In het stroomdistributiesysteem, Stroomkabels zijn het belangrijkste materiaal dat wordt gebruikt om elektriciteit te transporteren. Momenteel, De meest voorkomende elektrische kabels zijn die met een koperen kern en die van een aluminiumlegering. Doet 40 jaar, kabelindustrie ontwikkelde aluminiumlegering uit de AA8000-serie als geleidend materiaal. Vandaag de dag, meer dan 90% van gemeentelijke projecten, burgers, Industrieel en commercieel in de Verenigde Staten gebruiken AAAC-kabels (geleiders van aluminiumlegering).
Inhoudsopgave
AAAC-kabels bevatten legeringselementen zoals koper, hierro, magnesium, silicium, zink en boor in elektrisch aluminium. Met behulp van speciale productieprocessen, zoals vlecht- en ontlatingsbehandeling, a wordt geproduceerd nieuw type kabel. Afhankelijk van de samenstelling van de legering, Kabels van aluminiumlegeringen zijn hoofdzakelijk verdeeld in twee categorieën: legeringsdraden vertegenwoordigd door AA8030 en draden van zeldzame aardaluminiumlegeringen vertegenwoordigd door AA8176. Beide categorieën zijn algemeen bekend als de AA8000-kabelserie van aluminiumlegering.
Dan, Wat zijn de verschillen tussen AAAC-kabels en koperen kabels?? Volgende, we zullen een vergelijkende analyse uitvoeren in termen van technische parameters, installatie en constructie, totale kosten en operationeel onderhoud.
Technische parameters
Technische parameters zijn belangrijke indicatoren bij de selectie van materialen voor apparatuur. Hier, we vergelijken AA8030 aluminium geleider met koperen geleider. In de technische parameters, Het is van cruciaal belang om aandacht te besteden aan de huidige capaciteit en spanningsverliezen van de kabel.
Prestatievergelijking tussen gelegeerde kabels en koperen kabels
| Functies | Dikte (g/mm3) | Weerstand (Ωxmm2/m) | Geleidbaarheid (IACS%) | Treksterkte (MPa) | Elastische limiet (Mpa) | Verlenging (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| elektrisch koper | 8.89 | 0.017241 | 100 | 220-270 | 60-80 | 30-45 |
| Aluminium legering | 2.7 | 0.0279 | 61.8 | 113.8 | 53.9 | 30 |
Volgens de vorige tabel, de dichtheid van een aluminiumlegering is slechts een derde van die van elektrisch koper, de weerstand ervan is 1.6 keer die van koper en zijn geleidbaarheid is 61.8% van koper. De treksterkte van een aluminiumlegering is ongeveer de helft van die van koper, en de weerstand tegen kruip en rek ligt dicht bij de ondergrens van koper. We concentreren ons vooral op de vergelijking van geleidbaarheid en weerstand, aangezien de technische parameters die rechtstreeks verband houden met de geleidbaarheid de huidige capaciteit zijn en de weerstand rechtstreeks verband houdt met spanningsverliezen. Volgende, Er wordt een vergelijkende analyse van deze twee parameters uitgevoerd.
Vergelijkingsvoorwaarde: De doorsnede van de kabel van aluminiumlegering is 1.5 maal die van koperdraad.
Vergelijking van doorsnede en stroomcapaciteit tussen koperdraden en draden van aluminiumlegeringen
| Materiaal | Kabel sectie (mm2) | kabel buitendiameter (mm) | Capaciteit voor het leggen van bruggen(A) | Capaciteit voor het leggen van buizen(A) |
|---|---|---|---|---|
| Koper | 16 | 22.3 | 100 | 79 |
| Aluminium legering | 25 | 25.2 | 97 | 78 |
| Koper | 25 | 27.6 | 127 | 101 |
| Aluminium legering | 35 | 28.4 | 120 | 94 |
| Koper | 35 | 30.6 | 158 | 122 |
| Aluminium legering | 50 | 31.4 | 146 | 112 |
| Koper | 50 | 32.7 | 192 | 144 |
| Aluminium legering | 70 | 35.6 | 187 | 138 |
| Koper | 70 | 38 | 246 | 178 |
| Aluminium legering | 120 | 41.2 | 263 | 186 |
| Koper | 95 | 41.3 | 298 | 211 |
| Aluminium legering | 150 | 47.5 | 304 | 210 |
| Koper | 120 | 46.4 | 346 | 240 |
| Aluminium legering | 185 | 51.9 | 347 | 236 |
| Koper | 150 | 50.5 | 399 | 271 |
| Aluminium legering | 240 | 56.4 | 409 | 272 |
| Koper | 185 | 55.3 | 456 | 304 |
| Aluminium legering | 300 | 62.4 | 478 | 308 |
Vergelijking van dwarsdoorsnede en spanningsverliezen tussen koperen kabels en kabels van aluminiumlegeringen
| Materiaal | Kabel sectie (mm2) | Uithoudingsvermogen (Ω/km α=80°C) | Spanningsverlies(%(Akkm) cosφ=0,8) |
|---|---|---|---|
| Koper | 16 | 1.359 | 0.518 |
| Aluminium legering | 25 | 1.348 | 0.512 |
| Koper | 25 | 0.870 | 0.340 |
| Aluminium legering | 35 | 0.869 | 0.339 |
| Koper | 35 | 0.622 | 0.249 |
| Aluminium legering | 50 | 0.617 | 0.248 |
| Koper | 50 | 0.435 | 0.180 |
| Aluminium legering | 70 | 0.430 | 0.178 |
| Koper | 70 | 0.310 | 0.134 |
| Aluminium legering | 120 | 0.308 | 0.120 |
| Koper | 95 | 0.229 | 0.105 |
| Aluminium legering | 150 | 0.224 | 0.101 |
| Koper | 120 | 0.181 | 0.087 |
| Aluminium legering | 185 | 0.179 | 0.080 |
| Koper | 150 | 0.145 | 0.074 |
| Aluminium legering | 240 | 0.140 | 0.071 |
| Koper | 185 | 0.118 | 0.064 |
| Aluminium legering | 300 | 0.112 | 0.059 |
Volgens bovenstaande informatie, wanneer de dwarsdoorsnede van de draad van aluminiumlegering is 1.5 keer dat van elektrische koperen kabel, De stroomcapaciteit en spanningsverliezen van beide kabels zijn vrijwel hetzelfde onder vergelijkbare temperatuuromstandigheden.
Installatie en constructie
Tijdens het installatie- en constructieproces, Het is van cruciaal belang om aandacht te besteden aan de mechanische eigenschappen van geleiders van aluminium en koperlegeringen, waarin de volgende aspecten zijn opgenomen.
Flexibiliteit
De buigradius van de geleiderkabel van aluminiumlegering is 7 maal de diameter van de kabel, terwijl die van de koperen geleiderkabel dat wel is 10 a 20 maal de diameter. Kabel van aluminiumlegering is gemakkelijker te buigen tijdens de installatie, waardoor de installatiekosten effectief worden verlaagd en het risico op ongevallen wordt verminderd.
Elasticiteit
De elasticiteit van Geleider van aluminiumlegering het is een 40% minder dan die van koper. Als beide kabels, aluminium en koperlegering, zijn 90° gebogen en spanning wordt vrijgegeven onder dezelfde temperatuuromstandigheden, de rebound-hoek van de kabel van aluminiumlegering is slechts de 60% van de koperkabel. Het gebruik van AAAC-kabels vermindert de elastische spanning die tijdens de installatie door de geleider wordt veroorzaakt aanzienlijk, het faciliteren van de bouw.
Flexibiliteit
De flexibiliteit van de geleider van aluminiumlegering is a 25% groter dan die van koper. Het heeft een superieure plasticiteit, hoge weerstand tegen vermoeiing en gemakkelijk te verwerken en vorm te geven. Kan herhaaldelijk worden gebogen zonder scheuren of breken, wat de veiligheid van bedradingslijnen verbetert.
Verlengingspercentage
De verlengingssnelheid is een belangrijke indicator voor de kabelkwaliteit en de weerstand tegen externe krachten. Na een onthardingsbehandeling, De verlengingssnelheid van de geleiderkabel van aluminiumlegering kan oplopen tot 30%, terwijl die van de koperen geleiderkabel dat wel is 25%. Dit geeft aan dat kabels van aluminiumlegeringen flexibeler zijn dan conventionele koperkabels, waardoor er minder trekkracht nodig is tijdens de installatie.
samengevat, tijdens het installatie- en constructieproces, De mechanische eigenschappen van geleiders van aluminiumlegeringen overtreffen die van koperen kabels.
Totale kosten
Acquisitiekosten
Zoals gewoonlijk, om dezelfde elektrische prestaties te bereiken, directe aanschafkosten van kabels van aluminiumlegeringen (inclusief gespecialiseerde aansluitterminals en rekken) zijn ongeveer een 20% – 40% lager dan koperen kabels. Omdat kabels van ongewapende aluminiumlegeringen een grotere kabeldoorsnede vereisen om dezelfde elektrische prestaties te bereiken, dit resulteert in een vergroting van de dwarsdoorsnede van de frames. Dit verhoogt de kosten van het hoofdmateriaal van de rekken, maar de totale aanschafkosten bij het gebruik van kabels van aluminiumlegeringen worden verlaagd.
Installatiekosten
Volgens de kabellegmethode, Ook de hulpmaterialen die nodig zijn voor de kabelinstallatie variëren. Bij het binnenshuis installeren van koperkabels als hoofdkabels, In het algemeen wordt gebruik gemaakt van het leggen van rekken. Volgens wettelijke vereisten, De doorsnede van kabels die op racks worden gelegd, mag niet hoger zijn dan de 40% van de framedoorsnede. Hoe dan ook, Voor afgeschermde kabels van aluminiumlegering is het gebruik van racks niet nodig.
Neem als voorbeeld een projectbudget van $20 miljoen voor de aanschaf van kabels: als er kabels van aluminiumlegering worden gebruikt, kan ongeveer besparen $1.8 miljoen aan installatiekosten, wat een besparing betekent van 50% vergeleken met de installatiekosten van koperkabels. Deze besparing op de installatiekosten vertegenwoordigt de 8% van het totale budget van kabel acquisitie.
Bediening en onderhoud
Tijdens de operatie, het is noodzakelijk om aandacht te besteden aan verschillende kenmerken van de kabels, zoals energieverlies, weerstand tegen plastische stroming, corrosieweerstand, brandwerendheid en levensduur.
Energieverlies
Volgens de formule voor het berekenen van verliezen in kabellijnen, bij gelijke bedrijfsstromen, De verliezen in lijnen van AAAC-geëxpandeerde kabels en koperkabels zijn vrijwel hetzelfde.
Weerstand tegen plastische stroming
Het fenomeen waarbij de rek toeneemt met de tijd onder constante spanning wordt genoemd kruipen. Kabels zijn tijdens de installatie en langdurige aansluiting onderhevig aan constante spanningen. Als de weerstand tegen plastische stroming laag is, verbindingen kunnen na verloop van tijd losraken, waardoor de contactweerstand toeneemt en er een risico ontstaat voor de veilige exploitatie van de lijn. Draden van aluminiumlegeringen zorgen ervoor dat de legeringselementen in de aluminiummatrix oplossen, een vaste oplossing vormen. Dit maakt het moeilijk voor de opgeloste atomen om te vervormen door te glijden., waardoor de weerstand tegen plastische stroming aanzienlijk wordt verbeterd. Daarom, Kabels van aluminiumlegeringen kunnen een plastic stromingsweerstand bereiken die vergelijkbaar is met die van koperen kabels.
Corrosieweerstand
De unieke corrosieweerstand van aluminium is te danken aan de oxidelaag die zich op natuurlijke wijze op het oppervlak vormt wanneer het in contact komt met lucht.. Deze oxidelaag is bestand tegen verschillende vormen van corrosie. Alkalische bodems en sommige soorten zure bodems hebben een hoog corrosief potentieel voor aluminium, kale AAAC-kabels mogen dus niet direct ingegraven worden en moeten worden beschermd met een afdekking om corrosie te voorkomen. Hoe dan ook, in omgevingen met de aanwezigheid van zwavel, zoals spoortunnels, De corrosieweerstand van aluminium overtreft die van koper.
Vuurbestendig
De isolatie van kabels van gepantserde aluminiumlegeringen maakt gebruik van XLPE-materiaal (verknoopt polyethyleen) rookarm en halogeenvrij. Ook, De unieke, zelfinstellende afschermingsstructuur draagt bij aan een rookarme en halogeenvrije brandwerendheid (IA). Zelfinstellende afscherming verbetert het warmteafvoervermogen en de brandwerendheidseigenschappen van de kabel. Hoe dan ook, omdat het smeltpunt van aluminium 660°C is, Kabels van aluminiumlegeringen mogen niet worden gebruikt in noodstroomleidingen die tijdens brand een continue voeding vereisen. Hoe dan ook, voor andere voedingscircuits die een lage rookemissie en halogeenvrije brandwerendheid vereisen, Er kunnen zelfinstellende kabels van aluminiumlegering worden gebruikt.
Levensduur
Onder gunstige bedrijfsomstandigheden, De levensduur van koperen kabels is meestal rond 30 jaar, terwijl de levensduur van kabels van aluminiumlegeringen kan reiken 40 jaar.
Conclusie
samengevat, AAAC-kabels zijn in wezen gelijkwaardig aan koperen kabels wat betreft technische parameters en vermogensverlies., superieur zijn in andere aspecten wanneer gebruikt als blootliggende geleiders in bovengrondse lijnen. De verwachting is dat dit in de toekomst zal gebeuren, met voortdurende verbetering van het onderzoek naar geleidende materialen en productietechnologieën, De toepassing van kabels van aluminiumlegeringen zal steeds meer aandacht van de industrie trekken.