鋁合金電纜在建筑工程中的應(yīng)用探究

李春翔

(四川國(guó)恒建筑設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 610041)

鋁合金電纜在建筑工程中的應(yīng)用探究

李春翔

(四川國(guó)恒建筑設(shè)計(jì)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(jī)械性能，并且在安全性和經(jīng)濟(jì)性方面也彌補(bǔ)了銅電纜的不足，在輕韌和節(jié)能方面有較大的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)首先對(duì)鋁合金電纜的性能及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)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(yīng)用情況，最后對(duì)鋁合金電纜應(yīng)用于建筑工程施工的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。

鋁合金電纜；銅電纜；建筑工程

0 引言

電力電纜的應(yīng)用一方面提高了供電的穩(wěn)定性和可靠性，另一方面對(duì)于城市環(huán)境而言起到了一定的美化作用。然而，電力電纜的種類(lèi)繁多、價(jià)格不菲，因此在建筑工程的應(yīng)用中需要選擇經(jīng)濟(jì)合理的電力電纜，這已經(jīng)成為建筑工程和輸配電網(wǎng)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的重要考察因素?，F(xiàn)階段，在電力領(lǐng)域中銅電纜的應(yīng)用比較廣泛，銅材成本會(huì)占到電纜總成本的一半以上，電纜價(jià)格也會(huì)隨銅材的價(jià)格變動(dòng)而變動(dòng)，因此，現(xiàn)階段，“以鋁節(jié)銅”已為我國(guó)電纜工業(yè)所重視。其中，我國(guó)對(duì)加拿大加鋁集團(tuán)生產(chǎn)的STABILOY合金電纜應(yīng)用較多，其主要是以鋁為材料，結(jié)合其他材料，經(jīng)過(guò)特殊工藝制成，具有穩(wěn)定可靠、彎曲性強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn)，在性價(jià)比上要遠(yuǎn)超銅電纜。本文將針對(duì)鋁合金電纜在建筑工程中的應(yīng)用情況進(jìn)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(jīng)過(guò)特殊的生產(chǎn)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(wěn)定性。起初，鋁合金電纜在北美得到廣泛應(yīng)用，2007年后進(jìn)入我國(guó)并迅速得到推廣和應(yīng)用。下面以加鋁世德集團(tuán)的STABILOY為例，對(duì)鋁合金電纜的性能進(jìn)行分析。

1.1 導(dǎo)電率

鋁合金電纜導(dǎo)體的導(dǎo)電率是常規(guī)基準(zhǔn)材料銅的61%，即61%IACS。體積相同時(shí)，鋁的重量?jī)H為銅的1/3，因此導(dǎo)電性能相同時(shí)，重量相同的鋁合金電纜的長(zhǎng)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(chǎn)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(wěn)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(dá)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(dǎo)體性能，還具有較強(qiáng)的抗腐蝕性。數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，加鋁生產(chǎn)的STABILOY電纜在20多年的應(yīng)用中從未發(fā)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(fā)生接觸時(shí)會(huì)立即形成薄而堅(jiān)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(yīng)各種惡劣的環(huán)境。

1.6 環(huán)保

鋁合金電纜屬于低煙無(wú)鹵型阻燃電纜，其中不含有鹵素，因此在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的毒性、煙霧也很少，對(duì)人體、儀器設(shè)備的危害更小，所以在發(fā)生意外火災(zāi)時(shí)能加快救援速度及效率。

2 鋁合金電纜的經(jīng)濟(jì)性

電纜工程全壽命周期經(jīng)濟(jì)管理是指，在確保電纜穩(wěn)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(nèi)容包含設(shè)備購(gòu)買(mǎi)、施工安裝、運(yùn)行維護(hù)以及改造和報(bào)廢等過(guò)程中產(chǎn)生的總費(fèi)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(gòu)置費(fèi)用僅僅為銅電纜的80%。施工和安裝時(shí)，鋁合金電纜的重量輕，安裝起來(lái)更為便利，施工費(fèi)用也要低于銅電纜。而且鋁合金電纜的運(yùn)行管理費(fèi)用較低，這有賴(lài)于鋁合金電纜穩(wěn)定可靠的性能，因此其經(jīng)濟(jì)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(jié)省30%。

3 多芯非鎧裝電纜

多芯非鎧裝電纜的截面規(guī)格為16～400 mm2不等，一般應(yīng)用于沒(méi)有機(jī)械保護(hù)和防火要求的場(chǎng)所，比如說(shuō)辦公樓、賓館、購(gòu)物場(chǎng)所以及工廠等，在這些場(chǎng)所的照明、供電設(shè)備中發(fā)揮重要作用。加鋁非鎧裝電纜是采用STABILOY導(dǎo)體進(jìn)行制造，線芯是ASTM B級(jí)壓緊絞股型，達(dá)到GB/T1838.3—2001的阻燃C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。STABILOY導(dǎo)體完全符合CSA C22.2 No.38關(guān)于ACM合金導(dǎo)體的標(biāo)準(zhǔn)，也達(dá)到了GB12706.1及IEC60502.1最新版的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求。加鋁非鎧裝電纜采用的是工作溫度為90 ℃的交聯(lián)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(hù)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(jī)械性能

金屬鎧裝鋁合金電纜是自鎖型鋁合金鎧裝結(jié)構(gòu)，和傳統(tǒng)的銅電纜相比較而言，鋁合金電纜更像是結(jié)合了金屬導(dǎo)管和電纜，進(jìn)行電氣安裝時(shí)無(wú)需穿管，可直接進(jìn)行明敷，省去了電纜橋架的環(huán)節(jié)，從而減少了工程造價(jià)和工時(shí)。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(shè)的難度大大降低，節(jié)省了人力成本，減小了由于電纜過(guò)重而導(dǎo)致的本體損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

自鎖型鎧裝讓電纜的彎曲更加方便，其彎曲半徑僅需達(dá)到7倍電纜外徑，和常規(guī)銅電纜的彎曲要求相比要更有優(yōu)勢(shì)，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(jìn)行布線。帶PVC外護(hù)套的外用鎧裝電纜能夠方便地繞開(kāi)障礙，讓施工變得更加便利，電纜長(zhǎng)度也可以節(jié)省下來(lái)。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(fā)生意外火災(zāi)，會(huì)產(chǎn)生濃煙和含鹵素的有毒氣體，對(duì)于建筑物中的人身安全造成嚴(yán)重的威脅，這主要是由于電纜中一般會(huì)含有鹵阻燃劑。加鋁世德所產(chǎn)鎧裝鋁合金電纜符合設(shè)計(jì)規(guī)范和要求，絕緣材料是低煙無(wú)鹵的XLPE(交聯(lián)聚乙烯)材料，再配合自鎖型鎧裝結(jié)構(gòu)，可以讓它達(dá)到低煙無(wú)鹵阻燃IA級(jí)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(duì)比燃燒試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，鎧裝鋁合金電纜烘火40 min炭化長(zhǎng)度僅為0.15 m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

5 鋁合金電纜應(yīng)用于建筑工程施工的優(yōu)缺點(diǎn)

現(xiàn)結(jié)合某采用加鋁集團(tuán)生產(chǎn)的鋁合金電纜的工程案例對(duì)鋁合金電纜的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)：

5.1 優(yōu)點(diǎn)

(1) 重量輕，易施工，減少施工人員，降低工程造價(jià)；(2) 柔韌性好，彎曲半徑小，便于安裝；(3) 通電穩(wěn)定，無(wú)故障；(4) 價(jià)格低廉，不易被盜。

5.2 缺點(diǎn)

(1) 體積大，如果是后期改用，可能會(huì)造成很大的改造費(fèi)用；(2) 鋁合金電纜要配備專(zhuān)門(mén)的鋁合金端子頭，需廠家提供專(zhuān)用配套設(shè)施，不利于普及；(3) 鋁合金電纜沒(méi)有耐火級(jí)，給建筑工程管理和工作協(xié)調(diào)造成一定困難。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，鋁合金電纜和銅電纜相比較具有更加優(yōu)異的性能，在經(jīng)濟(jì)性上表現(xiàn)突出，因此得到廣泛應(yīng)用。然而，我國(guó)現(xiàn)階段的電纜工業(yè)依然是以銅電纜為主，假如全面推廣鋁合金電纜，將為我國(guó)電力行業(yè)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)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。