稀土铝合金电缆在火力发电厂中的应用探讨

林斌 何世杰

摘 要：本文通过分析稀土铝合金电缆良好的机械性能和电气性能，总结稀土铝合金电缆在火力发电厂应用中的特点，提出火力发电厂建设中可以采用部分稀土铝合金电缆替代铜芯电缆的思路，为稀土铝合金电缆更广泛的应用提供理论和实践建议。

关键词：电缆；稀土铝合金；火力发电厂

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.135

随着我国能源电力及基础设施的高速发展，我国电缆年产值已突破万亿，由于国家铜资源紧缺，储量不超过4000万吨，而年消耗量却达600万吨。中国铝资源储量约27亿吨，储量极其丰富。在铜价剧烈波动的今日，稀土铝合金电缆体现出更好的价格稳定性，稀土铝合金电缆能达到铜缆相同的功能，而成本约为铜缆的65～70%，能够更好地控制建设项目电缆采购成本。在国外，稀土铝合金等新型线缆已经稳定使用了40多年，而稀土铝合金电缆最为适合的市场则是对性价比有较高要求的发展中国家和中等发达国家。

在火力发电厂中大力推广稀土铝合金电缆，促进“以铝代铜”[1]，其意义深远。火力发电厂建设需电力电缆量巨大，如能部分或全部采用稀土铝合金电缆，不仅能大量节约铜资源，且能大大降低建设成本，具有极其重要的经济效益和社会效益。

1 稀土铝合金电缆的机械性能[2]

1.1 高延伸

伸长率是导体机械性能重要指标，是关系产品优劣和能承受外力大小的重要标志。也是电缆导体检验的一个重要指标。铜导体的延伸率为25%，稀土铝合金导体经退火处理后的延伸率能达到30%，该项参数是稀土铝合金电缆能取代铜缆的重要指标。

1.2 强柔韧

扭转试验主要检验金属线材的韧性。韧性愈好，能承受的扭转的次数愈多。普通铝材的一个重要缺点是脆性大，在安装时只要几次一定角度的扭转，导体就会产生裂纹，甚至折断。导体上的裂纹会增加接触电阻，是出现事故的重要原因。使用稀土铝合金导体，由于它的韧性好，不会产生裂纹，有效降低了安装及运行中发生事故的风险。

1.3 易弯曲

弯曲试验主要检验金属的抗弯曲性能。材质不均或脆性的材料，弯曲性能差。铜缆的弯曲半径是10～20倍电缆直径，铝合金电缆的弯曲半径最小为7倍电缆直径，使用铝合金电缆对安装环境的要求降低了，一些狭小空间的安装变得容易，减小了安装成本，更易于敷设。

1.4 低反弹

在常温条件下，将铜缆和铝合金电缆弯曲一个很小的角度，应力释放后，稀土铝合金电缆反弹角度非常小，而铜缆回弹很厉害。由于稀土铝合金电缆无记忆效应，所以反弹性能优于铜芯电缆，比铜缆要低40%左右。接线端子压接完成后，稀土铝合金电缆基本处于应力释放状态，更有利于连接的稳定，而铜缆处于较大应力状态，长期运行不利于连接的稳定。

1.5 抗蠕变

铝芯电缆的一个重要缺陷是抗蠕变性很差，接头容易松动、变形，导致线路接触不好，常常发生打火，会引起线路和设备的故障甚至事故。稀土铝合金导体中合金元素改变了铝的特性，再经过特殊的工艺处理，抗蠕变性与压紧性提高了300%，避免了由于蠕变引起的松驰问题。

2 稀土铝合金电缆的电气性能

2.1 电导率

稀土铝合金导体的电导率介与纯铝和铜之间，比铜差，比铝略优。选择用稀土铝合金电缆时，要在铜芯导体截面的基础上放大1.5倍，这时稀土铝合金电缆的电气性能与相对应的铜芯电缆一致，如导体的载流量、电阻、电压降和铜导体是一致的。

2.2 涡流

铝合金带联锁铠装电缆由于铠装采用非磁性材料，所以即使存在三相不均衡电流也不会产生涡流，可有效降低线路的损耗。

2.3 电缆截面积

虽然稀土铝合金电缆相对于铜芯电缆增加了一些截面，但由于稀土铝合金导体采用的是分层紧压绞合技术，其导体的紧压系数可以达到0.93，而铜导体的的紧压系数一般只能达到0.80，所以外径仅在铜缆的基础上增加约1～10%。由于外径增加只是在一个很小的范围，使得安装时一般可不考虑电缆外径因素的影响。在选择穿管时，一般会放大1.5倍的电缆外径，而稀土铝合金电缆相對于同等载流量的铜缆外径增大不多，所以一般直接替换即可。稀土铝合金电缆和铜缆相比，在载流量相同的情况下，重量将近减轻一半，对于电缆桥架来说，实际载荷大幅降低。

3 稀土铝合金电缆在火力发电厂的应用

由于火力发电厂中电缆使用量大，主厂房采用侧煤仓方案时，主厂房电气盘柜在主厂房分散、敞开布置，电气通道布置分散，大量采用稀土铝合金电缆后引起通道所占空间增大问题不明显。如果主厂房布置采用常规的前煤仓、单框架结构，主厂房电气盘柜集中布置，可能导致架空桥架充裕度过高，需要在桥架规划时，适当考虑增加桥架空间。

由于铝合金电缆截面增大，导致电缆接头增大，与现有电机等设备连接时可能会由于空间有限而无法连接，因此在采购订货时，需与制造厂沟通，适当增大接线盒电缆进线孔。

4 结论

稀土铝合金电缆具有其独特的优势和特性，作为新型材料在火力发电厂中可以部分替代铜芯电缆，降低建设成本，产生良好的经济和社会效益。同时，在火力发电厂应用时，应充分观察和总结稀土铝合金电缆长期运行特性，为稀土铝合金电缆在火力发电厂中广泛应用总结实践经验。

参考文献：

[1]陈焱.张鞍生.铝合金电缆的应用及市场分析[J].稀有金属与硬质合金，2016.

[2]黄斯平.浅谈铝合金电缆的特性及在我国的发展趋势[J].电子制作，2014.

作者简介：林斌（1962-），男，福建人，本科，工程师，研究方向：发电系统电气设计。