铝合金电缆在韶钢炉料结构优化之焦炉工程中的应用穆应东

铝合金电缆在韶钢炉料结构优化之焦炉工程中的应用穆应东

穆应东

（韶钢炼铁厂焦化分厂广东韶关512123）

摘要：韶钢炼铁厂2013年开建的炉料结构优化之焦炉工程，在响应宝钢集团铝合金电缆在新工程推广精神，结合宝山钢铁股份有限公司铝合金电缆技术条件、选型、施工验收等细则，在工程10kV供配电系统采用了铝合金电力电缆。铝合金电力电缆到底如何，本人作为用户也是项目的参与者，对铝合金电力电缆的使用心得进行分享。

关键词铝合金电力电缆焦炉工程应用

1前言

韶钢炼铁厂高炉系统年产铁水约600万吨，年需焦炭约290万吨，但韶钢焦炉只有180万吨的生产能力，铁焦严重失衡。为此2013年韶钢开建了炉料结构优化之焦炉工程，项目于2014年9月建成投产。该工程一方面响应宝钢集团铝合金电缆在新工程推广精神，另一方面考虑工程项目投资，故在焦炉工程10kV供配电系统采用了铝合金电力电缆。

这是韶钢首次使用铝合金电缆，因此也引起了相当大讨论，部分专家甚至提出了质疑。项目于2014年9月建成投产，至今该工程已运行5年，铝合金电力电缆也运行了5年。本人作为用户也是项目的参与者，对铝合金电力电缆的使用心得进行分享。

2铝合金电力电缆优点、缺点分析及应对方法

电缆芯线导体采用铝合金材质的电缆为铝合金电力电缆。归纳其优点主要有如下几点：

1）价格优势。实现同样的电气性能的前提下，合金电缆比国内同等品质铜电缆价格大约低15%，符合中国“建设节约型社会”的基本国策。合金电缆在有大量的大跨度的建筑，如体育场馆、会展中心等有相当优势。这是因为合金铝电缆重量仅为铜缆的一半，可以大大减轻对建筑钢结构的负重，从而节约大约15%钢结构的费用。另外电缆可以支架明敷，节省桥架，管道的费用。

2）抗蠕变性能。铝合金导体的合金材料与退火处理工艺减少了导体在受热和压力下的“蠕变”倾向，相对于纯铝，抗蠕变性能提高300%，避免了由于冷流或蠕变引起的松弛问题。

3）抗拉强度和延伸率。铝合金导体相比于纯铝导体，由于加入了特殊的成分并采用了特殊的加工工艺，极大的提高了抗拉强度，且延伸率提高到30%，使用更加安全可靠。

4）热膨胀系数。热膨胀系数用来计算在温度变化时材料的尺寸变化。铝合金的热膨胀系数与铜相当，多年来铝连接器一直可靠地用于铜和铝导体，且当今使用的大部分电气连接器都是用铝制造的，这尤其适合铝合金。所以铝合金导体与连接器的膨胀和收缩完全一致。

5）自重承载力强。铝合金改善了纯铝的抗拉强度，铝合金电缆可支撑4000米长度的自重，铜电缆只能支撑2750米。这种优势在大跨度的建筑（如体育场馆、会展中心）配线时，体现得尤为突出。

6）防腐蚀性能。铝固有的防腐性能缘自当铝表面与空气接触时形成薄而坚固的氧化层，这种氧化层特别耐受各种形式的腐蚀。而合金中添加的稀土元素又能进一步改善铝合金的耐腐蚀性能，特别是电化学腐蚀。

7）柔韧性。铝合金有很好的弯曲性能，其独特的合金配方、加工工艺，使柔韧性大幅提高。铝合金比铜柔韧性高30%，反弹性比铜低40%。一般铜缆的弯曲半径为10~20倍外径，而铝合金电缆弯曲半径仅为7倍外径，更容易进行端子连接。

尽管铝合金电缆有上述很多优点，但铝合金电缆在使用过程中相对于铜芯电缆缺点也不少。笔者在使用过程中也遇到很多问题与大家一起分享。

1）铝合金电缆与设备之间不能直接连接。铜导体与铝导体直接连接，驳接处会出现电蚀，一般铝导体先被腐蚀导致缺相断电损坏电器设备。这是两种不同材质电化反应造成腐蚀，故需要采用闪光对焊或其它更先进工艺的铜铝过渡端子。熔焊后分子结构发生了变化，铝原了中不会再失去电子，因此消除了电蚀现象。工程投运不到两个月，就有维护电工发现一条3*70的低压电缆接头烧蚀，查其原因是施工过程中该条电缆就是没有采用铜铝过渡端子直接对接缘故。从这起事件以后，我们重点排查了这种接线方式，至今没发生过电缆接头发热烧蚀现象。

2）在同等导电容量下，铝合金电缆的截面相对于铜要大20%左右，因此标配设备的接线盒是无法正常安装电缆接线，需要专门定做接线盒。

3）铝合金电缆长时间运行后铝导体担心会变脆、易折。这是笔者最担心的事，在投运前笔者特意做过实验。拿同样直径大小的新纯铝和铝合金导线来回对折，纯铝在7-10次会折，铝合金在22-25次会折。在运行1年、3年、5年的几个节点，笔者特意抽查了在用的铝合金电缆，与芯电缆导体对比光泽度几乎没发生变化，同样直径的纯铝导线能对折最大次数明显下降，但铝合金电缆的抗对折次数无明显变化，说明本人的顾虑暂且是多余的，至于以后还有待继续观察。

4）铝合金电缆接头担心发热。电缆安装施工时对铝合金电缆接头均采用了铜铝过渡接头，考虑到首次使用铝合金电缆，工程在投运前便对开关柜馈电电力电缆的电缆接头安装了无线测温装置，已运行5年，未发现超过40度温度的电缆接线接头，负载侧也为出现过接头发热故障。

5）铝合金电缆的成分也很关键。硬态纯铝的伸长性很低，表现在电缆应用上就是其柔韧性很差，在反复弯折时容易损伤或折断，因此很多重要的易燃易爆场所限制硬态纯铝的应用。软态纯铝的伸长率比硬态纯铝大幅提高，但是其屈服强度只有铜的一半，抗蠕变性很差，安装一段时间后，连接处容易松弛，造成接触电阻增大，形成线路安全运行的隐患。铝合金克服了纯铝的问题，机械性能与铜基本接近，尤其是安装和链接稳定性很高，经过国外近40年的运行验证，是一种安全、可靠、经济的导体。

铝合金电力电缆是以AA8000系列铝合金材料为导体，目前，市场上常用的AA-8000系列铝合金有AA8176和AA8030两个牌号。

国南方电线公司用的是AA8176，而美国通用电缆公司用的是AA8030。二者的化学成分稍有差别，但性能基本相同。

3结束语

铝合金电力电缆是以AA8000系列铝合金材料为导体，新型材料电力电缆。合金电力电缆弥补了以往纯铝电缆的不足，在弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能等大大提高，能够保证电缆在长时间过载和过热时保持连续性能稳定。在相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半。采用铝合金电缆取代铜缆，可以减轻电缆重量，降低安装成本，减少设备和电缆的磨损，使安装工作更轻松。在韶钢焦炉工程运行5年，铝合金电缆保持着良好的运行性能。总的来讲，只要掌握了铝合金电缆的使用维护要领，将会有很高的推广应用前景。

参考文献：

[1]史传卿主编，《电力电缆》，电力出版社，2006年1月。

[2]中缆在线主编，《铝合金电缆设计与采购手册》，机械工业出版社，2015年9月。