1、中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准GB 5021720XX 电 力 工 程 电 缆 设 计 规 范 Code for design of cables of electric power engineering专 题 报 告 之 三铝 合 金 电 缆 应 用 和 选 择二 一 六 年 三 月 成 都 电力工程电缆设计规范 专题报告之三铝 合 金 电 缆 应 用 和 选 择批 准 ：审 核 ：校 核 ：编 写 ：目 录1 概述 .12 铝合金电缆在国内外的应用简介 .13 铝合金电缆与铜芯、铝芯电缆的性能比较 .33.1 物理与机械性能比较 33.2 电气性能比较 43.3 稳定性、耐腐
2、蚀性 53.4 小结 54 铝合金电缆的选型 .54.1 载流量选择 64.2 短路热稳定选择 64.3 允许电压降 84.4 额定电压、绝缘和护套材料 94.5 小结 .105 采用铝合金电缆的经济性分析 105.1 电缆材料成本 .105.2 电缆安装成本 .105.3 运行成本 .115.4 小结 .116 选用铝合金电缆应注意的问题 126.1 铝合金材质的选择 .126.2 铝合金电缆的适用范围 .146.3 电缆截面替换的问题 .166.4 铝合金电缆连接问题 .166.5 接地电容电流的影响 .176.6 对电缆构筑物设计的影响 .196.7 铝合金电缆的检验报告 .207 结束
3、语 21附录1 国内部分铝合金电缆成功应用的案例 .23附录2 铝合金电缆和铜芯电缆电缆接头施工比较 .2511 概述 据统计，2004年至今我国每年约有10%左右的铝需要出口，国内电解铝行业产能严 重 过 剩 。 而 与 此 同 时 ， 我 国 铜 资 源 却 相 对 短 缺 ， 目 前 国 内 资 源 供 给 率 不 足 20%， 铜 金 属 市 场 严 重 依 赖 进 口 。 针 对 这 种 情 况 ， 2005年 7月 国 务 院 发 出 关 于 做 好 建 设 节 约 型社会近期重点工作的通知 ， 特别提出要积极推进原材料节约， 完善资源节约标准。 国 家 发 改 委 、 建 设 部
4、 等 部 门 也 将 资 源 节 约 、 新 材 料 、 新 技 术 推 广 作 为 其 重 要 工 作 。 相 关 资 料 显 示 ， 目 前 我 国 电 缆 行 业 产 值 超 过 1万 亿 元 ， 规 模 居 全 球 第 一 ， 如 果 能 在 电 缆 行 业 推 广 技 术 成 熟 的 新 型 合 金 材 料 ， 无 疑 对 建 设 资 源 节 约 型 社 会 具 有 重 大 的 现 实 意 义。本专题对铝合金电缆和传统的铜芯、 铝芯电缆进行了技术经济比较， 分析了铝合 金电缆的应用前景以及存在的问题，提出了铝合金电缆的选用方法和注意事项。2 铝合金电缆在国内外的应用简介 北美地区：
5、美国南方电线电缆公司于1968年率先发明了AA8176导体铝合金， 之后美国铝业公司发明了AA8030导体铝合金。 1970年， 美国的相关电缆公司同电气产品实 验室和连接器制造公司等企业共同努力， 研制了AA8176、 AA8030牌号铝合金电缆各自 专 用 的 连 接 器 。 1988年秋 ， 美 国 材 料 试 验 学 会 (ASTM)完 成 了 AA-8000系 列 铝 合 金 导 体 技术规范的编制，并出版了ASTMB-800和ASTMB-801标准。至此，AA-8000系列铝合金 正式合法的作为建筑电线电缆和电力电缆导体。 以AA8176、 AA8030牌号为主的铝合金 电缆产品在
6、北美地区国家已有了40多年的安全、 无事故应用历史。 目前在北美地区低 压建筑安装领域铝合金电缆占有绝对的市场优势， 市场份额已经超过了铜芯电缆。 在 北美等地区，铝合金电缆的制造主要依据美标ASTM B 800 05 (2011)、801 07(R2012) 进行生产和检验。北美地区部分应用铝合金电缆的项目见表1：2表1 北美地区部分应用铝合金电缆的项目序 号 项 目 类 型 项 目 地 点 项 目 名 称1 宾 馆 佐 治 亚 Cumbeiland 喜 来 登 宾 馆2 宾 馆 加 利 福 尼 亚 洛 杉 矶 国 际 机 场 Ramada3 军 事 马 里 兰 陆 军 研 究 实 验 室4
7、 军 事 俄 亥 俄 Wright Patterson 空 军 基 地5 办 公 楼 宾 夕 法 尼 亚 Alcao总 部6 办 公 楼 纽 约 IBM公 司7 工 业 建 筑 宾 夕 法 尼 亚 Koons钢 业8 工 业 建 筑 西 弗 吉 尼 亚 SSAC Martinsburg飞 机 制 造 厂9 政 府 大 楼 马 里 兰 美 国 国 家 安 全 局10 市 政 项 目 纽 约 自 由 塔 欧 洲 地 区 ： 欧 洲 多 个 国 家 从 电 缆 生 产 过 程 中 的 能 耗 、 对 环 境 产 生 的 影 响 、 电 缆 使 用全生命周期的成本等多方面综合考虑， 最终还是决定采取铜
8、芯电缆和纯铝电缆的解 决方案。日韩： 日韩两国主要将铝合金特别是耐热铝合金应用于架空输电线领域， 在电缆 方 面 基 本 还 是 采 用 铜 芯 电 缆 。 其 中 在 日 本 市 场 ， 根 据 JCMA（ 日 本 建 筑 与 机 械 协 会 ） 的 统计，铜芯电缆的市场占有率超过95%。国 内 ： 2006年 左 右 铝 合 金 电 缆 产 品 开 始 进 入 中 国 ， 通 过 十 年 的 推 广 ， 铝 合 金 电 缆 的 产 品 已 经 逐 渐 被 国 内 市 场 所 接 受 ， 市 场 需 求 增 长 快 速 。 目 前 国 内 在 钢 铁 、 石 化 、 商 业地产、 高速公路等
9、领域中已有不少铝合金电缆的应用业绩。 国内铝合金电缆的制造 主要依据NB/T 42051-2015 额 定 电 压 0.6/1kV 铝 合 金 导 体 交 联 聚 乙 烯 绝 缘 电 缆 以 及国标GB/T 31840.13-2015 额 定 电 压 1kV(Um=1.2kV)到 35kV(Um=40.5kV)铝 合 金 芯 挤3包绝缘电力电缆 。 国内部分应用铝合金电缆的项目见表2， 国内部分铝合金电缆成功 应用的案例见本专题附录1。表2 国内部分应用铝合金电缆的项目序 号 项 目 类 型 项 目 地 点 项 目 名 称1 钢 铁 河 南 安 阳 安 阳 钢 铁 焦 化 项 目2 钢 铁 安
10、 徽 马 鞍 山 马 钢 -钢 轧 硅 钢 线 2期 项 目3 商 业 地 产 吉 林 长 春 长 春 东 田 青 年 城4 商 业 地 产 内 蒙 古 鄂 尔 多 斯 内 蒙 古 鄂 尔 多 斯 市 丽 景 湾5 高 速 公 路 河 北 石 家 庄 西 北 坡 高 速 项 目6 高 速 公 路 广 东 广 州 增 从 高 速 公 路7 化 工 陕 西 宝 鸡 霸 王 河 工 业 区 秦 力 橡 胶 厂8 化 工 广 东 广 州 奥 联 (肇 庆 )玻 璃 有 限 公 司 ZQ3项 目9 电 力 福 建 三 明 福 建 永 安 电 厂10 电 力 新 疆 喀 什 华 能 托 什 干 河 别 迭
11、 里 水 电 站11 电 力 全 国 武 汉 凯 迪 生 物 质 发 电 厂 3 铝合金电缆与铜芯、铝芯电缆的性能比较本 节 内 容 中 的 数 据 参 考 了 GB/T 30552-2014 电 缆 导 体 用 铝 合 金 线 和 GB/T3956-2008 电缆的导体中规定的数值，并综合考虑了电缆生产厂家提供的数据。3.1 物理与机械性能比较 铜、铝、铝合金材料在物理与机械性能方面的指标对比见表3：表3 铜、铝、铝合金材料在物理与机械性能方面的指标对比导 体 特 性 电 工 铜 (Cu) 电 工 铝 (Al) 电 缆 用 铝 合 金4软 态 硬 态 软 态密 度 （ g/mm3) 8.89
12、 2.703 2.703 2.710熔 点 （ ） 1 083 660 660 660熔 解 热 (J) 51 95 95 95物 理 特 性线 膨 胀 系 数 1710-6 2310-6 2310-6 2310-6抗 拉 强 度 (Mpa) 220270 160200 6090 100160屈 服 强 度 (Mpa) 6080 7090 2030 5080力 学 特 性伸 长 率 (%) 3045 0.52.0 2030 1030从 表 3可 知 ， 硬 态 纯 铝 的 伸 长 率 很 低 ， 应 用 在 电 缆 上 表 现 就 是 其 柔 韧 性 很 差 ， 在 反 复弯折时容易损伤或折断
13、； 软态纯铝的伸长率比硬态纯铝大幅提高， 但是其屈服强度 只 有 铜 的 一 半 ， 应 用 于 电 缆 上 表 现 就 是 抗 蠕 变 性 较 差 ， 安 装 一 段 时 间 后 ， 连 接 处 容 易 松弛，造成接触电阻增大，引起发热，易形成线路安全运行的隐患。铝 合 金 材 料 与 纯 铝 的 物 理 性 能 基 本 一 致 ， 但 在 力 学 特 性 方 面 兼 顾 了 硬 态 纯 铝 屈 服强度高和软态纯铝伸长率好的特点，可以比较有效地改善上述问题。3.2 电气性能比较 铜、铝、铝合金材料在电气性能方面的指标对比见表4：表4 铜、铝、铝合金材料在电气性能方面的指标对比电 工 铜 （
14、Cu) 电 工 铝 （ Al)导 体 电 气 特 性软 态 硬 态 软 态电 缆 用 铝 合 金电 阻 率 （ mm2/m） 0.017241 0.028264 0.027366 0.0279电 阻 温 度 系 数 (0100 ) (1/ ) 0.00393 0.00403 0.00403 0.00403电 导 率 %IACS (20 ) 100 61 63 6163根据表4可知：铝/铝合金材料的电阻率约为铜的1.6倍。由于铜材的电阻率低，5因此相同截面的铜芯电缆要比铝/铝合金电缆允许的载流量高30%左右； 同时在相同截 面流过相同电流的情况下，铜芯电缆的电压降将小于铝/铝合金电缆。由于导体的
15、电导率与导体截面积成反比， 如果按铜的电导率是100%计算， 铝合金 的 电 导 率 约 为 61%， 铝 合 金 的 比 重 为 2.7t/m3 ， 铜 的 比 重 为 8.9t/m3 。 按 此 参 数 计 算 (8.9/2.7)(0.61/1) 2， 即 铝 合 金 电 缆 的 截 面 积 是 铜 电 缆 的 约 1.5倍 时 ， 两 者 的 电 气性能相当； 在相同载流量条件下， 相同长度的铝合金电缆的重量约为铜电缆的一半。 3.3 稳定性、耐腐蚀性铜 芯 电 缆 抗 氧 化 ， 耐 腐 蚀 ， 而 铝 芯 电 缆 易 受 氧 化 和 腐 蚀 。 铜 芯 电 缆 的 连 接 头 性 能
16、 稳 定 ， 不 会 由 于 氧 化 而 发 生 事 故 ； 铝 芯 电 缆 的 接 头 不 稳 定 ， 时 常 会 由 于 氧 化 使 得 接 触 电 阻 增 大 ， 造 成 接 头 发 热 而 发 生 事 故 。 事 故 率 比 铜 芯 电 缆 大 。 另 外 铝 芯 电 缆 如 与 铜 端 子 连 接 ， 由 于 金 属 材 质 不 同 ， 存 在 电 位 差 ， 在 潮 湿 的 空 气 中 会 发 生 电 化 学 腐 蚀 ， 同 样 会 增 大 接 触 电 阻 ， 使 接 头 处 发 热 ， 给 系 统 安 全 运 行 造 成 隐 患 。 而 铜 芯 电 缆 不 存 在 这 个 问题。
17、 铝合金电缆中由于加入了其他元素成分， 从而可提高以纯铝为导体的金属材料 的 耐 腐 蚀 性 能 ， 减 少 不 同 金 属 之 间 的 电 位 差 （ 电 位 差 越 大 ， 腐 蚀 会 越 严 重 ） ， 而 且 铝 合金电缆应要求配套专门的接线端子， 以保证接触面的安全运行， 从整体上提高电缆 的抗腐蚀能力。3.4 小结 铝合金电缆材料与传统的铝芯电缆材料在电气性能基本完全一致， 但由于加入了其他元素成分， 使得铝合金材料在力学特性方面较纯铝有了明显地改善， 能够比较有 效地解决纯铝电缆反复弯折易折断和抗蠕变性较差的固有问题。与铜芯电缆相比， 在相同载流量条件下， 相同长度的铝合金电缆的
18、重量约为铜电 缆的一半，具有重量轻的优点。4 铝合金电缆的选型 铝合金电缆的选型主要考虑： 载流量、 短路热稳定截面、 允许电压降等几个方面的 因 素 。 本 节 表 格 中 的 数 据 引 用 自 通 用 （ 天 津 ） 铝 合 金 产 品 有 限 公 司 和 四 川 明 星 电 缆 有 限 公 司 样 本 ,由 于 各 电 缆 厂 家 产 品 参 数 难 免 有 所 差 异 ， 因 此 本 专 题 中 相 关 数 据 仅 供 参考。64.1 载流量选择1kV三芯交联聚乙烯绝缘铜芯电缆和铝合金电缆的载流量对比见表5：表5 1kV三芯交联聚乙烯绝缘铜芯电缆和铝合金电缆的载流量对比铜 芯 电 缆
19、 截 面（ mm2）电 缆 载 流 量（ A）铝 合 金 电 缆 截 面（ mm2）电 缆 载 流 量（ A）16 100 25 10325 127 35 12735 158 50 16050 192 70 19870 246 120 28195 298 150 324120 346 185 371150 399 240 437185 456 300 504240 538 400 601注 ： 表 5中 载 流 量 按 导 体 温 度 90 考 虑 ， 环 境 温 度 30 ， 有 孔 托 盘 敷 设 条 件 考 虑 。 其 他 规 格 及 敷 设 条 件 下 的 载 流 量 表 不 在 此
20、处 一 一 罗 列 ， 如 有 需 要 可 参 考 GB16895.15-2002 建 筑 电 气 装 置 第 5部 分 ： 电 气 设 备 的 选 择 和 安 装 第 523节 ： 布 线 系 统 载 流 量 和 09BD1 建 筑 电 气 通 用 图 集 电 气 常 用 图 形 符 号 和 技 术 资 料 、 10CD106 铝 合 金 电 缆 敷 设 与 安 装 图 集 。根据上表可知， 当铝合金电缆的截面放大12级时， 其与铜芯电缆的载流量相当。 4.2 短路热稳定选择根 据 电 力 工 程 电 缆 设 计 规 范 GB 50217， 按 短 路 热 稳 定 条 件 计 算 电 缆 导
21、 体 允 许 最小截面的公式如下：S Q 102C7p o H o C 1 Jq ln 1m 20 K 1p 202 IP IH 除电动机馈线外，均可取p H式中 S 电缆导体截面( mm2 )；Q 短路电流热效应(J) ；J 热功当量系数，取1.0；q 电缆导体的单位体积热容量( J / cm3 )， 铝芯取2.48， 铜芯取3.4；m 短路作用时间内电缆导体允许最高温度( oC )；P 短路发生前的电缆导体最高工作温度( oC )；H 电缆额定负荷的电缆导体允许最高工作温度( oC )；o 电缆所处的环境温度最高值( oC )；IH 电缆的额定负荷电流(A)；IP 电缆的实际最大工作电流(
22、A)；20 oC 时 电 缆 导 体 的 电 阻 温 度 系 数 (1/ oC )， 铜 芯 为 0.00393， 铝 芯 为0.00403；20 oC 时 电 缆 导 体 的 电 阻 系 数 ( cm2 / cm )， 铜 芯 为 0.0184 104 ，0.031104铝芯为 ；计 入 包 含 电 缆 导 体 充 填 物 热 容 影 响 的 校 正 系 数 ， 对 3 10kV电 动 机馈线回路，宜取 0.93 ，其他情况可按 1；K 电缆导体的交流电阻与直流电阻之比， K 1。 根据电力工程电缆设计规范 ，交联聚乙烯绝缘的电缆 ， m 取250， P 取90。8按上述条件计算，铜芯电缆C
23、 铜 =137，铝合金电缆C 铝合金 =90。 在 通 过 相 同 的 短 路 电 流 ， 且 短 路 持 续 时 间 相 等 的 情 况 下 ， 导 体 允 许 最 小 截 面 S铝 合金 1.52S铜 ， 即 在 相 同 的 条 件 下 ， 铝 合 金 电 缆 的 截 面 须 为 铜 芯 电 缆 截 面 的 1.52倍 及 以上。在选用铝合金电缆时一定要进行热稳定校核，确保其满足热稳定的要求。 4.3 允许电压降对于供电距离较远、 容量较大的电缆线路， 需校验其电压损失。 其计算公式如下：三相交流： U = 173 IU g单相交流： U = 200 IU g直流线路： U = 200 I
24、U gLr cosx sin Lr cosx sin LR式中：U线路工作电压，三相为线电压，单相为相电压（V） ； I g回路工作电流（A） ；L线路长度（km） ； r电阻（/km） ； x电抗（/km） ； cos功率因数。按照上述公式，以1kV三芯交联聚乙烯铜缆和铝合金电缆为例，其电缆压降计算 见表6、表7：表6 1kV三芯交联聚乙烯铜芯电缆压降表（导体温度按90考虑）电 缆 截 面（ mm2）电 缆 电 阻（ /km）电 缆 电 抗（ /km）功 率 因 数 电 缆 压 降（ %/A*km）功 率 因 数 电 缆 压 降（ %/A*km）16 1.464 0.075 0.85 0.5
25、84 0.9 0.61525 0.925 0.075 0.85 0.376 0.9 0.39435 0.667 0.074 0.85 0.276 0.9 0.28850 0.493 0.072 0.85 0.208 0.9 0.21670 0.341 0.072 0.85 0.149 0.9 0.154995 0.246 0.07 0.85 0.112 0.9 0.115120 0.195 0.069 0.85 0.092 0.9 0.0935150 0.158 0.07 0.85 0.078 0.9 0.079185 0.126 0.071 0.85 0.066 0.9 0.066表7 1k
26、V三芯交联聚乙烯铝合金电缆压降表（按导体温度90考虑）电 缆 截 面（ mm2）电 缆 电 阻（ /km）电 缆 电 抗（ /km）功 率 因 数 电 缆 压 降（ %/A*km）功 率 因 数 电 缆 压 降（ %/A*km）25 1.475 0.081 0.85 0.590 0.9 0.62035 1.041 0.078 0.85 0.422 0.9 0.44250 0.729 0.075 0.85 0.300 0.9 0.31470 0.52 0.074 0.85 0.219 0.9 0.22895 0.384 0.072 0.85 0.166 0.9 0.172120 0.304 0.
27、071 0.85 0.135 0.9 0.139150 0.243 0.071 0.85 0.111 0.9 0.114185 0.197 0.072 0.85 0.094 0.9 0.095240 0.152 0.071 0.85 0.076 0.9 0.076400 0.092 0.07 0.85 0.054 0.9 0.053根据表6和表7可以看出，根据上表可知，当铝合金电缆的截面放大12级时，铜 芯电缆和合金电缆电压降相近。4.4 额定电压、绝缘和护套材料（1） 额定电压铝合金电缆的额定电压表示为U 0/U(Um) 其中：U0 -电缆设计用的导体对地或金属屏蔽之间的额定工频电压；10U
28、 -电缆设计用的导体间的额定工频电压；Um -设备可承受的“最高系统电压”的最大值。根 据 GB/T 31840-2015的 规 定 ， 目 前 铝 合 金 电 缆 电 压 可 为 0.6/1 （ 1.2 ）kV26/35(40.5)kV。（2） 绝缘和护套材料电 缆 的 运 行 条 件 按 正 常 运 行 时 导 体 的 最 高 温 度 为 90 ， 短 路 时 导 体 的 最 高 温 度 为250 考虑 。 铝合金电缆绝缘材料采用交联聚乙烯 (XLPE)； 护套材料采用聚氯乙烯 (PVC)和/或低烟无卤阻燃聚烯烃。注 ： GB/T 31840-2015中 对 绝 缘 材 料 还 规 定 有
29、 聚 氯 乙 烯 （ PVC） 和 乙 丙 橡 胶 （ EPR/HEPR） ， 前 者 因 运 行 温 度 不 满 足 上 述 运 行 条 件 要 求 ， 后 者 因 实 际 应 用 中 较 少 采 用 ， 故 均 未 在 本 专 题 中 计 列 。4.5 小结 综上所述，采用铝合金电缆替换铜芯电缆时，在将对应的铜芯电缆截面放大12级后，铝合金电缆在载流量、热稳定截面、电缆压降方面能够与铜芯电缆性能相当。5 采用铝合金电缆的经济性分析5.1 电缆材料成本 电缆材料成本主要考虑导体材料成本和绝缘材料成本。 对于35kV电压等级以上的电 缆 ， 绝 缘 材 料 为 电 缆 材 料 成 本 的 主
30、导 因 素 ， 采 用 铝 合 金 电 缆 并 无 优 势 ； 对 于 35kV 电压等级以下的电缆，铝合金电缆较铜芯电缆有一定的优势。由于各电缆生产厂家的设备成本、 工艺成本、 原材料成本、 人工与售后服务成本 等均不同， 所以各家电缆销售价格各有不同， 这里不再对各种规格铜芯电缆和铝合金 电 缆 进 行 详 细 的 经 济 比 较 。 按 保 守 计 列 ， 采 用 铝 合 金 电 缆 替 代 铜 缆 后 可 以 节 约 20%左 右的费用。采用铝合金电缆替代铜芯电缆，其经济效益还是比较明显的。5.2 电缆安装成本 与铜芯电缆相比， 合金电缆具有重量轻的优点， 载流量相近的条件下， 铝合金
31、电缆 的 重 量 约 为 铜 芯 电 缆 的 一 半 （ 针 对 低 压 电 缆 而 言 ） 。 因 此 铝 合 金 电 缆 安 装 较 铜 缆 更 为高效、方便。但铝合金电缆的安装需要使用特殊工具，接头安装工艺较铜缆复杂，11对施工人员的要求更高， 如果铝合金电缆接头安装不正确易留下故障隐患。 铝合金电 缆和铜芯电缆接头施工比较，见本专题附录2。关于电缆安装费用的预算， 据了解目前是根据电缆的电压等级， 按照长度来计列 的。 因此同一电压等级， 相同长度的铜芯电缆和铝合金电缆在安装费用预算上是体现 不 出 差 异 的 。 如 果 不 考 虑 电 缆 截 面 的 限 制 ， 采 用 铝 合 金
32、 电 缆 替 换 铜 芯 电 缆 后 ， 电 缆 长 度 不 会 增 加 ， 因 此 电 缆 的 安 装 费 用 也 不 会 增 加 ； 但 目 前 工 程 实 际 应 用 中 ， 单 根 电 缆 的 最 大 截 面 一 般 不 超 过 185mm2。 按 此 原 则 ， 对 于 150mm2和 185mm2截 面 的 铜 芯 电 缆 若 采 用 铝合金电缆进行替换，替换后电缆的总长度将会增加，进而将增加电缆的安装费用。 另外采用铝合金电缆替换铜芯电缆后， 由于电缆外径增加， 相应的电缆构筑物也将随 之增加。隐含将增加整个电缆安装工程的成本。5.3 运行成本电缆运行成本主要考虑电能损耗。 导体
33、损耗计算公式如下：W I 2 R L T式中 W年电缆导体的损耗；I 回路电流；R 电缆的电阻；L 电缆长度；T 年工作小时数。 根据本报告表6和表7可以看出： 铝合金电缆截面120mm 2时 ， 铝合金电缆和对应替 换 的 铜 芯 电 缆 电 阻 基 本 相 当 ； 铝 合 金 电 缆 截 面 120mm2时 ， 铝 合 金 电 缆 比 对 应 的 铜 芯 电 缆 电 阻 略 大 。 综 合 考 虑 ， 两 者 的 导 体 损 耗 大 致 相 当 ， 铝 合 金 电 缆 的 导 体 损 耗 比 铜 芯电缆略大。5.4 小结 本节对采用铝合金电缆的经济性进行了分析， 综合本节内容： 35kV电
34、压等级以下的 电 缆 （ 尤 其 是 低 压 电 缆 ） ， 铝 合 金 电 缆 在 电 缆 材 料 价 格 方 面 有 一 定 的 优 势 ； 由 于 重 量较轻， 铝合金电缆在敷设施工时较铜芯电缆方便， 但铝合金电缆的接头施工较铜芯12电 缆 复 杂 、 要 求 更 高 ， 另 外 采 用 铝 合 金 电 缆 后 还 可 能 需 要 增 加 电 缆 构 筑 物 ， 这 样 又 将 增加安装工作量； 运行维护方面铝合金电缆的导体损耗比铜芯电缆略大， 维护成本略 高。6 选用铝合金电缆应注意的问题 铝 合 金 电 缆 的 选 型 主 要 考 虑 ： 载 流 量 、 短 路 热 稳 定 截 面
35、、 允 许 电 压 降 等 几 个 方 面的 因 素 。 本 节 表 格 中 的 数 据 引 用 自 通 用 （ 天 津 ） 铝 合 金 产 品 有 限 公 司 和 四 川 明 星 电 缆 有 限 公 司 样 本 ,由 于 各 电 缆 厂 家 产 品 参 数 难 免 有 所 差 异 ， 因 此 本 专 题 中 相 关 数 据 仅 供 参考。6.1 铝合金材质的选择 铝合金电缆好坏的关键就在于导体， 这个原因无需赘言。 合金配方是电缆生产厂家 的 核 心 技 术 。 在 美 国 ASTM B 800-05 Standard Specification for 8000 Series Alumin
36、um Alloy Wire for Electrical Purposes 中 ， 明 确 列 出 了 能 够 符 合 该 标 准 规范的AA-8000系列铝合金见表8：表8 AA-8000系 列 铝 合 金铝 材 名 称 美 国 专 利 编 号ANSI-H35.1 UNS 8017 A98017 8030 A98030 37113398076 A98076 36972608130 A98130 8176 A98176 RE28419RE304658177 A98177 目前国外成熟的铝合金电缆主要采用的是8176(铝铁锌硅合金)和8030(铝镁铜铁 合金)两个牌号的材料。其中美国南方电线电缆
37、公司采用的是AA8176，美国通用电缆 公司采用的是AA8030， 上述 2家公司分别拥有以上2种铝合金配方的专利技术。 在北美 等 地 区 ， 铝 合 金 电 缆 的 制 造 主 要 依 据 美 标 ASTM B 800 05 (2011)、801 07(R2012)进 行生产和检验。近年来国内铝合金电缆的市场发展较快， 很多生产铜缆或者铝缆的厂家加入了铝13合 金 电 缆 的 生 产 行 业 ， 但 传 统 的 铜 芯 、 铝 芯 电 缆 其 导 体 为 单 种 金 属 材 料 ， 材 料 品 质 较 容 易 把 控 ， 而 铝 合 金 电 缆 因 导 体 为 合 金 材 料 ， 其 生
38、产 装 备 、 生 产 技 术 和 工 艺 与 生 产 传 统 铜 芯 、 铝 芯 电 缆 有 很 大 区 别 。 需 要 具 有 导 体 合 金 熔 炼 、 导 体 合 金 材 料 连 铸 连 轧 的 装 备和技术。 对于铝合金导体材料的制造， 目前国内大多数厂家的制造技术还达不到美 标 ASTM B 800 05 (2011)的 要 求 ， 然 而 国 内 相 应 配 套 的 标 准 、 规 范 没 有 及 时 跟 上 。 一 些 电 缆 厂 家 趁 机 大 钻 空 子 推 出 了 五 花 八 门 的 “铝 合 金 电 缆 ”， 利 用 用 户 对 铝 合 金 电 缆 不 熟 悉 ， 大
39、肆 推 销 伪 劣 产 品 ， 造 成 了 铝 合 金 电 缆 市 场 的 混 乱 。 采 用 这 些 产 品 ， 不 仅 性 能、安全得不到保证，还将影响铝合金电缆在国内的健康发展。加 拿 大 第 三 方 测 试 机 构 POWER TECH曾 对 国 内 生 产 的 一 些 8000系 列 铝 合 金 电 缆 进 行了热循环和抗蠕变性能测试， 结果发现中国生产的铝合金电缆的抗蠕变性能， 甚至 不如美国生产的铝电缆。 通过对这些电缆的铝合金成分进行分析， 发现中国生产的铝 合金电缆产品中Si含量差异性非常大，成分差异高达68%。作为8000系列铝合金电缆 的重要成分， Si含量对电缆的性能影
40、响很大。 由于国内生产的铝合金电缆成分控制不 稳 定 ， 因 此 造 成 产 品 性 能 差 异 大 。 由 此 可 见 ， 目 前 国 内 市 场 上 的 铝 合 金 电 缆 产 品 鱼 龙 混 杂 ， 质 量 参 差 不 齐 。 相 对 传 统 的 电 缆 生 产 ， 铝 合 金 电 缆 对 生 产 的 装 备 、 技 术 、 工 艺 要求更高、更先进，行业门槛高，不具备实力和成熟生产条件的厂家是难以参与的。 国 内 铝 合 金 电 缆 行 业 的 乱 象 引 起 了 国 家 有 关 部 门 和 业 内 人 士 的 高 度 重 视 ， 额 定电 压 0.6/1kV 铝 合 金 导 体 交
41、联 聚 乙 烯 绝 缘 电 缆 (标 准 编 号 NB/T 42051-2015)已于 2015年4月2日正式获批， 并于9月1日正式实施， 该标准中明确规定了6个电缆导体用 铝合金的化学配比 （对应借鉴AA-8000系列6个牌号的导体， 详见表8） ， 另外国标GB/T 31840.13-2015额定电压1kV(U m=1.2kV)到35kV(U m=40.5kV)铝合金芯挤包绝缘电力 电缆 也已正式发布。 以上标准的制定为铝合金电缆的顺利推广和运用提供了强有力 的 标 准 依 据 ， 提 高 了 铝 合 金 电 缆 行 业 的 准 入 门 槛 ， 从 源 头 上 杜 绝 了 伪 劣 产 品
42、 ， 有 利 于 规范铝合金电缆的制造和市场竞争次序。 标志着国内铝合金电缆行业进入了规范化时 代。关于国标GB/T 31840.13-2015需要澄清：由于编制单位的因素，在标准附录A “铝合金导体成分” 中加入了稀土高铁铝合金规格。 而稀土铝合金是上海电缆研究所14上世纪八十年代基于在纯度不足的铝材中加入微量稀土达到改善铝材机械性能目的 而开发研制的产品。 上海电缆研究所在2013年电缆行业学术年会发表的研究报告中曾 明 确 指 出 “铝 的 纯 度 达 99.7%、 硅 的 含 量 在 0.04%以 内 ， 做 导 体 铝 合 金 ， 加 入 稀 土 是 不 必 要 的 ”， 由 此 可
43、 见 ， 只 有 当 用 纯 度 较 差 的 铝 材 料 做 导 体 铝 合 金 的 基 材 时 ， 才 可 能 会 考虑添加稀土来弥补其材料性能的不足， 现阶段在合格的铝材中加入稀土是没有意义 的 。 另 外 在 GB/T30552-2014 电 缆 导 体 用 铝 合 金 线 和 NB/T 42051-2015 额 定 电 压 0.6/1kV 铝合金导体交联聚乙烯绝缘电缆 规范中均未有提及稀土铝合金的内容。 因 此在选用铝合金导体时， 不应考虑选用稀土铝合金。 电缆导体用铝合金线的化学成分 见表9：表9 电缆导体用铝合金线的化学成分化 学 成 分 （ 质 量 分 数 ）%其 他成 分 代
44、号Si Fe Cu Mg Zn B单 个 合 计Al1 0.10 0.550.8 0 100.20 0.010.05 0.05 0.01 0.03 a 0.10 余 量2 0.10 0.300.8 0.150.30 0.05 0.05 0.0010.04 0.03 0.10 余 量3 0.10 0.60.9 b 0.04 0.080.22 0.05 0.04 0.03 0.10 余 量4 0.15b 0.401.0 0.050.15 - 0.10 - 0.03 0.10 余 量5 0.030.15 0.41.0 - - 0.10 - 0.05 c 0.15 余 量6 0.10 0.250.45
45、 0.04 0.040.12 0.05 0.04 0.03 0.10 余 量注 1： 表 中 规 定 的 化 学 成 分 除 给 定 范 围 外 ， 仅 显 示 单 个 数 据 时 ， 表 示 该 单 个 数 据 为 最 大 允 许 值 。注 2： 对 于 注 脚 中 的 特 定 元 素 ， 仅 在 需 要 时 测 量 。a 该 成 分 的 铝 合 金 中 Li元 素 的 质 量 分 数 应 不 大 于 0.003%。b 该 成 分 的 铝 合 金 应 同 时 满 足 (Si+Fe)元 素 的 质 量 分 数 应 不 大 于 1.0%。c 该 成 分 的 铝 合 金 中 Ca元 素 的 质 量
46、 分 数 应 不 大 于 0.03%。6.2 铝合金电缆的适用范围（1）适用的电压等级 35kV以 上 的 高 压 电 缆 ， 交 联 电 缆 占 市 场 主 导 地 位 。 由 于 对 绝 缘 的 要 求 很 高 ， 交 联15聚乙烯绝缘材料在电缆成本中占有较大比例。 在此类高压电缆中若采用铝合金导体代 替铜导体， 由于电缆截面的增大将导致绝缘材料用量的增加， 进而推高了电缆的成本， 其经济性较差。 另外35kV以上的高压电缆可认为是系统内的重要供电回路， 此类电缆 应考虑采用铜芯电缆。在35kV及以下中压电缆系统中， 绝缘厚度较高压电缆薄， 由于电缆截面的增大而 导 致 的 绝 缘 材 料
47、 用 量 增 加 有 限 ， 在 国 内 的 应 用 中 也 有 铜 芯 、 铝 芯 电 缆 并 用 的 情 况 ， 因 此此类电缆理论上可考虑采用铜芯或铝合金电缆。 但应该注意到， 即使是在铝合金电 缆发源地的北美地区， 其中压系统也几乎不使用铝合金电缆。 此类铝合金电缆产品的 稳 定 性 和 可 靠 性 还 有 待 观 察 。 国 内 某 钢 铁 企 业 ， 在 新 建 技 改 项 目 中 ， 大 量 使 用 8000 系 列 铝 合 金 电 缆 。 2013年 冬 ， 投 产 1年 时 间 ， 新 建 厂 区 主 变 至 厂 区 的 电 缆 隧 道 突 发 火 灾，80个回路10kV铝合
48、金电缆被烧毁300余米，造成近半个厂区停产10多天。被烧毁 的 铝 合 金 电 缆 用 新 的 铝 合 金 电 缆 替 代 后 ， 时 隔 四 个 月 ， 在 同 一 区 域 的 电 缆 隧 道 ， 再 次 发生火灾， 除几十个回路的 10KV 铝合金电缆烧毁外， 同时造成新区变电站4台主变压 器 烧 毁 ， 新 区 再 次 停 电 近 半 个 月 ， 造 成 了 较 大 的 经 济 损 失 。 进 行 事 故 分 析 后 发 现 ， 事 故原因与电缆安装时损伤和未采用阻燃电缆直接相关， 但也不能排除电缆本身存在质 量问题。在 35kV及 以 下 中 、 低 压 电 缆 系 统 中 ， 由 于 绝 缘 较 薄 ， 绝 缘 材 料 在 成 本 中 所 占 比 重 较 小 ， 采 用 铝 合 金 电 缆 经 济 性 比 较 明 显 ， 且 此 类 产 品 比 较 成 熟 ， 对 35kV及 以 下 一 般 性 负荷回路， 电缆故障引起中断供电不会对安全生产造成影响， 不会对公共场所秩序造 成混乱和不影响正常生产的负荷回路， 且具有较大经济性有优势时， 可以采用铝或铝 合金电缆。（2）适用的电缆类型 a.铝合金的熔融温度为660， 铜的熔融温度为1080。 根据GB/T19216.11-2003和GA 306.2-2007的 规 定 ， 耐 火
