目前鋁芯電纜的應(yīng)用現(xiàn)狀

電力電纜按線芯的用材可分為銅芯電纜和鋁芯電纜，常用的銅芯電纜型號為YJV和VV；鋁芯電纜的型號為YJLV和VLV。鋁芯電纜在上世紀七，八十年代推廣用得比較好。一般的中小型工廠基本上都是選用鋁芯電纜。而且，電動機和變壓器也有鋁芯線圈。

從上世紀九十年代開始至今，電力電纜應(yīng)用基本上是銅芯電纜占據(jù)。在一些大型工廠，無論是主體設(shè)備還是附屬設(shè)備全都是使用銅芯電纜。例如，某廠2X2500m3高爐煉鐵廠建于2009年，電氣工程全部使用銅芯電纜。

其實在如水渣轉(zhuǎn)運皮帶應(yīng)用鋁芯電纜既可滿足供配電需要又可以節(jié)省大量的寶責(zé)資金。之所以會出現(xiàn)一邊倒的選型，一是過分強調(diào)可靠性；二是忽視了投資的經(jīng)濟性。只要選型得當，鋁芯電纜一樣可滿足應(yīng)用要求，而且經(jīng)濟性較佳。

鋁與銅的材料特性

鋁的元素符號為Al，原子量為27，核外電子數(shù)13，最外層電子數(shù)為3.。銅的元素符號為Cu，原子量為64，核外電子數(shù)29，最外層電子數(shù)為1。

影響導(dǎo)電材料載流量的是電阻率。鋁的電阻率是0.0294Ω mm2/m，銅的電阻率是0.01851Ω mm2/m。兩者的比率是0.0294/0.01851=1.59。鋁的密度是2700kg/m3，銅的密度是8900kg/m3。銅單位體積內(nèi)自由電子數(shù)多于鋁，故銅的導(dǎo)電性要好于鋁。鋁的熔點是660.40C，銅的熔點為10830C。

從鋁和銅的材料特性上看，鋁的電阻率是銅的1.59倍。在通過同樣大的電流時，同樣截面積的鋁芯電纜的發(fā)熱量為銅芯電纜的1.59倍。銅的熔點比鋁要高400多度，在使用鋁芯電纜時，應(yīng)該通過截面積的合理選擇來確保電纜在運行時不出現(xiàn)高溫。

由于鋁密度比銅密度要少，在同柱重量下，鋁電纜的長度比銅電纜長度長許多。所以，從經(jīng)濟性出發(fā)，應(yīng)在附屬設(shè)備盡量選用鋁芯電纜，以降低供配電的投資金額。

鋁芯電纜技術(shù)選型方法

1 鋁芯電纜應(yīng)用范圍探討

由于鋁芯電纜電阻率是銅芯電纜的1.59倍，以及銅芯電纜的高溫過載性要優(yōu)于鋁芯電纜，在一些國防及國家重點項目，以及大型聯(lián)合企業(yè)的關(guān)鍵流線用銅芯電纜可靠性更高。鋁芯電纜應(yīng)用定位于三級負荷較妥。

對于用電負荷分級，強調(diào)的是供電的可靠性，但并沒有具體到采用什么材料電纜進行供配電。在三級負荷上大量應(yīng)用鋁芯電纜，可取得好效果。例如大型聯(lián)合企業(yè)除流水線外的配套工程，后勤服工程，輔助工程。

這些工程短時停電不會影響到流水線的生產(chǎn)。例如2500m3高爐的排水, 鑄鐵, 除塵等附屬工程均可以來用鋁茌電纜. 中小型工廠的供配電也可大量應(yīng)用鋁芯電纜.。例如中小型水泥廠的供配電. 另外, 一些小型的工廠作坊, 建筑工地的建筑機械都可以采用鋁芯電纜供電。

2 常用鋁芯電力電纜載流量及截面積選擇

1kV交聯(lián)聚氯乙烯電力電纜載流量如表1所示（Qe=650C）。

表1

說明：Qe是鋁芯電纜允許長期工作溫度。表中250C，300C，350C，400C是電纜工作的環(huán)境溫度。為保證電纜的安全可靠，在選擇鋁芯電纜截面積時，應(yīng)按350C環(huán)境溫度選規(guī)格。主芯電纜的電流為計算電流，對于短時沖擊負荷，選截電纜截面積應(yīng)考慮起動電流。

鋁芯電纜的熱穩(wěn)定性校驗

對于10 KV重要負荷鋁芯電纜應(yīng)進行熱穩(wěn)定性校驗. 驗算鋁芯電纜的熱穩(wěn)定性時, 短路點按下述情況確定:

(1) 不超過制造長度的單根電纜, 短路發(fā)生在電纜的末端。

(2) 有中間接頭的電纜,. 短路發(fā)生在每一縮減電纜截面積線段的首端; 電纜線段為等截面積時, 則短路發(fā)生在并列點后。

(3) 無中間接頭的并列連接的電纜, 短路發(fā)生后在并列點后。

鋁芯電纜在滿足短路熱穩(wěn)定性校驗時, 最小截面積Smin=(I∞/C√-tj)x103 (mm2) (1)

式中, I∞----穩(wěn)態(tài)短路電流KA;

C---熱穩(wěn)定系數(shù),YJLV型C=80,VJLV型C=65;

tj ---穩(wěn)態(tài)短路電流流過的假想時間S.

tj =t+0.05秒 (2)

t=tb+tgu+thu (3)

式中，tb---主保護動作時間S；tgu---斷路器固有分閘時間S；thu---斷路器燃弧持續(xù)時間S。

應(yīng)用鋁芯電纜的經(jīng)濟效果分析

一般銅材的價格是鋁材的4倍左右。電力電纜的成本，芯線成本占90%以上。長距離大截面積電纜，選用鋁芯電纜有巨大的的經(jīng)濟價值。例如，某廠4#高爐槽下電除塵建在離高爐350米的地方。4#高爐槽下電除塵計算負荷Ijs=425A。

由于錳燒車間變電所的變壓器容量不夠，需從高爐變電所引入380V(T--NC) 電源。若用銅芯電纜要用YJV--1KV，3X180+1X50電纜兩根并聯(lián)供電。YJV--1KV，3X180+1X50電纜的載流量(400C) 是272A。2根的載流量為544A。

如果用鋁芯電纜，可選用的型號規(guī)格為JJLV---1KV,3X10+1X50鋁芯電纜3根并聯(lián)供電。3根JJLV---1KV,3X10+1X50鋁芯電纜載流量(400C) 為546A。 銅芯與鋁芯的載流量基本相等。很多工程長距離大截面積供電電纜，選用鋁芯電纜都可以取得巨大的經(jīng)濟效益。

使用銅芯電纜與使用鋁芯電纜電壓降對比分析，以上例為例進行計算分析：線路長350米計算電流為425A，功率因數(shù)COSφ=0.8O。查《工廠配電設(shè)計手冊》，185mm2銅芯電纜的電壓損失為0.062%/km，150mm2鋁芯電纜的電壓損失為0.108%。假設(shè)2根銅芯電纜載流量均勻分配，每根電纜的載流為212A。 假設(shè)3根鋁芯電纜載流量均勻分配，每根電纜的載流量為141A.

銅芯電纜總電壓損失率為（%）：212 X 0.062% X 0.35=4.6%；鋁芯電纜總電壓損失率為(%): 141 X 0.108% X 0.35=5.3%。

變電所低壓母線電壓為400V, 兩種電纜芯材的供電末端電壓分別為：銅芯電纜末端電壓為: 400 X (1-4.6%)=382V；鋁芯電纜末端電壓為: 400 X (1-5.3%)=380V。

從以上計算可知, 銅芯電纜與鋁芯電纜均可滿足電壓損失在允許范圍內(nèi)。

結(jié)論

銅芯電纜在１６ｍｍ２以下截面積機械強度和韌性要好于鋁芯電纜。在１６ｍｍ２以上兩者都可滿足機械強度和韌性要求。計算電流越大的供電線路，供電距離越長的線路，選擇鋁芯電纜的經(jīng)濟效果越好。用在６ｋｖ和１０ｋｖ中壓供電，應(yīng)對鋁芯電纜進行熱穩(wěn)定性校驗。長距離鋁芯電纜供電應(yīng)進行電壓損失計算。鋁芯電纜連接最好是壓銅鋁過渡接頭，再進行連接。