鋁合金電纜在建筑工程中的應(yīng)用-建筑電氣2010.5

建毿電乞。
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2口1口年第5期f ELECTRICITY
鋁合金電纜在建筑工程中的應(yīng)用
杜毅威(中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司，成都市610081)
Application ofAluminum Alloy Cables in ConstructionEngineering
Du Yiwei(ChinaSouthwest Architectural Designand ResearchInstitute CORP．LTD，Chengdu 610081，China)
Abstract By introducing the performance of EC 的l，55)，加之當時銅、鋁價格差別不大，銅導(dǎo)體在
grade aluminum cable，and by performance comparing 電氣、機械、耐久等性能方面的諸多優(yōu)越性．在應(yīng)用
with copper cable，it is put forward to use Muminum 上就逐漸變成了以銅為主；到了90年代以后．多項
instead of copper，and promote the application of 國家標準、規(guī)范也要求在民用建筑中采用銅線纜．鋁
aluminum cables in constructionengineering． 導(dǎo)體基本就沒有采用了。但實際上國家標準《電力工
Key words Cable EC grade aluminum alloy 程電纜設(shè)計規(guī)范》(GB 50217—2007)3．1條“電纜
Electrical conductivity Connection performance Low- 導(dǎo)體材質(zhì)”中并沒有排除鋁導(dǎo)體的使用。
smoke non．halogen Class Aflame retardant 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展．高質(zhì)量、高科技含量的鋁
材被開發(fā)出來．加之全球貧銅富鋁的資源現(xiàn)狀．銅
摘要通過對電工級鋁合金電纜的性能介紹及 價目前已是鋁價的3倍以上(銅約6萬元／噸．鋁約
與銅電纜的性能對比，提出以“鋁”代銅。推廣鋁合 1．7萬元／噸)．以“鋁”代銅又成為自然的選擇，當
金電纜在建筑工程中的應(yīng)用。 然此“鋁”已非彼鋁．
關(guān)鍵詞 電纜電工級鋁合金 電導(dǎo)率連接性 國外在鋁質(zhì)導(dǎo)體的研究和應(yīng)用方面．早在40年
能低煙無鹵 阻燃A級 前就率先開發(fā)出了AA8000系列電工級鋁合金作為導(dǎo)
體材料。美國《國家電氣規(guī)范》NEC 2008版310．14
規(guī)定：8 AWG、10AWG、12 AWG截面(相當于國
1 引言
內(nèi)8．37mm2、5．26mm2、3．332mm2)的實心導(dǎo)體應(yīng)
2009年11月．筆者有幸受邀參加了加拿大鋁業(yè) 由AA 8000系列電工級鋁合金材料制造：絞合型導(dǎo)
集團在中國的第一家鋁合金電纜生產(chǎn)基地“加鋁(天 體從8 AWG到1000kcmil(相當于國內(nèi)506．7mm2)
津)鋁合金產(chǎn)品有限公司”的開業(yè)典禮．參觀了鋁合 也應(yīng)由AA8000系列電工級鋁合金導(dǎo)體材料制造。
金電纜生產(chǎn)線，感觸頗深。自上世紀70年代開始． STABILOY就是加鋁為工業(yè)與民用建筑低壓配電應(yīng)用
鋁合金電纜在國外工業(yè)與民用建筑中已開始大量使 線纜而特別開發(fā)的電工級鋁合金AA8030導(dǎo)體。
用．而目前我國作為鋁資源豐富和銅資源匱乏的大
2鋁合金電纜導(dǎo)體性能
國，在很多建筑場所卻限制了鋁制電纜的使用。加鋁
天津工廠的投產(chǎn)。為鋁合金電纜的推廣應(yīng)用．為我國 2．1 銅、鋁、AA8030鋁合金特性(見表1、表2)
鋁資源有效利用提供了有利條件． 從表1、表2中可以看出。硬態(tài)純鋁的伸長率很
我國在上世紀50～70年代．銅作為稀缺戰(zhàn)略資 低。表現(xiàn)在電纜應(yīng)用上就是其柔韌性很差。在反復(fù)
源．工業(yè)與民用電氣應(yīng)用方面的國策就是“以鋁代 彎折時容易損傷或折斷．因此很多重要的易燃易爆
銅”．銅質(zhì)線纜不可能在民用建筑中使用：到80年代 場所限制硬態(tài)純鋁的應(yīng)用。
中期．鋁質(zhì)線纜在使用中的問題暴露出來。尤其是鋁 軟態(tài)純鋁的伸長率比硬態(tài)純鋁大幅提高．但是其
導(dǎo)線接頭氧化引發(fā)多起火災(zāi)(據(jù)美國消費品安全委員 屈服強度只有銅的一半?？谷渥冃院懿?。安裝一段時
會CPSC統(tǒng)計的火災(zāi)事故率．銅導(dǎo)體電線電纜只占鋁 間后，連接處容易松弛，造成接觸電阻增大，形成線
l
42
M——a—．y——．2——0——1—0．、——．V——o—l—．．2。。9．—．．N．，．o．．．一5
一、、表1銅、鋁、鋁合金的金屬物理特性對比 2．4熱膨脹系數(shù)及連接性能
TAb．1 Comparisonofmetalphysics properties ofcopper．a(chǎn)luminum and
鋁的熱嘭脹系數(shù)比銅略高．比銅膨脹
aluminum alloy
或收縮都要大一些．因此銅鋁連接問題是
電T銅(Cu) 電丁鋁(AI)
AA8030
導(dǎo)體特性 電丁鋁合金 電氣工程中常遇到的問題。銅和鋁(或鋁合
軟態(tài) 硬態(tài) 軟態(tài)
金)如果直接搭接．之間存在著1．997V
密度(g／mm3) 8．89 2．7 2．7 2．7
的電位差．在潮濕的空氣環(huán)境中會發(fā)生電
熔點(℃) l083 660 660 660
化學(xué)腐蝕．在電氣應(yīng)用上這種腐蝕會增大
熔解熱(J) 5l 95 95 95
接觸電阻．使接頭處發(fā)熱．造成系統(tǒng)安全
物
理
線膨脹系數(shù) 17X10—6 23×10—6 23×10—6 23×lO“
運行隱患。另外．銅和鋁(或鋁合金)的
性 電阻率(n·mln2／m) O．017241 0．028264 0．028 264 0．0279
能 膨脹系數(shù)不同．如果采用剛性連接會造成
電阻溫度系數(shù)
0．003 93 O．00403 0．00403 0．00403
(0～100℃)(1／℃) 金屬疲勞．長時間使用會造成連接處松
電導(dǎo)率％IACS(20℃) 100 6l 61 61．8 弛。也會增加接觸電阻。
標準電極電位(V) +0．337 —1．66 一1．66 一1．66
解決這些問題主要用以下方法：一是
地殼中儲螢 <0．0l％ 8％ 8％ 8％ 采用鍍錫．用銅排鍍錫和鋁端子鍍錫來解
電纜彎曲半徑 15D 15D 15D 7D 決銅鋁過渡問題．已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于電力
表2銅、鋁、鋁合金的金屬力學(xué)特性對比 行業(yè)．被證明是安全可靠的：二是采用特
Tab．2 Comparisonofmetalmechanical propertiesofcopper．a(chǎn)luminumand 制的過渡墊片．這種墊片介于銅鋁之間，
aluminum alloy
有效地防止銅鋁直接接觸帶來的腐蝕問
電工銅(Cu) 電工鋁(AI)
力學(xué)特性 AA8030 題：三是涂抹抗氧化劑，當用電設(shè)備的銅
軟態(tài) 硬態(tài) 軟態(tài) 電工鋁合金
觸頭沒有鍍錫．而鋁端子也沒有鍍錫時，
抗拉強度(MPa) 220～270 150～210 70．110 113．8
可以采用涂抹抗氧化劑的方法．抗氧化劑
屈服強度(MPa) 60～80 120一170 20。30 53．9
介于銅鋁之間．可有效防止電解質(zhì)的進
伸長率(％) 30—45 O．5～2．O 23—25 30
入。避免電化學(xué)腐蝕：四是使用銅鋁過渡
注：部分數(shù)據(jù)摘自參考文獻tlj。
端子．由于和鋁合金電纜相連接的端子部
路安全運行的隱患。 分為鋁．與電氣匯流排連接的部分是銅．使用銅鋁過
STABILOY合金克服了純鋁的問題．機械性能與 渡端子可以消除電化學(xué)腐蝕以及熱膨脹系數(shù)的問題。
銅基本接近。尤其是安裝和連接穩(wěn)定性很高．經(jīng)過國 采用以上第一、三種方法接線時。需要加裝碟形
外近40年的運行驗證，是一種安全、可靠、經(jīng)濟的 墊片來吸收銅／鋁膨脹系數(shù)不同帶來的連接處松弛．
導(dǎo)體。 用扭力扳手擰緊螺栓后．無需對整個連接系統(tǒng)再進行
2．2電導(dǎo)率 維修和二次擰緊。
用相同規(guī)格的電纜作比較．STABILOY導(dǎo)體的電 2。5防腐性能
導(dǎo)率是銅的61％．在滿足相同導(dǎo)電性能的前提下 ·鋁特有的防腐性能來自鋁表面與空氣接觸自然形
(比銅纜截面大1。2個等級或1．5倍的銅纜外徑)。 成的氧化層．這種氧化層能耐受多種腐蝕。堿性土壤
STABILOY線纜的重量只有相同載流量銅纜的一半。 和某些類型的酸性土壤環(huán)境對鋁有較大的腐蝕性．所

內(nèi)容描述： 《鋁合金電纜在建筑工程中的應(yīng)用 - 建筑電氣 2010年第5期》 這篇文章詳細探討了鋁合金電纜在建筑工程領(lǐng)域的最新應(yīng)用和發(fā)展趨勢。隨著科技的進步和環(huán)保理念的日益提升，鋁合金電纜憑借其諸多優(yōu)勢逐漸成為建筑電氣工程中備受關(guān)注的新型導(dǎo)電材料。鋁合金電纜具有重量輕、耐腐蝕、機械強度高、熱膨脹系數(shù)低、電阻率小、防火性能良好以及易于加工等特性，特別適合于高層建筑、機場、軌道交通、商業(yè)綜合體等對電力傳輸安全性、可靠性和節(jié)能環(huán)保要求較高的場合。 文章深入剖析了鋁合金電纜在建筑工程中的具體應(yīng)用場景，如電線管路敷設(shè)、動力照明系統(tǒng)、消防報警與應(yīng)急電源系統(tǒng)、智能化建筑的弱電系統(tǒng)等方面的應(yīng)用實例，并對其施工工藝、連接技術(shù)、維護保養(yǎng)及安全注意事項進行了詳細介紹。此外，還對比分析了鋁合金電纜與傳統(tǒng)銅質(zhì)電纜在成本、使用壽命、環(huán)境適應(yīng)性等方面的優(yōu)劣，以期為建筑電氣設(shè)計人員和施工人員提供全面而實用的技術(shù)參考依據(jù)，推動鋁合金電纜在建筑工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用與發(fā)展。