李春翔

(四川國恒建筑設(shè)計有限公司，四川 成都 610041)

鋁合金電纜在建筑工程中的應(yīng)用探究

李春翔

(四川國恒建筑設(shè)計有限公司，四川 成都 610041)

和銅電纜相比較而言，鋁合金電纜具有較好的電氣性能、機械性能，并且在安全性和經(jīng)濟性方面也彌補了銅電纜的不足，在輕韌和節(jié)能方面有較大的優(yōu)勢?，F(xiàn)首先對鋁合金電纜的性能及經(jīng)濟性進行分析，然后研究多芯非鎧裝電纜和多芯鎧裝電纜在建筑工程中的應(yīng)用情況，最后對鋁合金電纜應(yīng)用于建筑工程施工的優(yōu)缺點進行總結(jié)。

鋁合金電纜；銅電纜；建筑工程

0 引言

電力電纜的應(yīng)用一方面提高了供電的穩(wěn)定性和可靠性，另一方面對于城市環(huán)境而言起到了一定的美化作用。然而，電力電纜的種類繁多、價格不菲，因此在建筑工程的應(yīng)用中需要選擇經(jīng)濟合理的電力電纜，這已經(jīng)成為建筑工程和輸配電網(wǎng)設(shè)計經(jīng)濟性的重要考察因素?，F(xiàn)階段，在電力領(lǐng)域中銅電纜的應(yīng)用比較廣泛，銅材成本會占到電纜總成本的一半以上，電纜價格也會隨銅材的價格變動而變動，因此，現(xiàn)階段，“以鋁節(jié)銅”已為我國電纜工業(yè)所重視。其中，我國對加拿大加鋁集團生產(chǎn)的STABILOY合金電纜應(yīng)用較多，其主要是以鋁為材料，結(jié)合其他材料，經(jīng)過特殊工藝制成，具有穩(wěn)定可靠、彎曲性強、耐腐蝕等特點，在性價比上要遠超銅電纜。本文將針對鋁合金電纜在建筑工程中的應(yīng)用情況進行分析和探討。

1 鋁合金電纜的性能分析

鋁合金電纜是利用在純鋁材料中添加一些其他元素，包括銅、錳、鎂、鉻、鋅、鐵等，經(jīng)過特殊的生產(chǎn)工藝制成，從而使電纜在抗腐蝕、抗蠕變等性能方面有了很大的提升，添加其他元素也確保了電纜能夠獲得一定的連接穩(wěn)定性。起初，鋁合金電纜在北美得到廣泛應(yīng)用，2007年后進入我國并迅速得到推廣和應(yīng)用。下面以加鋁世德集團的STABILOY為例，對鋁合金電纜的性能進行分析。

1.1 導(dǎo)電率

鋁合金電纜導(dǎo)體的導(dǎo)電率是常規(guī)基準(zhǔn)材料銅的61%，即61%IACS。體積相同時，鋁的重量僅為銅的1/3，因此導(dǎo)電性能相同時，重量相同的鋁合金電纜的長度要大于銅電纜，所以鋁合金電纜既降低了電纜重量，又減少了安裝成本，讓安裝工作變得更加便捷。

1.2 抗蠕變性能

STABILOY的特殊生產(chǎn)工藝增大了金屬在受熱和壓力下的抗蠕變性能，使其具有和銅電纜一樣的連接穩(wěn)定性。鋁合金電纜和銅電纜相比具有更好的柔韌性和彎曲性能。

1.3 安裝操作

鋁合金電纜比銅電纜的彎曲要求低，其安裝最小彎曲半徑達到7倍電纜外徑即可。

1.4 連接性能

鋁合金電纜和銅電纜具備同樣的導(dǎo)體性能，還具有較強的抗腐蝕性。數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，加鋁生產(chǎn)的STABILOY電纜在20多年的應(yīng)用中從未發(fā)生故障。

1.5 防腐性能

鋁本身就具有很好的防腐性能，這主要是由于鋁表面在和空氣發(fā)生接觸時會立即形成薄而堅固的氧化層，這種氧化層具有非常好的耐腐蝕性能，因此，鋁合金電纜能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。

1.6 環(huán)保

鋁合金電纜屬于低煙無鹵型阻燃電纜，其中不含有鹵素，因此在燃燒過程中產(chǎn)生的毒性、煙霧也很少，對人體、儀器設(shè)備的危害更小，所以在發(fā)生意外火災(zāi)時能加快救援速度及效率。

2 鋁合金電纜的經(jīng)濟性

電纜工程全壽命周期經(jīng)濟管理是指，在確保電纜穩(wěn)定可靠的前提下使工程全壽命周期成本最低的管理，全壽命周期成本的內(nèi)容包含設(shè)備購買、施工安裝、運行維護以及改造和報廢等過程中產(chǎn)生的總費用之和。

和銅電纜相比較而言，如果載流量相同，鋁合金電纜的購置費用僅僅為銅電纜的80%。施工和安裝時，鋁合金電纜的重量輕，安裝起來更為便利，施工費用也要低于銅電纜。而且鋁合金電纜的運行管理費用較低，這有賴于鋁合金電纜穩(wěn)定可靠的性能，因此其經(jīng)濟成本大部分在于初期的一次投資。綜合比較，鋁合金電纜的成本要比銅電纜節(jié)省30%。

3 多芯非鎧裝電纜

多芯非鎧裝電纜的截面規(guī)格為16～400 mm2不等，一般應(yīng)用于沒有機械保護和防火要求的場所，比如說辦公樓、賓館、購物場所以及工廠等，在這些場所的照明、供電設(shè)備中發(fā)揮重要作用。加鋁非鎧裝電纜是采用STABILOY導(dǎo)體進行制造，線芯是ASTM B級壓緊絞股型，達到GB/T1838.3—2001的阻燃C級標(biāo)準(zhǔn)。STABILOY導(dǎo)體完全符合CSA C22.2 No.38關(guān)于ACM合金導(dǎo)體的標(biāo)準(zhǔn)，也達到了GB12706.1及IEC60502.1最新版的各項標(biāo)準(zhǔn)要求。加鋁非鎧裝電纜采用的是工作溫度為90 ℃的交聯(lián)聚乙烯絕緣層以及具有高耐寒性(在-25 ℃安裝，-40 ℃下使用)的黑色PVC外護套。圖1為加鋁世德ZC-TC90(-40)多芯非鎧裝電纜。

圖1 ZC-TC90(-40)多芯非鎧裝電纜

4 多芯鎧裝電纜

4.1 機械性能

金屬鎧裝鋁合金電纜是自鎖型鋁合金鎧裝結(jié)構(gòu)，和傳統(tǒng)的銅電纜相比較而言，鋁合金電纜更像是結(jié)合了金屬導(dǎo)管和電纜，進行電氣安裝時無需穿管，可直接進行明敷，省去了電纜橋架的環(huán)節(jié)，從而減少了工程造價和工時。在相同的載流量下，鋁合金電纜重量較輕，因此在建筑工程中更受歡迎，尤其是高層建筑，鋁合金電纜使垂直鋪設(shè)的難度大大降低，節(jié)省了人力成本，減小了由于電纜過重而導(dǎo)致的本體損傷的風(fēng)險。

自鎖型鎧裝讓電纜的彎曲更加方便，其彎曲半徑僅需達到7倍電纜外徑，和常規(guī)銅電纜的彎曲要求相比要更有優(yōu)勢，因此在建筑工程中布線方便，特別是在空間狹窄的地方，可以很方便地進行布線。帶PVC外護套的外用鎧裝電纜能夠方便地繞開障礙，讓施工變得更加便利，電纜長度也可以節(jié)省下來。圖2為ZA-AC90(-40)多芯鎧裝電纜。

圖2 ZA-AC90(-40)多芯鎧裝電纜

4.2 阻燃性能

建筑物發(fā)生意外火災(zāi)，會產(chǎn)生濃煙和含鹵素的有毒氣體，對于建筑物中的人身安全造成嚴重的威脅，這主要是由于電纜中一般會含有鹵阻燃劑。加鋁世德所產(chǎn)鎧裝鋁合金電纜符合設(shè)計規(guī)范和要求，絕緣材料是低煙無鹵的XLPE(交聯(lián)聚乙烯)材料，再配合自鎖型鎧裝結(jié)構(gòu)，可以讓它達到低煙無鹵阻燃IA級要求。自鎖型鎧裝電纜具有很好的散熱性，能夠迅速帶走熱量，而且阻燃特性非常顯著。對比燃燒試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，鎧裝鋁合金電纜烘火40 min炭化長度僅為0.15 m，遠遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)。

5 鋁合金電纜應(yīng)用于建筑工程施工的優(yōu)缺點

現(xiàn)結(jié)合某采用加鋁集團生產(chǎn)的鋁合金電纜的工程案例對鋁合金電纜的優(yōu)缺點進行總結(jié)：

5.1 優(yōu)點

(1) 重量輕，易施工，減少施工人員，降低工程造價；(2) 柔韌性好，彎曲半徑小，便于安裝；(3) 通電穩(wěn)定，無故障；(4) 價格低廉，不易被盜。

5.2 缺點

(1) 體積大，如果是后期改用，可能會造成很大的改造費用；(2) 鋁合金電纜要配備專門的鋁合金端子頭，需廠家提供專用配套設(shè)施，不利于普及；(3) 鋁合金電纜沒有耐火級，給建筑工程管理和工作協(xié)調(diào)造成一定困難。

6 結(jié)語

總而言之，鋁合金電纜和銅電纜相比較具有更加優(yōu)異的性能，在經(jīng)濟性上表現(xiàn)突出，因此得到廣泛應(yīng)用。然而，我國現(xiàn)階段的電纜工業(yè)依然是以銅電纜為主，假如全面推廣鋁合金電纜，將為我國電力行業(yè)帶來很大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

[1]張琦.銅、鋁芯電力電纜應(yīng)用的經(jīng)濟性分析[J].電力技術(shù)經(jīng)濟，2003(6)

[2]郭宇殊，王峰.淺析稻殼氣化發(fā)電工程[J].控制工程，2008(S1)

[3]陳堯臣.高能耗變壓器節(jié)能改造的研究[J].南昌大學(xué)學(xué)報：工科版，1993(1)

[4]于國續(xù).煙塔合一技術(shù)與應(yīng)用前景研究[J].吉林電力，2006(2)

[5]姚真.余熱發(fā)電技術(shù)改造工程實例[J].華章，2010(16)

2014-06-18

李春翔(1980—)，男，重慶人，工程師，研究方向：建筑電氣。