铝合金电缆与铜电缆的对比(最终版)20110906

1铝合金电缆与铜芯电缆的性能比较1.铝合金电缆与铜芯电缆的性能比较1.1.1导电能力首先可以肯定的说，铝和铜一样在导电方面是性价比高的金属，在北美地区的电力传输链中，高压架空线电力传输电缆100%为铝导体，中压传输电缆99%采用铝导体。由于导体的电导率与导体截面积成反比，在相同载流量下，相同尺寸的铝合金电缆的重量仅为铜电缆的一半，如果按铜的电导率是100%计算，铝合金的电导率约为61.2%，铝合金的比重为2.7t/m³，铜的比重为8.9t/m³。则（8.9/2.7）×（0.612/1）=2，即2㎏的铜的电阻与1㎏铝合金的电阻相当，因此铝合金电缆的截面积是铜电缆的1.5倍时其电气性能相同，又由于铝合金电缆采用特殊的紧压工艺，经过逐层紧压后，导体的填充系数达到95%以上，而铜芯电缆经过一次紧压成型，填充系数一般仅能达到80%,所以其外径仅比铜电缆大1~18㎜，由此可知铝合金电缆在略增大外径的前提下电导率已经完全达到铜芯电缆的导电能力，具体比较结果如下表所示。铝合金电缆与铜芯电缆的重量比较铝合金电缆（㎏/㎞）铜芯电缆（㎏/㎞）电缆规格重量重量扇形缆型号YJHLV224×256861076YJV22-4×16YJHLV224×358541519YJV22-4×25YJHLV224×5011511957YJV22-4×35YJHLV224×7015032759YJV22-4×50YJHLV224×12023323678YJV22-4×70YJHLV224×15028414832YJV22-4×95YJHLV224×18534365906YJV22-4×120YJHLV224×24042917186YJV22-4×150YJHLV224×30052178807YJV22-4×185YJHLV224×400680011268YJV22-4×240在相同的电气性能条件下，铝合金电缆的重量是铜芯电缆的46%~63%2铜芯电缆/铝合金电缆的电气性能比较铜缆线芯截面㎜²90°C铜芯铠装电缆载流量/A,托盘、梯架敷设铜缆电压损失/V·A-1·㎞-1cos=0.8590°C铝合金电缆线芯截面㎜²90°C铝合金电缆载流量/A有孔托盘、梯架敷设铝合金电缆电压损失/V·A-1·㎞-1cos=0.8590°C16992.11251052.07251311.38351221.66351621.01501651.06501970.73701920.86702510.541202910.49953040.421503280.421203530.341853630.371504060.292404590.281854630.253005190.242405460.214006010.213006280.182×1857260.183006280.182×1506560.214007280.152×2409180.144007280.152×1857260.18铝合金电缆和铜、铝电缆性能对照表型号YJV4×150YJLV4×240铝合金电缆4×240材质CuALAL、稀土、Mn、Mg、Ti、CrZn、Fe、Si电缆直径47.2㎜59.87㎜59.1㎜设计使用年限=30年聚乙烯=30年聚乙烯=40年交联聚乙烯给客户提供的是产品（电缆）产品（电缆）系统标准的解决方案：电缆+专用端子+专用安装工具+工程师现场安装指导减少施工难度、降低人力成本铠装非自锁型铠装非自锁型铠装高柔韧性自锁铠装弯曲半径=15d=15d=7d抗疲劳强度优差比铜电缆高25%优于铜电缆柔软性能优差比铜电缆高25%优于铜电缆相同载流量的对比406Amp419Amp418Amp相同等级普通普通低烟无卤、阻燃A级电缆总重量6605（㎏/㎞）4290（㎏/㎞）3545（㎏/㎞）经济性能需要加装外铠、桥架、穿管更多安装时间，和更多的人力需要加外铠、桥架、穿管重量轻、高效安装、无需外铠、无需桥架、节约时间、节约人力电压降0.290.290.29相同3抗拉强度优差优防腐性能优差优反弹性能高高比铜电缆低40%优于铜电缆1.1.2力学性能1.1.2.1更强的柔韧性能铝合金电缆具备比传统铜芯电缆更强的柔韧性能，安装时需要的拉力比铜芯电缆小很多，以3×240㎜²铜芯电缆和3×400㎜²铝合金电缆相同的安装比较安装拉力表，如下图所示。电缆安装时的安装拉力铜电缆/N铝合金电缆/N铜电缆/N铝合金电缆/NA-----B1116666F----E13380A-----C14284F----D16998A-----D814475F----C845490A-----E1031600F-----B1067622A-----F1165860F-----A12016981.1.2.2超强的弯曲性能铝合金电缆安装时的电缆最小弯曲半径大于7倍电缆外径即可，远远优于GB12706的表3“电缆安装时的最小弯曲半径”中的规定。4电缆安装时的最小弯曲半径项目单芯电缆三芯电缆无铠装有铠装无铠装有铠装安装时的电缆最小弯曲半径20D15D15D12D靠近连接盒和终端电缆的最小半径，（但弯曲要小心控制，如采用成型导板）15D12D12D10D1.1.2.3优异的抗反弹性能铝合金电缆的反弹性能比铜芯电缆少40%，在室温条件下将铜芯电缆与铝合金电缆弯曲90度，应力释放后，电缆的平均反弹角度。平均回弹角度（。）导体截面（AWG/KCMIL）1.1.3连接性能铝合金导体的合金成分大大改进了其连接性能，这是它被批准为铝导体材料（ACM）的根本原因。尤其是当导体退火时添加的铁产生了高强度抗蠕变性能，即使在长时间过热时，也能保证连接稳定性。当采用CSA认可的90摄氏度及机械连接器（标志为AL9CU或AL90CU）时，在佐治亚电力公司（GeorgiaPower）0102030405060#4#2#1#2/0#2/0#4/0350500500750铜芯电缆铝合金电缆5提供的实验设施进行连接器实验结果表明，其性能与用同样方式连接的铜导体性能相同。1.1.4抗腐蚀性能腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，从单纯的金属特性看，铝的抗腐蚀性能优于铜。1.1.4.1材质抗腐蚀能力比较国外曾经做过著名的古巴实验，比较铜芯电缆和铝合金电缆在相同环境下的金属流失量情况，可以看到在很多相同的外界条件下，铝合金电缆的流失速度远远小于铜电缆，多数情况下只是铜电缆流失速度的1/10甚至1/100。古巴实验————金属流失（单位g/㎡）铜：农村地区时间/月户外遮阳棚通风的室内封闭的空间627.427.49.83.50.21219.411.51.90.21814.38.61.92.0沿海地区时间/月户外遮阳棚通风的室内65.344.519.81234.654.147.21830.372.433.1城市工业区时间/月户外遮阳棚623.96.81219.88.51815.07.5铝合金：农村地区时间/月户外遮阳棚通风的室内封闭的空间60.31.10.20.4120.31.20.30.3180.20.80.20.3沿海地区时间/月户外遮阳棚通风的室内64.34.82.2123.24.01.66182.23.61.4城市工业区时间/月户外遮阳棚60.71.1120.31.7180.41.8首先，铝在空气中会很快的生成一层厚度约为2×10-4㎜的致密氧化膜，防止内部的金属被进一步的腐蚀。而铜不能生成氧化膜，所以污染物会停留在表面，进一步向里腐蚀，腐蚀一段时间后，雨水冲刷，将氧化物冲走，新的污染物又聚集，重新腐蚀新的金属，而铜没有氧化膜保护，导致铜的氧化很快，金属流失多；其次，由于古巴的气候非常炎热、湿度大、在户外时，铝完全暴露在雨水中，雨水会将污染物和腐蚀物冲走，如果没有雨水将这些污染物带走，这些污染物会与铝长时间接触，污染物一直在腐蚀从而造成了更多的金属流失，所以对于铝来说在户内会比户外腐蚀的更快，但是即使在户内流失更快的情况下，铝的流失量还是远远小于铜的流失量。1.1.4.2提高连接点处的抗腐蚀能力在电缆的应用中，连接点也决定了系统的耐腐蚀能力，连接点处的电化学腐蚀是由不同的电极电位、金属间的不同电阻、电解液的电导率、、阴阳极表面的接触面积（电流密度）和金属的极化特性等因素共同作用的结果。铜和铝（或铝合金）如果直接接触，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。在电力系统中，这种腐蚀会增大接触电阻使接头处发热，是系统安全运行的隐患。欣意铝合金电缆推荐的端子在上海电缆研究所通过了1000次冷热循环测试。另外，镀锡层使得接触面更加细致均匀，增大了接触面积，电流密度更均匀。1.1.4.3特殊情况下抗腐蚀铝合金电缆中加入的稀有金属，在化学性能方面，进一步提高单纯以铝为导体的金属材料耐腐蚀性能，减少了不同金属之间的电位差，因为电位差越大，腐蚀会越严重，如在海洋条件下，其接触电位差不会超过0.1V。加入其他金属元素均是可允许的金属配对，减少由于电位差而引起的接触腐蚀。此外由于外铠使用了硬度高、重量轻、抗腐蚀性能最强的5XXX系列铝合金，更从整体上提高了电缆的抗腐蚀能力。有研究表明，5XXX系列的铝合金在天然海水中，活性氯离子7对其阴极和阳极电化学极化以及腐蚀行为没有明显影响，并可以提高合金的耐电蚀能力。1.1.5环保特性现在高层建筑的火灾发生时，浓烟和毒性气体是火灾中致命的杀手，大量的浓烟吸入体内会造成死亡，吸入微量的浓烟则可能导致昏厥，影响逃生。而以往所用的PVC绝缘恰恰是产生大量有毒气体的根源。铝合金电缆可提供低烟无卤性阻燃电缆，不含卤素，燃烧时的腐蚀性和毒气性较低，产生及少量的烟雾，从而减少了对人体、仪器及设备的损害，有利于发生火灾时的及时救援。成本分析◆材料成本与铜电缆相比，使用具有与铜芯电缆相近电气性能的铝合金电缆可以节省至少20%的材料成本。◆安装成本由于铝合金电缆重量轻、机械强度高、转弯半径小及回弹量小等特点，它具有比铜芯电缆更灵活的安装方式。当电缆数量较少时，可以采用沿墙明敷的方式，只需要电缆卡子等简单的电缆固定材料，即使电缆数量较多，也只需要使用价格较便宜的梯架取代桥架。尤其在垂直安装时优势更为明显。与铜芯电缆相比，节省了空间和桥架的费用。因此可以节省至少30%-40%的安装成本。◆人工成本铝合金电缆轻便和较好的机械性能，使安装灵活轻便，可以大量节约安装电缆的人工成本，缩短安装工期，据统计，使用铝合金电缆可以减少40%的工作日。安徽欣意电缆有限公司附表：铝合金电缆和铜芯电缆的数据对比8YJHLV22-0.6/1kV（4+1）芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆导体标称截面NominalCrossSectionArea绝缘厚度InsulationThickness护套厚度SheathThickness电缆参考外径ReferenceouterDiameter≤电缆参考重量ReferenceWeight导体直流电阻D.C.Resistance≤电缆载流量Current-loadingCapacity试验电压Testvoltage在空气中IntheAir直埋土壤中LayingUnderGroundmm2mmmmmmkg/kmΩ/kmAAKV铜铝合金铜铝合金铜铝合金铜铝合金铜铝合金铜铝合金铜铝合金铜铝合金6100.70.71.81.823.324.35314783.083.08474756563.510160.70.71.81.825.027.07416811.831.91647476773.516250.70.91.81.927.731.011359271.151.20848898973.525350.90.91.91.931.733.5155611120.7270.8681151151261253.535500.91.01.92.134.238.1189613110.5240.6411411501521593.550701.01.12.12.338.843.9251820960.3870.4431721781811833.5701201.11.22.32.644.654.2439