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铝合金电缆性能指标与铜电缆的区别

  

中国有色金属工业协会政策研究室副主任 赵武壮

    由于铝具有不错的导电性能，所以从1960年代起，北美就开始使用铝电缆，刚开始与高压架空线一样，使用纯铝材料，后来才广泛使用8000系列铝合金材料。

    1、铝合金电缆材料的由来

    在1965-1971年期间，美国一些采用纯铝芯电缆的建筑火灾事故频发。通过分析，其主要原因是没有为铝芯电缆设计专用的连接器，而是直接采用了铜芯电缆的连接器，导致铝线与插座或开关之间发生松弛、微观损坏、起弧，使接触电阻增大发生过热而引发火灾。

    为了扭转这个局面，北美电缆业界从电缆产品和连接器几个方面进行了改进，采取了以下措施。

    ? 在材料方面;美国南线、加拿大铝业发明了8176、8030等8000系列铝合金，提升了蠕变性能;

    ? 在电线连接方面;采用多种方法，改进连接性能，包括使用镀锡端子、在铝线和铜端子间增加特殊垫片、连接点涂敷抗氧化剂、设计专门的插座等;

    ? 在标准方面;通过美国UL公司，以及美国国家防火委员会(NFPA)的试验，1985年，NEC电气规定在2000V以下某些类型电线的铝导体应采用8000系列铝合金。1988年，美国材料和试验协会(ASTM )颁布了B800标准，将6种牌号的8000系列铝合金列入电缆导体标准(注)。

    从美国发展铝合金电缆的历史看，有以下几个特点;

    一是因纯铝和铜连接端子的问题，导致一些事故发生;

    二是8000系列铝合金，是在纯铝材料基础上开发的一种新型号，主要目的是提升普铝电缆的蠕变性能，主要是为了解决接头端子出现的问题。

    三是1985年美国电气法规规定在2000V以下某些类型电线的铝导体应采用8000系列铝合金。可见在美国，铝合金电缆从来也没有进入到中压领域，而只是在低压部分领域适用。

    四是从1988年颁布B800标准算起，截至目前为止，美国铝合金电缆使用的历史不到30年。

    2、8000系列铝合金的性能

    从上述两个铝合金标准表中可以看出，1350电工纯铝，属于纯铝，其含铝量为99.50%;8000系列铝合金，属于其他合金系列，其铝含量超过98%，加入Si Cu Fe Me 等微量元素，总计1%-1.5%。这也就是说8000系列铝合金只是在纯铝基础上，加入一点微量元素，目的是改善铝的蠕变性能，用于制造铝合金电缆，并没有改善铝的其它使用性能。

    因此，相对1000系列纯铝来说，8000系列铝合金的性能没有根本性提升，只是在抗蠕变方面有了一些改进而已。

    3、8000系列铝合金的抗拉强度比纯铝差

    通过铝合金产品标准的指标可以看出，8000系列铝合金的机械抗拉强度比纯铝低30%，比铜低100%以上，所以从这个指标来看，采用8000系列铝合金的电缆，如果在施工中处理不当，容易导致断、裂痕迹出现，而这种断、裂痕迹，无疑是电缆稳定运行中的一大隐患。

    4、各种材料电缆的性能综合比较

    通过产品标准指标，可以综合比较铝合金电缆、纯铝电缆与铜电缆的性能。

    在导电性方面，铜材料最好，纯铝次之，8000系列铝合金不如纯铝。

    在断裂延伸率/柔软性方面，铜材料最好，8000系列铝合金次之，纯铝不如8000系列铝合金。

    在抗拉强度方面，铜材料最好，纯铝次之，铝合金比纯铝差30%。

    在耐腐蚀性方面，也是铜材料最好，纯铝次之，铝合金也不如纯铝。

    5、结论

    通过性能比较，可以看出，使用8000系列铝合金制造电缆，比纯铝制造电缆，只是在抗蠕变性和断裂延伸性方面有提高，其它方面的性能不仅没有改善，甚至还不如纯铝材料。由于8000系列铝合金的价格高于纯铝，所以是否可以考虑使用纯铝，替代8000系列铝合金作为制造电缆的材料。

    铝合金电缆与铜电缆相比，各项使用指标都弱于铜电缆，因此铝合金电缆要全面替代铜电缆是不现实的。

    总的来讲，铝合金电缆的开发，在铜电缆和纯铝电缆之外，为用户提供了第三种选择。但从我国电力体系的实际情况看，系统复杂性越高，带来的是风险加大、维护成本上升，备品备件增加。综合考虑这些因素，欧盟国家采取了比较现实的政策，规定电缆就采用铜和纯铝材料，而不使用铝合金材料，这种系统性选型的思考方法，是否值得我们思考呢?

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发布时间:2016-12-03