В системе распределения электроэнергии, Силовые кабели являются основным материалом, используемым для передачи электроэнергии.. В данный момент, Наиболее распространенными электрическими кабелями являются кабели с медной жилой и кабели из алюминиевого сплава.. Делает 40 годы, кабельная промышленность разработала алюминиевый сплав серии AA8000 в качестве проводящего материала. В настоящее время, больше, чем 90% муниципальных проектов, гражданские лица, Промышленные и коммерческие предприятия США используют кабели AAAC. (проводники из алюминиевого сплава).
Оглавление
Кабели AAAC содержат легирующие элементы, такие как медь., Иерро, магний, кремний, цинк и бор в электротехническом алюминии. Использование специальных производственных процессов, такие как плетение и обработка отжигом, а производится новый тип кабеля. В зависимости от состава сплава, Кабели из алюминиевого сплава в основном делятся на две категории.: проволока из сплава, представленная AA8030, и проволока из редкоземельного алюминиевого сплава, представленная AA8176.. Обе категории широко известны как серия кабелей из алюминиевого сплава AA8000..
Так, В чем разница между кабелями AAAC и медными кабелями? Следующий, проведем сравнительный анализ по техническим параметрам, монтаж и строительство, общие затраты и оперативное обслуживание.
Технические параметры
Технические параметры являются важными показателями при выборе материалов для оборудования.. Здесь, мы сравниваем проводник из алюминиевого сплава AA8030 с медным проводником. По техническим параметрам, Крайне важно обратить внимание на токовую мощность кабеля и потери напряжения..
Сравнение характеристик кабелей из сплавов и медных кабелей
| Функции | Плотность (г/мм3) | Удельное сопротивление (Омxмм2/м) | Проводимость (МАКО%) | Предел прочности (МПа) | предел эластичности (МПа) | Удлинение (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| электрическая медь | 8.89 | 0.017241 | 100 | 220-270 | 60-80 | 30-45 |
| алюминиевый сплав | 2.7 | 0.0279 | 61.8 | 113.8 | 53.9 | 30 |
По предыдущей таблице, плотность алюминиевого сплава составляет всего одну треть от плотности электротехнической меди., его удельное сопротивление 1.6 раз больше, чем у меди, а ее проводимость равна 61.8% из меди. Предел прочности алюминиевого сплава примерно вдвое меньше, чем у меди., а его сопротивление ползучести и удлинению близко к нижнему пределу меди. Особое внимание мы уделяем сравнению проводимости и удельного сопротивления., поскольку технические параметры, непосредственно связанные с проводимостью, - это емкость по току, а удельное сопротивление напрямую связано с потерями напряжения.. Следующий, Проведен сравнительный анализ этих двух параметров..
Условие сравнения: Сечение кабеля из алюминиевого сплава составляет 1.5 раз больше, чем у медного провода.
Сравнение поперечного сечения и допустимого тока медных проводов и проводов из алюминиевого сплава
| Материал | Кабельная секция (мм2) | Внешний диаметр кабеля (мм) | Мостоукладочная способность(А) | Трубоукладочная способность(А) |
|---|---|---|---|---|
| Медь | 16 | 22.3 | 100 | 79 |
| Алюминиевый сплав | 25 | 25.2 | 97 | 78 |
| Медь | 25 | 27.6 | 127 | 101 |
| Алюминиевый сплав | 35 | 28.4 | 120 | 94 |
| Медь | 35 | 30.6 | 158 | 122 |
| Алюминиевый сплав | 50 | 31.4 | 146 | 112 |
| Медь | 50 | 32.7 | 192 | 144 |
| Алюминиевый сплав | 70 | 35.6 | 187 | 138 |
| Медь | 70 | 38 | 246 | 178 |
| Алюминиевый сплав | 120 | 41.2 | 263 | 186 |
| Медь | 95 | 41.3 | 298 | 211 |
| Алюминиевый сплав | 150 | 47.5 | 304 | 210 |
| Медь | 120 | 46.4 | 346 | 240 |
| Алюминиевый сплав | 185 | 51.9 | 347 | 236 |
| Медь | 150 | 50.5 | 399 | 271 |
| Алюминиевый сплав | 240 | 56.4 | 409 | 272 |
| Медь | 185 | 55.3 | 456 | 304 |
| Алюминиевый сплав | 300 | 62.4 | 478 | 308 |
Сравнение поперечного сечения и потерь напряжения между медными кабелями и кабелями из алюминиевого сплава
| Материал | Кабельная секция (мм2) | Выносливость (Ом/км α=80°C) | Потеря напряжения(%(Ахкм) созφ=0,8) |
|---|---|---|---|
| Медь | 16 | 1.359 | 0.518 |
| Алюминиевый сплав | 25 | 1.348 | 0.512 |
| Медь | 25 | 0.870 | 0.340 |
| Алюминиевый сплав | 35 | 0.869 | 0.339 |
| Медь | 35 | 0.622 | 0.249 |
| Алюминиевый сплав | 50 | 0.617 | 0.248 |
| Медь | 50 | 0.435 | 0.180 |
| Алюминиевый сплав | 70 | 0.430 | 0.178 |
| Медь | 70 | 0.310 | 0.134 |
| Алюминиевый сплав | 120 | 0.308 | 0.120 |
| Медь | 95 | 0.229 | 0.105 |
| Алюминиевый сплав | 150 | 0.224 | 0.101 |
| Медь | 120 | 0.181 | 0.087 |
| Алюминиевый сплав | 185 | 0.179 | 0.080 |
| Медь | 150 | 0.145 | 0.074 |
| Алюминиевый сплав | 240 | 0.140 | 0.071 |
| Медь | 185 | 0.118 | 0.064 |
| Алюминиевый сплав | 300 | 0.112 | 0.059 |
По вышеуказанной информации, когда поперечное сечение проволоки из алюминиевого сплава 1.5 раз больше, чем электрический медный кабель, Нагрузочная способность по току и потери напряжения обоих кабелей практически одинаковы при одинаковых температурных условиях..
Монтаж и строительство
В процессе монтажа и строительства, Крайне важно обращать внимание на механические свойства проводников из алюминия и медных сплавов., которые включают в себя следующие аспекты.
Гибкость
Радиус изгиба жильного кабеля из алюминиевого сплава составляет 7 раз диаметр кабеля, в то время как у медного жильного кабеля 10 а 20 раз больше диаметра. Кабель из алюминиевого сплава легче сгибать при установке., что эффективно снижает затраты на установку и снижает риск несчастных случаев..
Эластичность
Эластичность проводник из алюминиевого сплава это 40% меньше, чем у меди. Если оба кабеля, сплав алюминия и меди, согнуты на 90° и напряжение снимается при тех же температурных условиях, Угол отскока троса из алюминиевого сплава составляет всего лишь 60% медного кабеля. Использование кабелей AAAC значительно снижает упругие напряжения, создаваемые проводником при монтаже., содействие строительству.
Гибкость
Гибкость проводника из алюминиевого сплава 25% больше, чем у меди. Имеет превосходную пластичность, высокая усталостная прочность, легко обрабатывается и формуется. Можно многократно сгибать без образования трещин и поломок., что повышает безопасность проводных линий.
Скорость расширения
Скорость удлинения является ключевым показателем качества кабеля и устойчивости к внешним воздействиям.. После обработки отжигом, Скорость удлинения жильного кабеля из алюминиевого сплава может увеличиваться до 30%, в то время как у медного жильного кабеля 25%. Это указывает на то, что кабели из алюминиевого сплава более гибкие, чем обычные медные кабели, это означает, что во время установки требуется меньше тянущего усилия.
В итоге, в процессе монтажа и строительства, Механические свойства жил из алюминиевых сплавов превосходят свойства медных кабелей..
Общие затраты
Затраты на приобретение
В общем, для достижения тех же электрических характеристик, прямые затраты на приобретение кабелей из алюминиевого сплава (включая специализированные соединительные клеммы и стойки) примерно 20% – 40% ниже, чем медные кабели. Поскольку небронированные кабели из алюминиевого сплава требуют увеличения поперечного сечения кабеля для достижения тех же электрических характеристик., это приводит к увеличению сечения рамок. Это увеличивает затраты на основной материал стоек., но общие затраты на приобретение при использовании кабелей из алюминиевого сплава снижаются.
Стоимость установки
По способу прокладки кабеля, Вспомогательные материалы, необходимые для прокладки кабеля, также различаются.. При прокладке медных кабелей внутри помещений в качестве основных кабелей, обычно используется реечная укладка. Согласно нормативным требованиям, Сечение кабелей, проложенных на стойках, не должно быть выше 40% поперечного сечения рамы. Однако, Экранированные кабели из алюминиевого сплава не требуют использования стоек..
Возьмем для примера бюджет проекта в размере $20 миллионов на приобретение кабелей: если используются кабели из алюминиевого сплава, можно сэкономить примерно $1.8 миллионов затрат на установку, что представляет собой экономию 50% по сравнению с затратами на установку медных кабелей. Такая экономия затрат на установку представляет собой 8% от общего бюджета приобретение кабеля.
Эксплуатация и обслуживание
Во время операции, необходимо обратить внимание на несколько характеристик кабелей, как потеря энергии, устойчивость к пластическому течению, коррозионная стойкость, огнестойкость и срок службы.
Потеря энергии
По формуле расчета потерь в кабельных линиях, при равных рабочих токах, Потери в линиях расширенных кабелей AAAC и медных кабелях практически одинаковы..
Сопротивление пластическому течению
Явление, при котором деформация увеличивается со временем при постоянном напряжении, называется слизняк. Кабели подвергаются постоянным напряжениям при прокладке и длительном подключении.. Если сопротивление пластическому течению низкое, соединения со временем могут ослабнуть, увеличение контактного сопротивления и создание риска для безопасной эксплуатации линии. Проволока из алюминиевого сплава позволяет легирующим элементам растворяться в алюминиевой матрице., образуя твердый раствор. Это затрудняет деформацию атомов растворенного вещества при скольжении., значительно улучшает сопротивление пластическому течению. Поэтому, Кабели из алюминиевого сплава могут достигать сопротивления пластическому течению, аналогичному сопротивлению медных кабелей..
Коррозионная стойкость
Уникальная коррозионная стойкость алюминия обусловлена оксидным слоем, который естественным образом образуется на его поверхности при контакте с воздухом.. Этот оксидный слой может противостоять различным типам коррозии.. Щелочные почвы и некоторые типы кислых почв обладают высоким коррозионным потенциалом для алюминия., поэтому неизолированные кабели AAAC не следует закапывать непосредственно в землю и следует защищать крышкой для предотвращения коррозии.. Однако, в средах с наличием серы, как железнодорожные туннели, Коррозионная стойкость алюминия превосходит медь..
Огнестойкость
В изоляции бронированных кабелей из алюминиевого сплава используется материал из сшитого полиэтилена. (сшитый полиэтилен) с низким содержанием дыма и без галогенов. Кроме, Его уникальная саморегулирующаяся защитная структура способствует низкодымной и безгалогенной огнестойкости. (Я). Саморегулирующееся экранирование улучшает теплоотдачу и огнестойкость кабеля.. Однако, потому что температура плавления алюминия 660°С., Кабели из алюминиевого сплава не следует использовать в линиях аварийного электроснабжения, требующих непрерывного питания во время пожаров.. Тем не менее, для других цепей питания, требующих низкого дымовыделения и безгалогенной огнестойкости, можно использовать саморегулирующиеся тросы из алюминиевого сплава.
Срок службы
При благоприятных условиях эксплуатации, Срок службы медных кабелей обычно составляет около 30 годы, в то время как срок службы кабелей из алюминиевого сплава может достигать 40 годы.
Заключение
В итоге, Кабели AAAC по своим техническим параметрам и потерям мощности по сути эквивалентны медным кабелям., превосходство в других аспектах при использовании в качестве голые проводники в воздушных линиях. Ожидается, что в будущем, с постоянным улучшением исследований в области проводящих материалов и технологий производства, Применение кабелей из алюминиевого сплава будет привлекать все больше и больше внимания со стороны отрасли..