鋁合金電纜在建筑工程中的應用探究

李春翔

(四川國恒建筑設計有限公司，四川 成都 610041)

鋁合金電纜在建筑工程中的應用探究

李春翔

(四川國恒建筑設計有限公司，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，并且在安全性和經濟性方面也彌補了銅電纜的不足，在輕韌和節能方面有較大的優勢。現首先對鋁合金電纜的性能及經濟性進行分析，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用情況，最后對鋁合金電纜應用于建筑工程施工的優缺點進行總結。

鋁合金電纜；銅電纜；建筑工程

0 引言

電力電纜的應用一方面提高了供電的穩定性和可靠性，另一方面對于城市環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用中需要選擇經濟合理的電力電纜，這已經成為建筑工程和輸配電網設計經濟性的重要考察因素。現階段，在電力領域中銅電纜的應用比較廣泛，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，現階段，“以鋁節銅”已為我國電纜工業所重視。其中，我國對加拿大加鋁集團生產的STABILOY合金電纜應用較多，其主要是以鋁為材料，結合其他材料，經過特殊工藝制成，具有穩定可靠、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，經過特殊的生產工藝制成，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定性。起初，鋁合金電纜在北美得到廣泛應用，2007年后進入我國并迅速得到推廣和應用。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 導電率

鋁合金電纜導體的導電率是常規基準材料銅的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體性能，還具有較強的抗腐蝕性。數據調查顯示，加鋁生產的STABILOY電纜在20多年的應用中從未發生故障。

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，鋁合金電纜能適應各種惡劣的環境。

1.6 環保

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生的毒性、煙霧也很少，對人體、儀器設備的危害更小，所以在發生意外火災時能加快救援速度及效率。

2 鋁合金電纜的經濟性

電纜工程全壽命周期經濟管理是指，在確保電纜穩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容包含設備購買、施工安裝、運行維護以及改造和報廢等過程中產生的總費用之和。

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定可靠的性能，因此其經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省30%。

3 多芯非鎧裝電纜

多芯非鎧裝電纜的截面規格為16～400 mm2不等，一般應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、供電設備中發揮重要作用。加鋁非鎧裝電纜是采用STABILOY導體進行制造，線芯是ASTM B級壓緊絞股型，達到GB/T1838.3—2001的阻燃C級標準。STABILOY導體完全符合CSA C22.2 No.38關于ACM合金導體的標準，也達到了GB12706.1及IEC60502.1最新版的各項標準要求。加鋁非鎧裝電纜采用的是工作溫度為90 ℃的交聯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構，和傳統的銅電纜相比較而言，鋁合金電纜更像是結合了金屬導管和電纜，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節，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的難度大大降低，節省了人力成本，減小了由于電纜過重而導致的本體損傷的風險。

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，和常規銅電纜的彎曲要求相比要更有優勢，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

建筑物發生意外火災，會產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。加鋁世德所產鎧裝鋁合金電纜符合設計規范和要求，絕緣材料是低煙無鹵的XLPE(交聯聚乙烯)材料，再配合自鎖型鎧裝結構，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。對比燃燒試驗數據發現，鎧裝鋁合金電纜烘火40 min炭化長度僅為0.15 m，遠遠低于國家標準。

5 鋁合金電纜應用于建筑工程施工的優缺點

現結合某采用加鋁集團生產的鋁合金電纜的工程案例對鋁合金電纜的優缺點進行總結：

5.1 優點

(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調造成一定困難。

6 結語

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

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2014-06-18

李春翔(1980—)，男，重慶人，工程師，研究方向：建筑電氣。