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鋁合金電纜性能簡介

發布日期:2020-10-11 04:29瀏覽次數:

用作導體的鋁合金是在上世紀60到70年代時,由於銅價的高速攀升而開始進行廣泛研究的線纜替代性導體材料。用作導體的鋁合金主要有AA1000係列即純鋁,AA6000和AA8000係列導體。AA1000係列導體主要用在高壓架空線;AA6000Al-Mg-Si(鋁鎂矽合金)係列導體主要用在高壓架空線和鋁母排;這兩類導體都是以硬態導體存在,接頭的連接以焊接為主。AA8000Al-Mg-Cu-Fe(鋁鎂銅鐵合金)係列是真正用在配電線路上的軟質鋁合金。

   在北美AA8000Al-Mg-Cu-Fe(鋁鎂銅鐵合金)係列僅僅被用在低壓配電網絡領域中應用,而在歐洲則沒有被大範圍使用,歐洲國家基本上是采取銅芯電纜和純鋁電纜的解決方案。歐洲國家沒有采用鋁合金電纜的技術路線,原因主要由以下幾個方麵組成:

   1、從銅芯電纜和鋁合金電纜電氣性能比較

   銅材質和鋁材質在電氣與機械性能上均有明顯區別。

   鋁合金導線在電導率和電阻率方麵與純鋁相近,因此隻有采用加大截麵到銅電纜的1.6倍的方法才能達到銅電纜的電氣性能。這就是說鋁合金電纜在導電率和電阻率這兩個電纜最基本性能來看並沒有比純鋁有實質性的進步,這是歐洲國家沒有選擇鋁合金電纜的第一個原因。

   2、從能耗角度比較銅芯電纜和鋁合金電纜

   英國巴斯大學的G.P.Hammond和C.I.Jones[5]對電網中使用的不同的原材料在生產和使用過程中所包含的能耗進行了深入的比較研究,如表2所示。可以看出,金屬鋁在生產和使用過程中的能耗約為銅的3倍。
   鋁和鋁合金電纜在生產和使用中所消耗的能源比銅電纜高。

   3、鋁合金電纜碳排量和對環境影響明顯高於銅電纜

   根據英國巴斯大學的G.P.Hammond和C.I.Jones[5]對電網中使用的不同的原材料在生產和使用過程中二氧化碳排放的比較研究,如表3所示。可以看出,金屬鋁的二氧化碳排放是銅的2倍。

   另外,荷蘭的WimBOONE和德國的ArnavKACKER在其"以生命周期視角廣泛比較銅芯電纜導線或鋁芯電纜導線"一文中指出,鋁合金電纜對環境的影響(酸化潛勢)也高於銅電纜。

   4、全生命周期成本

   鋁的價格遠遠低於銅從而使鋁合金電纜也具有了價格優勢並為電纜企業帶來了利潤空間,然而歐洲國家經過對電纜全生命周期成本的比較研究,得出了鋁合金電纜與銅電纜相比並沒有明顯優勢的結論。

   通常電力電纜可使用35年至50年以上。然而,電纜投資決策主要基於投資成本作出,而投資成本忽略了在電纜使用壽命中內可能含有成本節約。電纜總體擁有成本(以下稱"生命周期成本")不僅應考慮電纜初始成本,也應考慮電纜使用期的運營和維護成本。因此,總體生命周期成本應將電纜使用期限內的資本支出和運營成本計算在內,隻有這樣,才有可能在如銅,鋁等材料中選擇更為經濟的導電材料。

   荷蘭的WimBOONE和德國的ArnavKACKER在其"以生命周期視角廣泛比較銅芯電纜導線或鋁芯電纜導線"中通過生命周期成本分析(LCCA)得出以下結論:

   1)銅製電纜與鋁製電纜間的成本差異在其運營期已大幅減少。在所有情況下,運行期內的成本差異在3%左右,且在某些情況下,銅製電纜甚至成為了最低的生命周期成本。

   2)如果僅考慮一次性投入和采購成本,鋁合金電纜和鋁材料無疑具有巨大優勢,但從銅鋁電纜的全生命周期成本分析,銅與鋁的成本幾乎沒有什麽差別,而與鋁合金電纜比較銅電纜從全生命周期成本角度更是優於鋁合金電纜。

   結論:歐洲國家不采用鋁合金電纜的技術路線,主要是對銅芯電纜和鋁合金電纜的電氣性能、能耗、二氧化碳排放、對環境影響、生命周期成本等進行了充分的研究與論證,從而得出鋁合金電纜並不適合歐洲國家的結論。

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