呂曉卓

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司）

淺談鋁合金電力電纜在民用建筑中的應(yīng)用

呂曉卓

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司）

在民用建筑電纜選型過程中，除應(yīng)當(dāng)充分考察電力電纜的電氣性能外，還要注重電纜的機(jī)械性能以及附加功能。本文將從導(dǎo)體材料、電纜本體等方面進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上淺談一下鋁合金電力電纜在民用建筑中的應(yīng)用，以供參考。

民用建筑；鋁合金電力電纜；機(jī)械性能

前言

電纜是人類生產(chǎn)生活過程中不可或缺的一部分，電氣設(shè)備的運(yùn)行需要借助電纜供電來實(shí)現(xiàn)，其中包括信號電纜、控制電纜等類型。電線是由絕緣體、芯線兩部分構(gòu)成，其中芯線是電流傳導(dǎo)的導(dǎo)體，絕緣體保證其絕緣性能。電纜是圓形、多芯線并排扁形，電梯電纜比較典型。

由于電纜是民用建筑電氣工程施工建設(shè)過程中的重要組成部分，因此加強(qiáng)對民用建筑電纜選型問題研究，具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1　導(dǎo)體材料分析

目前民用建筑市場上的主要電纜導(dǎo)體有兩種材質(zhì)，一種是銅質(zhì)材料、另一種是鋁質(zhì)材料。通常情況下，普遍認(rèn)為較之于銅導(dǎo)體而言，鋁導(dǎo)體電阻率相對較大，選用鋁作為電纜電纜導(dǎo)體材料為宜，事實(shí)上該種觀點(diǎn)理論依據(jù)不足。

對于銅導(dǎo)線而言，其導(dǎo)熱性、耐腐蝕性以及導(dǎo)電性比鋁不易焊接，其熔點(diǎn)比較低、而且容易氧化，但是其重量比較輕，而且具有價(jià)格優(yōu)勢。從抗氧化、導(dǎo)電性方面來看，在銅線外鍍上一層銀，可有效提高其抗氧化性。電力傳輸過程中產(chǎn)生的能量損失，主要取決于導(dǎo)體本身的電阻而非電阻率。早在20世紀(jì)60年代，國內(nèi)在民用建筑電纜選型過程中以鋁代銅，鋁芯電纜被廣泛應(yīng)用在民用建筑工程施工建設(shè)過程中，無論高壓輸電線，還是居民入戶線，均采用的是鋁芯材質(zhì)。以《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50217）為基礎(chǔ)，實(shí)際應(yīng)用過程中，鋁線的機(jī)械強(qiáng)度非常的差，而且很容易被折斷，如果長期使用，必然會導(dǎo)致鋁線脆化，對運(yùn)維管理非常不利。對于早期居民入戶鋁線而言，其截面相對較小，無法滿足快速增長的用電需求，新購置的銅線與鋁線直接擰起來；潮濕空氣環(huán)境條件下，通常會出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，以致于接觸電阻變得非常的大，長此以往必然會出現(xiàn)短路、或者斷路現(xiàn)象；原來的電線絕緣材料相對較差，而且熔點(diǎn)也比較低，以致于火災(zāi)發(fā)生概率增大。經(jīng)過長期的分析研究發(fā)現(xiàn)，之所以會發(fā)生火災(zāi)問題，主要是因?yàn)閷?dǎo)體材料、連接點(diǎn)位置處理不當(dāng)造成的。對于民用建筑導(dǎo)體而言，采用的是硬態(tài)純鋁，機(jī)械式連接過程中，因壓力作用、長期應(yīng)用，會導(dǎo)致不可逆形變，通常又稱為是“蠕變”。在發(fā)生蠕變以后，原壓緊力明顯不足，而且因接觸點(diǎn)壓力減小而導(dǎo)致接觸電阻增大，電流流經(jīng)此處會導(dǎo)致接頭過熱，若不定期對其進(jìn)行維修，則發(fā)生事故的可能性就會增大。通過對鋁的分析和改性認(rèn)識可知，較之于硬態(tài)純鋁，鋁合金（在鋁中加入銅、鐵、鎂、硅、鋅、硼等合金元素）的抗拉強(qiáng)度更高一些，而且屈服強(qiáng)度達(dá)到了300%、伸長率增加了20倍，分別如圖1～2所示。

較之于銅芯而言，鋁合金導(dǎo)線在截面、長度相同的情況下，銅的導(dǎo)電率為61.8%、載流量為79%。以電纜截面規(guī)格分布情況來看，鋁合金電纜截面增大至1.5倍以后，載流量、電壓降等電氣參數(shù)，基本上與銅纜相一致。由此可見，民用建筑電纜選型時，其導(dǎo)體以AA8000型鋁合金為宜。

2　電纜本體分析

在民用建筑電纜選型過程中，除需要充分考察電氣本身的性能外，還要考察其機(jī)械性能以及附加功能，具體分析如下：

2.1電纜的機(jī)械性能

較之于傳統(tǒng)的銅質(zhì)電纜，鋁合金電纜將金屬導(dǎo)管、電纜有機(jī)地集成起來。在實(shí)際操作過程中，實(shí)際應(yīng)用過程中穿管工序省略了；建筑電氣設(shè)計(jì)明敷過程中，不用橋架、降低了成本和造價(jià)，為總包方縮短了施工工期，不僅節(jié)約了鋼材，而且還減少能源浪費(fèi)。鋁與銅相比，其密度僅為后者的1/3，在載流量相同的情況下，鋁合金電纜要比銅纜的重量輕1/2。在民用建筑尤其是高層民用建筑電氣工程施工建設(shè)過程中，如果選用鋁質(zhì)電纜，則電纜垂直敷設(shè)的難度以及工作量就會明顯降低，既減輕了工人的施工勞動強(qiáng)度，又縮短了工期。

以自鎖型鎧裝為例，其促使電纜更易彎曲，一般情況下鎧裝電纜彎曲半徑可達(dá)到電纜外徑的7倍，而銅纜的彎曲半徑一般為10～20倍外徑。從實(shí)踐來看，如此小的彎曲半徑可以使民用建筑內(nèi)部布線更加的方便，而且轉(zhuǎn)彎也更加的靈活，些舊建筑改造、空間狹窄的民用建筑電氣工程施工過程中，應(yīng)用優(yōu)勢更加的顯著。鎧裝外線電纜，能夠很容易繞開障礙物，而且較小彎曲半徑使建筑電氣施工變得更加容易，節(jié)省電纜。

2.2電纜阻燃性能

民用建筑火災(zāi)發(fā)生以后，最致命的殺手是濃煙，大量濃煙可能會導(dǎo)致受災(zāi)者死亡，少量吸入濃煙會造成昏厥。目前市場上的鎧裝鋁合金電纜絕緣，主要采用的是交聯(lián)聚乙烯材料，加之獨(dú)特的自鎖型鎧裝結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)出低煙、阻燃優(yōu)勢。鋁合金鎧裝具有較好的散熱性，其性比PVC材質(zhì)的護(hù)套要好，散熱效果非常的好。由于鋁合金電纜阻燃性能非常的好，因此火焰撤走很快就會熄滅。鋁的熔點(diǎn)為660℃，一般火災(zāi)場溫度在800～1000℃左右，因此當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，需要連續(xù)供電和信號傳輸?shù)南谰€路不宜選用鋁合金電纜。

圖1　屈服強(qiáng)度對比示意圖

圖2　伸長率對比示意圖

2.3電纜節(jié)能環(huán)保

節(jié)能環(huán)保是全面推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整、增長方式轉(zhuǎn)變的必由之路，同時也是資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設(shè)的必然選擇。電纜線選型過程中，采用鋁合金材料，在相同載流量條件下，電纜重量僅為銅材質(zhì)電纜的一半，而且運(yùn)輸、施工安裝時的碳排放量非常的小。以AC90型電纜為例，其敷設(shè)過程中不用鋼管、橋架，可以有效節(jié)約鋼材。同時，鋁合金也有非常高的回收率，其中再生鋁是一種環(huán)保、節(jié)能型產(chǎn)業(yè)，而且再生鋁的能耗僅為電解鋁的大約5%左右；再生銅的能耗，一般為冶煉銅的大約18%左右。在民用建筑電纜選型過程中，以鋁合金材質(zhì)的電纜為宜，這主要是因?yàn)殇X合金電纜既有高效的節(jié)能環(huán)保性，又有非常好的應(yīng)用效果。

3　結(jié)語

總而言之，在電纜選型和應(yīng)用過程中，采用金屬鎧裝鋁合金電纜，可以有效地彌補(bǔ)純鋁、銅電纜之不足，在建筑電氣性能能夠達(dá)到銅纜要求的基礎(chǔ)上，更輕便、柔韌以及節(jié)能，并具有較好的機(jī)械性能，尤其是其經(jīng)濟(jì)性、安全性，優(yōu)于銅質(zhì)電纜。實(shí)踐中，利用國內(nèi)豐富的鋁資源生產(chǎn)鋁合金電纜，可以有效滿足工民建配電需要，這符合科學(xué)發(fā)展的要求，也有利于國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

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TM247

A

1673-0038（2015）32-0138-02

2015-6-10

呂曉卓（1985-），男，中級工程師，本科，主要從事電氣設(shè)計(jì)工作。