(1) 铝合金电缆的导电性较差。
铝合金电缆导电率只有铜电缆的61%。相同电缆截面下,偏大的电阻必然造成线损偏高,降低能源利用效率。相同载流量条件下,铝合金电缆电阻率总是略大于铜电缆(见表1)。以负荷电流380A,年利用小时数4500h,运行寿命30年为例,铜电缆截面若采用150mm2,则铝合金电缆截面需240mm2,两者的电阻率分别是0.148Ω/km和0.150Ω/km,年能耗为288495kwh/km和292410kwh/km,全寿命周期内两者能耗差为117450kwh/km〔3〕。显然全寿命周期内铝合金电缆的损耗偏大,背离国家“节能减排”的发展方向。
表1 三种电缆电阻率对比
电缆类型 性能参数 | 8000系铝合金 | 铝芯 | 铜芯 | ||
抗拉强度 | 标准值 | ≥Mpa | 98~159 | 125~205 | 220~270 |
典型值 | ≥Mpa | 110 | 160 | 240 | |
z.ui大允许牵引强度 | ≥Mpa | 28 | 40 | 70 |
(4)铝合金电缆耐腐蚀性能弱。
电缆导体的腐蚀主要是金属电化学腐蚀,即在金属表面发生原电池或杂散电流干扰引起的电解电池作用。铝合金电缆在生产工艺中为了改善抗蠕变性能加入了镁、铜、锌、硅等元素,并增加热处理工序。由于电缆运行工况复杂,在含有电解质的环境中,电极电位更低的铝与其他加入的金属元素存在电极差,从而形成电流通路,发生孔蚀和裂隙腐蚀等电化学现象。铝合金电缆热处理工艺还容易造成导体表面物理状态不均匀,增加电化学腐蚀的可能,继而发生应力腐蚀裂纹和晶间腐蚀。
(5)铝合金电缆耐高温性能差。
铜的熔融点为1080℃,而铝的熔融点仅为660℃,显然铜导体是耐火电缆更好的选择。火灾情况下,中心环境温度可上升到750℃以上,电缆须能够维持通电的基本功能以构筑生命保障线。显然当火场温度高于铝合金和铝的熔融点后,无论采取何种隔热措施,电缆导体都会在短时间内发生融化,丧失导电功能,从而严重影响火场人员安全疏散。
(6)铝合金电缆接头故障风险高。
电缆运行经验表明,80%故障均发生在接头部位。铜具有铝和铝合金无法比拟的优越性。铜接头氧化生成的氧化铜是优良导体,仍能够保障接头和端子的电气连接性能。铝和铝合金接头发生氧化生成的氧化铝是绝缘体,质地坚硬、粘结力强的特性使其难以形成良好的导电触点,易造成触点发热。电气设备终端多采用的是铜制接头,使用铝合金电缆就会形成铜铝连接。铝合金的热膨胀系数远高于铜。由于电网运行始终存在峰谷差,当负荷发生明显变化时,温度快速变化,接触区出现较大的侧向运动,切断了金属触点的有效连接,增大接触阻抗,导致连接处温度上升。冷却时再次发生热应力变化,进一步形成界面剪切作用。在长期冷热反复作用下,当热应力大于铝的屈服力时,就会在接触区内形成不可逆的塑性变形,加速接头处的损耗程度,直至z.ui终出现连接故障。铝合金导体在热胀冷缩后更容易产生接触不良的现象,接触区的恶性循环又对接头安全运行形成巨大考验。
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