浅谈铝合金电缆在医药项目中的应用及前景

夏 玮

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

1 引言

我国目前电线电缆行业需求量的增速约为10%～15%，每年电缆市场销售额超过了7 000亿人民币，主要为铜电缆，而我国的铜矿资源按照目前的发展速度，仅仅只够用4～5年，资源替代战略的实施正迫在眉睫。铝合金电力电缆能够在一定范围内取代传统铜电缆，将为节约铜资源产生一定的作用。在国内，铝合金电缆直接采购成本比铜电缆降低很多，一般采购和安装成本可节约50%以上，也降低了工程造价。事实上，在西方工业国家采用该新型铝合金电缆替代铜电缆已经进行了20多年，该电缆在主要发达国家的市场近年来的使用率也已经超过了80%。我们国家是铝资源的大国，广泛使用以铝合金为导体的电力电缆正是顺应国家关于绿色环保、节能减排的倡导，真正适应我国国情。

2 铝合金电缆的特性

相比传统的铜电缆，铝合金导体在材料、机械性能以及耐腐蚀性等各方面都有着比较好的特性，具体表现在：

导体材料方面：抗蠕变、高柔韧、强延展、低反弹、连接稳定；

机械性能方面：延伸率高，柔韧性强；弯曲性能方面：弯曲半径小；

抗蠕变能力方面： 抗蠕变性能高；

铠装层方面：经济性能优越，特殊的自锁形式，坚固强韧；

外护套方面：采用无铅无镉的PVC，可在潮湿场所安装，亦可直埋或敷设在水泥中使用；

防腐蚀方面：铝合金导体的防腐性能缘于其与空气接触时立刻形成薄而密的氧化层，可耐受各种形式的腐蚀。

另外，在应用特点方面，电缆的铠装层强度高，比钢带铠装铜电缆更轻、更易剥离，安装便利，可免桥架安装，降低成本；同时，不局限于360度安装，不需要拉线盒等。

2.1 导体材料

新型的铝合金材料在纯铝材料的基础上添加了铜、铁、镁、硅和稀土元素等，多种元素经过特殊的工艺合成和退火处理等先进工艺后，弥补了纯铝电缆的不足，提高了电缆的导电性能、弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能，电缆即使在长时间过载和过热情况下，仍能保持连接热稳定性。

2.2 机械性能

柔韧性硬态纯铝的伸长率为0.5%～2.0%，而铝合金经退火工序处理后，电缆的延伸率提高了30%，比传统的铜电缆具有更强的柔韧性，安装时所需要的拉力比铜电缆小很多。

2.3 弯曲性能

纯铝电缆弯曲性能很差，弯曲后很容易发生断裂、折断，因而频繁引发事故。带连锁的铝合金电缆的最小弯曲半径为7倍电缆外径，远远低于GB/T 12706电缆安装时的最小弯曲半径中规定的10～20倍电缆外径，因而铝合金电缆在安装过程中更易弯折，有效地减少了安装成本，降低了事故风险。

2.4 抗蠕变能力

铝合金材料中加入的铁元素，经过退火处理后起到强化作用，抗蠕变性能相比于纯铝提高了300%，因而避免了因长期受到机械力的作用而出现蠕变引起接触电阻增大导致事故的危险，其他铝合金电缆的反弹性比铜电缆的反弹性少40%，且具备无记忆效应，其导体的电气连接与用铜导体制造的连接一样稳定，但比铜导体更适于安装使用。

2.5 应用性能

电缆的铠装层强度高，比钢带铠装更轻、更易剥离，安装便利，可免桥架安装，降低成本。不局限于360度安装，不需要拉线盒。在拐角处易弯曲，减少管道的需求，具备普通管道所不具有的超强柔韧性，经工厂精心设计，在安装过程中有效避免了导线损伤，亦可根据用户需要生产低烟无卤、耐火阻燃等铠装电缆，能达到阻燃一级A类、耐火一级，符合GA306.1及GA306.2标准。

3 铝合金电缆的优势

铝合金电缆目前主要有YJLHV22和YJLHV两种型号，分别适用于不同的安装环境（见表1）。相对于传统的钢带铠装，铝合金电力电缆的铠装更加轻便、环保，且易于弯曲，耐腐蚀性及抗侧压能力更是优于传统电缆。

在工程应用中，铝合金电缆的优势是十分明显的。在发达国家已经安全运行了近40年，是先进的、成熟的产品。在实现同样的电气性能的前提下，铝合金电缆(含专用连接端子)直接采购成本(价格)比国内铜电缆有着更高的性价比。铝合金电力电缆具有卓越的机械物理性能，同等载流量下重量仅为铜电缆的一半，带连锁的铝合金电缆的弯曲半径只需电缆直径的7倍（相应铜电缆弯曲半径为12～15倍电缆直径），其反弹性能比铜电缆少40%。使用铝合金电缆，可直接降低施工单位的安装成本；如果是大跨度的钢结构建筑项目（比如：大型医药厂房、仓库等），由于铝合金电缆可以大大减轻对建筑钢结构的负重，自然可以为客户节约大量建筑结构的承重钢材。

目前，国内低烟无卤阻燃一级A类电缆比普通电缆价格高20%以上，如果使用铝合金YJLHV系列产品，可以在达到低烟无卤阻燃一级A类的同时，并且大大降低成本。同时，YJLHV可以沿墙面或屋顶明敷，直接节省占电缆工程总费用20%以上的桥架、管道的材料费和施工费。

与传统的铜电缆比较与铜线缆相比，铝合金电缆的性价比主要体现在三个方面。其一是价格优势，铝原料的价格本就远低于铜，即使在生产过程中添加了稀土等贵重材料，但总成本仍低于铜电缆40%左右，对于大型医药项目来说，将得以节省一笔巨额的电力电缆采购成本；其二是同一个施工场所的电缆使用量，根据GB/T12706中对铜电缆安装时弯曲半径的规定，铜电缆的弯曲半径是10～20倍电缆直径，带连锁的铝合金电缆的弯曲半径最小为7倍电缆直径，铝合金电缆在不同安装环境中能避免更多的损耗，同时铝合金电缆重量较轻，在大跨度安装中可减少桥架甚至不需要桥架安装，更易于敷设，安装成本更低；其三是使用寿命长，铝合金电缆的铝合金体与空气接触时将立即形成致密的氧化层，这种氧化层特别耐受各种形式的腐蚀，再加上线缆外包的硅烷交联聚乙稀绝缘材料，电缆自身的使用寿命比铜电缆延长10年以上[1]。

表1 铝合金电缆规格特性简表

表2～表4是铝合金电缆与铜电缆在选型、电压损失、综合性能分析等主要性能的详细对比。

表2 铜电缆与铝合金电缆选型对比表

表3 铜电缆与铝合金电缆电压损失对比表

表4 铜电缆与铝合金电缆综合性能分析

通过表2～表4的性能参数可以看出，铝合金电缆从理论上讲完全可以替换铜电缆，而且适用范围更加广泛。

4 铝合金电缆在实际工程中的应用

某医药生产基地项目的高架仓库单元，选用了YJLHV系列的铝合金电缆，在同样载流量的情况下，与普通铜电选型规格对比见表5[2]。

从表5可以看出，虽然选用YJLHV系列的铝合金电缆的横截面比铜电缆大一级，但是按照成本单价还是比铜电缆便宜20%左右。高架仓库用到的铝合金电缆长度在10 000m左右，按照平均建安成本5 000元/m2估算，总建筑面积为20 000m2，总造价大约一亿元，一般低压线缆占建安成本大约2%，则低压电缆部分总造价大约是200万元，用了铝合金电缆，仅仅在电缆上就可节约200万×20%=40万以上的成本。因为铝的重量比铜轻不少，在安装上可以不需要桥架，采用挂钩的方式，并且在安装辅材（槽钢等）的用量上也可大大减少用量，如果铜电缆桥架每1.8m～2m需要安装1支撑，铝合金电缆每3m才需要安装支撑，另外，后期还可节省大量采购成本和维护成本。

这个只是铝合金电缆在项目上一个单体的应用，如果整个项目都使用铝合金电缆，可以为整个项目节约几百万元，非常可观。

表5 高架仓库单铝合金电缆与普通铜电选型规格

5 结束语

中国是铝资源的大国，广泛使用以铝合金为导体的电力电缆正是顺应国家关于绿色环保、节能减排的倡导，真正适应我国国情。从理论上讲，铝合金电缆完全能达到铜电缆的功能标准，铝合金电力电缆在医药项目的应用将会越来越广泛。

[1] 阮会明.铝合金电缆的优势分析[J]. 赛尔电气应用, 2013,130(6):28-31.

[2] 任元会.工业与民用配电设计手册:第三版[M].北京：中国电力出版社，2009，513-518.