林斌 何世杰

摘 要：本文通過分析稀土鋁合金電纜良好的機(jī)械性能和電氣性能，總結(jié)稀土鋁合金電纜在火力發(fā)電廠應(yīng)用中的特點(diǎn)，提出火力發(fā)電廠建設(shè)中可以采用部分稀土鋁合金電纜替代銅芯電纜的思路，為稀土鋁合金電纜更廣泛的應(yīng)用提供理論和實(shí)踐建議。

關(guān)鍵詞：電纜；稀土鋁合金；火力發(fā)電廠

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.135

隨著我國能源電力及基礎(chǔ)設(shè)施的高速發(fā)展，我國電纜年產(chǎn)值已突破萬億，由于國家銅資源緊缺，儲(chǔ)量不超過4000萬噸，而年消耗量卻達(dá)600萬噸。中國鋁資源儲(chǔ)量約27億噸，儲(chǔ)量極其豐富。在銅價(jià)劇烈波動(dòng)的今日，稀土鋁合金電纜體現(xiàn)出更好的價(jià)格穩(wěn)定性，稀土鋁合金電纜能達(dá)到銅纜相同的功能，而成本約為銅纜的65～70%，能夠更好地控制建設(shè)項(xiàng)目電纜采購成本。在國外，稀土鋁合金等新型線纜已經(jīng)穩(wěn)定使用了40多年，而稀土鋁合金電纜最為適合的市場則是對性價(jià)比有較高要求的發(fā)展中國家和中等發(fā)達(dá)國家。

在火力發(fā)電廠中大力推廣稀土鋁合金電纜，促進(jìn)“以鋁代銅”[1]，其意義深遠(yuǎn)?；鹆Πl(fā)電廠建設(shè)需電力電纜量巨大，如能部分或全部采用稀土鋁合金電纜，不僅能大量節(jié)約銅資源，且能大大降低建設(shè)成本，具有極其重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 稀土鋁合金電纜的機(jī)械性能[2]

1.1 高延伸

伸長率是導(dǎo)體機(jī)械性能重要指標(biāo)，是關(guān)系產(chǎn)品優(yōu)劣和能承受外力大小的重要標(biāo)志。也是電纜導(dǎo)體檢驗(yàn)的一個(gè)重要指標(biāo)。銅導(dǎo)體的延伸率為25%，稀土鋁合金導(dǎo)體經(jīng)退火處理后的延伸率能達(dá)到30%，該項(xiàng)參數(shù)是稀土鋁合金電纜能取代銅纜的重要指標(biāo)。

1.2 強(qiáng)柔韌

扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)主要檢驗(yàn)金屬線材的韌性。韌性愈好，能承受的扭轉(zhuǎn)的次數(shù)愈多。普通鋁材的一個(gè)重要缺點(diǎn)是脆性大，在安裝時(shí)只要幾次一定角度的扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生裂紋，甚至折斷。導(dǎo)體上的裂紋會(huì)增加接觸電阻，是出現(xiàn)事故的重要原因。使用稀土鋁合金導(dǎo)體，由于它的韌性好，不會(huì)產(chǎn)生裂紋，有效降低了安裝及運(yùn)行中發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 易彎曲

彎曲試驗(yàn)主要檢驗(yàn)金屬的抗彎曲性能。材質(zhì)不均或脆性的材料，彎曲性能差。銅纜的彎曲半徑是10～20倍電纜直徑，鋁合金電纜的彎曲半徑最小為7倍電纜直徑，使用鋁合金電纜對安裝環(huán)境的要求降低了，一些狹小空間的安裝變得容易，減小了安裝成本，更易于敷設(shè)。

1.4 低反彈

在常溫條件下，將銅纜和鋁合金電纜彎曲一個(gè)很小的角度，應(yīng)力釋放后，稀土鋁合金電纜反彈角度非常小，而銅纜回彈很厲害。由于稀土鋁合金電纜無記憶效應(yīng)，所以反彈性能優(yōu)于銅芯電纜，比銅纜要低40%左右。接線端子壓接完成后，稀土鋁合金電纜基本處于應(yīng)力釋放狀態(tài)，更有利于連接的穩(wěn)定，而銅纜處于較大應(yīng)力狀態(tài)，長期運(yùn)行不利于連接的穩(wěn)定。

1.5 抗蠕變

鋁芯電纜的一個(gè)重要缺陷是抗蠕變性很差，接頭容易松動(dòng)、變形，導(dǎo)致線路接觸不好，常常發(fā)生打火，會(huì)引起線路和設(shè)備的故障甚至事故。稀土鋁合金導(dǎo)體中合金元素改變了鋁的特性，再經(jīng)過特殊的工藝處理，抗蠕變性與壓緊性提高了300%，避免了由于蠕變引起的松馳問題。

2 稀土鋁合金電纜的電氣性能

2.1 電導(dǎo)率

稀土鋁合金導(dǎo)體的電導(dǎo)率介與純鋁和銅之間，比銅差，比鋁略優(yōu)。選擇用稀土鋁合金電纜時(shí)，要在銅芯導(dǎo)體截面的基礎(chǔ)上放大1.5倍，這時(shí)稀土鋁合金電纜的電氣性能與相對應(yīng)的銅芯電纜一致，如導(dǎo)體的載流量、電阻、電壓降和銅導(dǎo)體是一致的。

2.2 渦流

鋁合金帶聯(lián)鎖鎧裝電纜由于鎧裝采用非磁性材料，所以即使存在三相不均衡電流也不會(huì)產(chǎn)生渦流，可有效降低線路的損耗。

2.3 電纜截面積

雖然稀土鋁合金電纜相對于銅芯電纜增加了一些截面，但由于稀土鋁合金導(dǎo)體采用的是分層緊壓絞合技術(shù)，其導(dǎo)體的緊壓系數(shù)可以達(dá)到0.93，而銅導(dǎo)體的的緊壓系數(shù)一般只能達(dá)到0.80，所以外徑僅在銅纜的基礎(chǔ)上增加約1～10%。由于外徑增加只是在一個(gè)很小的范圍，使得安裝時(shí)一般可不考慮電纜外徑因素的影響。在選擇穿管時(shí)，一般會(huì)放大1.5倍的電纜外徑，而稀土鋁合金電纜相對于同等載流量的銅纜外徑增大不多，所以一般直接替換即可。稀土鋁合金電纜和銅纜相比，在載流量相同的情況下，重量將近減輕一半，對于電纜橋架來說，實(shí)際載荷大幅降低。

3 稀土鋁合金電纜在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

由于火力發(fā)電廠中電纜使用量大，主廠房采用側(cè)煤倉方案時(shí)，主廠房電氣盤柜在主廠房分散、敞開布置，電氣通道布置分散，大量采用稀土鋁合金電纜后引起通道所占空間增大問題不明顯。如果主廠房布置采用常規(guī)的前煤倉、單框架結(jié)構(gòu)，主廠房電氣盤柜集中布置，可能導(dǎo)致架空橋架充裕度過高，需要在橋架規(guī)劃時(shí)，適當(dāng)考慮增加橋架空間。

由于鋁合金電纜截面增大，導(dǎo)致電纜接頭增大，與現(xiàn)有電機(jī)等設(shè)備連接時(shí)可能會(huì)由于空間有限而無法連接，因此在采購訂貨時(shí)，需與制造廠溝通，適當(dāng)增大接線盒電纜進(jìn)線孔。

4 結(jié)論

稀土鋁合金電纜具有其獨(dú)特的優(yōu)勢和特性，作為新型材料在火力發(fā)電廠中可以部分替代銅芯電纜，降低建設(shè)成本，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。同時(shí)，在火力發(fā)電廠應(yīng)用時(shí)，應(yīng)充分觀察和總結(jié)稀土鋁合金電纜長期運(yùn)行特性，為稀土鋁合金電纜在火力發(fā)電廠中廣泛應(yīng)用總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳焱.張鞍生.鋁合金電纜的應(yīng)用及市場分析[J].稀有金屬與硬質(zhì)合金，2016.

[2]黃斯平.淺談鋁合金電纜的特性及在我國的發(fā)展趨勢[J].電子制作，2014.

作者簡介：林斌（1962-），男，福建人，本科，工程師，研究方向：發(fā)電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)。