驗(yàn)算在短路情況下的熱穩(wěn)定性。當(dāng)熱穩(wěn)定不足時,增大電纜截面直到適合為止。因?yàn)椴捎娩X合金電纜增大了電纜外徑,會出現(xiàn)線間距離減少,電纜數(shù)量增加的情況,這樣會降低校正系數(shù),也就是降低電纜載流量,為滿足工作電流要求,可能還需要選擇更大截面的導(dǎo)線。所以選用鋁合金電纜還要考慮增大了截面降低了電纜間距離,而降低允許通流量的問題。
電纜的電容電流隨著電纜截面的增大而增加,選用鋁合金電纜后,電纜截面積增加兩個規(guī)格,電纜的電容值也隨之增加。我國大部分地區(qū)還是以消弧線圈補(bǔ)償為主,消弧線圈容量的確定,取決于電網(wǎng)中電容電流的大小,電網(wǎng)中電容電流的確定主要采用實(shí)測和理論估算兩種方式,對于已經(jīng)運(yùn)行的電網(wǎng)還可以采用電容電流測量的方式測量,但在設(shè)計和建設(shè)階段,由于電網(wǎng)尚未形成,需要用理論方法進(jìn)行估算。
隨著城市配電網(wǎng)的發(fā)展,負(fù)荷密度越來越高,電纜通道中敷設(shè)的電纜數(shù)量密度也隨之增加。對于電纜通道資源緊缺,短路電流大的場合在選用鋁合金電纜時就不能只考慮鋁合金電纜的直接成本,還要考慮綜合成本,如選用鋁合金電纜增加了電纜通道的尺寸,過密敷設(shè)使得通流量隨著電纜間距減小而降低,電容電流增加需要增加消弧線圈容量等建設(shè)和運(yùn)行成本。另外,鋁合金電纜的最 高允許短路溫度以及熱穩(wěn)定系數(shù)低于銅芯電纜,在設(shè)計時應(yīng)該進(jìn)行熱穩(wěn)定校核,以保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。
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