浅谈铝合金电力电缆在民用建筑中的应用

吕晓卓

（广东省电信规划设计院有限公司）

浅谈铝合金电力电缆在民用建筑中的应用

吕晓卓

（广东省电信规划设计院有限公司）

在民用建筑电缆选型过程中，除应当充分考察电力电缆的电气性能外，还要注重电缆的机械性能以及附加功能。本文将从导体材料、电缆本体等方面进行分析，并在此基础上浅谈一下铝合金电力电缆在民用建筑中的应用，以供参考。

民用建筑；铝合金电力电缆；机械性能

前言

电缆是人类生产生活过程中不可或缺的一部分，电气设备的运行需要借助电缆供电来实现，其中包括信号电缆、控制电缆等类型。电线是由绝缘体、芯线两部分构成，其中芯线是电流传导的导体，绝缘体保证其绝缘性能。电缆是圆形、多芯线并排扁形，电梯电缆比较典型。

由于电缆是民用建筑电气工程施工建设过程中的重要组成部分，因此加强对民用建筑电缆选型问题研究，具有非常重大的现实意义。

1　导体材料分析

目前民用建筑市场上的主要电缆导体有两种材质，一种是铜质材料、另一种是铝质材料。通常情况下，普遍认为较之于铜导体而言，铝导体电阻率相对较大，选用铝作为电缆电缆导体材料为宜，事实上该种观点理论依据不足。

对于铜导线而言，其导热性、耐腐蚀性以及导电性比铝不易焊接，其熔点比较低、而且容易氧化，但是其重量比较轻，而且具有价格优势。从抗氧化、导电性方面来看，在铜线外镀上一层银，可有效提高其抗氧化性。电力传输过程中产生的能量损失，主要取决于导体本身的电阻而非电阻率。早在20世纪60年代，国内在民用建筑电缆选型过程中以铝代铜，铝芯电缆被广泛应用在民用建筑工程施工建设过程中，无论高压输电线，还是居民入户线，均采用的是铝芯材质。以《电力工程电缆设计规范》（GB50217）为基础，实际应用过程中，铝线的机械强度非常的差，而且很容易被折断，如果长期使用，必然会导致铝线脆化，对运维管理非常不利。对于早期居民入户铝线而言，其截面相对较小，无法满足快速增长的用电需求，新购置的铜线与铝线直接拧起来；潮湿空气环境条件下，通常会出现电化学腐蚀现象，以致于接触电阻变得非常的大，长此以往必然会出现短路、或者断路现象；原来的电线绝缘材料相对较差，而且熔点也比较低，以致于火灾发生概率增大。经过长期的分析研究发现，之所以会发生火灾问题，主要是因为导体材料、连接点位置处理不当造成的。对于民用建筑导体而言，采用的是硬态纯铝，机械式连接过程中，因压力作用、长期应用，会导致不可逆形变，通常又称为是“蠕变”。在发生蠕变以后，原压紧力明显不足，而且因接触点压力减小而导致接触电阻增大，电流流经此处会导致接头过热，若不定期对其进行维修，则发生事故的可能性就会增大。通过对铝的分析和改性认识可知，较之于硬态纯铝，铝合金（在铝中加入铜、铁、镁、硅、锌、硼等合金元素）的抗拉强度更高一些，而且屈服强度达到了300%、伸长率增加了20倍，分别如图1～2所示。

较之于铜芯而言，铝合金导线在截面、长度相同的情况下，铜的导电率为61.8%、载流量为79%。以电缆截面规格分布情况来看，铝合金电缆截面增大至1.5倍以后，载流量、电压降等电气参数，基本上与铜缆相一致。由此可见，民用建筑电缆选型时，其导体以AA8000型铝合金为宜。

2　电缆本体分析

在民用建筑电缆选型过程中，除需要充分考察电气本身的性能外，还要考察其机械性能以及附加功能，具体分析如下：

2.1电缆的机械性能

较之于传统的铜质电缆，铝合金电缆将金属导管、电缆有机地集成起来。在实际操作过程中，实际应用过程中穿管工序省略了；建筑电气设计明敷过程中，不用桥架、降低了成本和造价，为总包方缩短了施工工期，不仅节约了钢材，而且还减少能源浪费。铝与铜相比，其密度仅为后者的1/3，在载流量相同的情况下，铝合金电缆要比铜缆的重量轻1/2。在民用建筑尤其是高层民用建筑电气工程施工建设过程中，如果选用铝质电缆，则电缆垂直敷设的难度以及工作量就会明显降低，既减轻了工人的施工劳动强度，又缩短了工期。

以自锁型铠装为例，其促使电缆更易弯曲，一般情况下铠装电缆弯曲半径可达到电缆外径的7倍，而铜缆的弯曲半径一般为10～20倍外径。从实践来看，如此小的弯曲半径可以使民用建筑内部布线更加的方便，而且转弯也更加的灵活，些旧建筑改造、空间狭窄的民用建筑电气工程施工过程中，应用优势更加的显著。铠装外线电缆，能够很容易绕开障碍物，而且较小弯曲半径使建筑电气施工变得更加容易，节省电缆。

2.2电缆阻燃性能

民用建筑火灾发生以后，最致命的杀手是浓烟，大量浓烟可能会导致受灾者死亡，少量吸入浓烟会造成昏厥。目前市场上的铠装铝合金电缆绝缘，主要采用的是交联聚乙烯材料，加之独特的自锁型铠装结构，体现出低烟、阻燃优势。铝合金铠装具有较好的散热性，其性比PVC材质的护套要好，散热效果非常的好。由于铝合金电缆阻燃性能非常的好，因此火焰撤走很快就会熄灭。铝的熔点为660℃，一般火灾场温度在800～1000℃左右，因此当发生火灾时，需要连续供电和信号传输的消防线路不宜选用铝合金电缆。

图1　屈服强度对比示意图

图2　伸长率对比示意图

2.3电缆节能环保

节能环保是全面推进经济结构优化调整、增长方式转变的必由之路，同时也是资源节约型和环境友好型社会建设的必然选择。电缆线选型过程中，采用铝合金材料，在相同载流量条件下，电缆重量仅为铜材质电缆的一半，而且运输、施工安装时的碳排放量非常的小。以AC90型电缆为例，其敷设过程中不用钢管、桥架，可以有效节约钢材。同时，铝合金也有非常高的回收率，其中再生铝是一种环保、节能型产业，而且再生铝的能耗仅为电解铝的大约5%左右；再生铜的能耗，一般为冶炼铜的大约18%左右。在民用建筑电缆选型过程中，以铝合金材质的电缆为宜，这主要是因为铝合金电缆既有高效的节能环保性，又有非常好的应用效果。

3　结语

总而言之，在电缆选型和应用过程中，采用金属铠装铝合金电缆，可以有效地弥补纯铝、铜电缆之不足，在建筑电气性能能够达到铜缆要求的基础上，更轻便、柔韧以及节能，并具有较好的机械性能，尤其是其经济性、安全性，优于铜质电缆。实践中，利用国内丰富的铝资源生产铝合金电缆，可以有效满足工民建配电需要，这符合科学发展的要求，也有利于国民经济的可持续发展。

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[4]陶波.铝芯电缆应用的技术选型方法[J].电气技术，2014（08）.

TM247

A

1673-0038（2015）32-0138-02

2015-6-10

吕晓卓（1985-），男，中级工程师，本科，主要从事电气设计工作。