淺談鋁合金電力電纜在民用建筑中的應用

呂曉卓

（廣東省電信規劃設計院有限公司）

淺談鋁合金電力電纜在民用建筑中的應用

呂曉卓

（廣東省電信規劃設計院有限公司）

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

民用建筑；鋁合金電力電纜；機械性能

前言

電纜是人類生產生活過程中不可或缺的一部分，電氣設備的運行需要借助電纜供電來實現，其中包括信號電纜、控制電纜等類型。電線是由絕緣體、芯線兩部分構成，其中芯線是電流傳導的導體，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過程中的重要組成部分，因此加強對民用建筑電纜選型問題研究，具有非常重大的現實意義。

1　導體材料分析

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

對于銅導線而言，其導熱性、耐腐蝕性以及導電性比鋁不易焊接，其熔點比較低、而且容易氧化，但是其重量比較輕，而且具有價格優勢。從抗氧化、導電性方面來看，在銅線外鍍上一層銀，可有效提高其抗氧化性。電力傳輸過程中產生的能量損失，主要取決于導體本身的電阻而非電阻率。早在20世紀60年代，國內在民用建筑電纜選型過程中以鋁代銅，鋁芯電纜被廣泛應用在民用建筑工程施工建設過程中，無論高壓輸電線，還是居民入戶線，均采用的是鋁芯材質。以《電力工程電纜設計規范》（GB50217）為基礎，實際應用過程中，鋁線的機械強度非常的差，而且很容易被折斷，如果長期使用，必然會導致鋁線脆化，對運維管理非常不利。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；潮濕空氣環境條件下，通常會出現電化學腐蝕現象，以致于接觸電阻變得非常的大，長此以往必然會出現短路、或者斷路現象；原來的電線絕緣材料相對較差，而且熔點也比較低，以致于火災發生概率增大。經過長期的分析研究發現，之所以會發生火災問題，主要是因為導體材料、連接點位置處理不當造成的。對于民用建筑導體而言，采用的是硬態純鋁，機械式連接過程中，因壓力作用、長期應用，會導致不可逆形變，通常又稱為是“蠕變”。在發生蠕變以后，原壓緊力明顯不足，而且因接觸點壓力減小而導致接觸電阻增大，電流流經此處會導致接頭過熱，若不定期對其進行維修，則發生事故的可能性就會增大。通過對鋁的分析和改性認識可知，較之于硬態純鋁，鋁合金（在鋁中加入銅、鐵、鎂、硅、鋅、硼等合金元素）的抗拉強度更高一些，而且屈服強度達到了300%、伸長率增加了20倍，分別如圖1～2所示。

較之于銅芯而言，鋁合金導線在截面、長度相同的情況下，銅的導電率為61.8%、載流量為79%。以電纜截面規格分布情況來看，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，基本上與銅纜相一致。由此可見，民用建筑電纜選型時，其導體以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，還要考察其機械性能以及附加功能，具體分析如下：

2.1電纜的機械性能

較之于傳統的銅質電纜，鋁合金電纜將金屬導管、電纜有機地集成起來。在實際操作過程中，實際應用過程中穿管工序省略了；建筑電氣設計明敷過程中，不用橋架、降低了成本和造價，為總包方縮短了施工工期，不僅節約了鋼材，而且還減少能源浪費。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過程中，如果選用鋁質電纜，則電纜垂直敷設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。從實踐來看，如此小的彎曲半徑可以使民用建筑內部布線更加的方便，而且轉彎也更加的靈活，些舊建筑改造、空間狹窄的民用建筑電氣工程施工過程中，應用優勢更加的顯著。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，節省電纜。

2.2電纜阻燃性能

民用建筑火災發生以后，最致命的殺手是濃煙，大量濃煙可能會導致受災者死亡，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，主要采用的是交聯聚乙烯材料，加之獨特的自鎖型鎧裝結構，體現出低煙、阻燃優勢。鋁合金鎧裝具有較好的散熱性，其性比PVC材質的護套要好，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。鋁的熔點為660℃，一般火災場溫度在800～1000℃左右，因此當發生火災時，需要連續供電和信號傳輸的消防線路不宜選用鋁合金電纜。

圖1　屈服強度對比示意圖

圖2　伸長率對比示意圖

2.3電纜節能環保

節能環保是全面推進經濟結構優化調整、增長方式轉變的必由之路，同時也是資源節約型和環境友好型社會建設的必然選擇。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電纜的一半，而且運輸、施工安裝時的碳排放量非常的小。以AC90型電纜為例，其敷設過程中不用鋼管、橋架，可以有效節約鋼材。同時，鋁合金也有非常高的回收率，其中再生鋁是一種環保、節能型產業，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，以鋁合金材質的電纜為宜，這主要是因為鋁合金電纜既有高效的節能環保性，又有非常好的應用效果。

3　結語

總而言之，在電纜選型和應用過程中，采用金屬鎧裝鋁合金電纜，可以有效地彌補純鋁、銅電纜之不足，在建筑電氣性能能夠達到銅纜要求的基礎上，更輕便、柔韌以及節能，并具有較好的機械性能，尤其是其經濟性、安全性，優于銅質電纜。實踐中，利用國內豐富的鋁資源生產鋁合金電纜，可以有效滿足工民建配電需要，這符合科學發展的要求，也有利于國民經濟的可持續發展。

[1]杜毅威.鋁合金電纜在建筑工程中的應用[J].建筑電氣，2010（05）.

[2]杜景朗.10kV電力電纜選型和敷設施工中的問題分析[J].電子世界，2014（02）.

[3]楊超，陳秋紅.低壓銅包鋁及銅芯、鋁芯電纜選型方案比較[J].湖北電力，2010（02）.

[4]陶波.鋁芯電纜應用的技術選型方法[J].電氣技術，2014（08）.

TM247

A

1673-0038（2015）32-0138-02

2015-6-10

呂曉卓（1985-），男，中級工程師，本科，主要從事電氣設計工作。