铝合金电缆线项目技术方案.docx

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铝合金电缆线项目技术方案

低压电力电缆技术解决方案

加铝（天津）铝合金产品有限公司

内容

（一）加铝公司介绍

（二）加铝电缆介绍

（三）加铝电缆技术分析

（四）加铝电缆的优势

（五）工程业绩（中国）

（一）

加铝公司介绍

加铝电缆是力拓加铝集团成员之一。

2007年力拓与加铝的合并，造就了力拓加铝—世界第一大铝矾土生产商。

加铝电缆是其工程产品集团中的一个业务分支机构。

工程产品集团是由9个世界领先的铝制品，半加工铝产品和复合材料业务分支组成，并在航空，运输，汽车，海运，建筑，电气，饮料罐和展示材料等产业中提供丰富的创新产品和高附加值的应用。

加铝电缆是北美领先的铝质电缆，铝棒和铝带产品制造商。

在其发展的100多年里，加铝电缆给客户提供了高质量的产品和出色的服务。

它的总部位于美国乔治亚州首府亚特兰大市，总共有7个制造运营部门和整套分销网络，其中在北美有六个制造运营部门，在中国有一个制造运营部门。

我们最新的制造工厂坐落于天津，为中国市场的商业，住宅和工业建筑提供铝合金产品。

加铝电缆公司在美国宾夕法尼亚州的威廉港拥有自己的研发机构，为加铝电缆公司提供研究和技术支持。

在北美市场，加铝电缆公司是电气行业所有部门的主要供应商。

它的核心产品是电力输电导线，配电裸导线，600伏高架和地下绝缘铝导线以及STABILOY™型建筑电缆。

加铝电缆公司也生产全系列的电气、机械铝棒产品，和用于铠装电缆、螺旋形翼片热交换器及其它机械应用的平面铝带。

加铝电缆公司还制造MODEX™模块布线系统，用来完善北美建筑电缆产品市场。

加铝电缆公司是公认的电气业领袖。

它的世界级运营已赢得了富有创新精神的设计工程师和技术领先承包商的信任，并且始终如一地超越他们的期望。

加铝电缆公司还自豪地提供STABILOY™型电缆，它们在建筑界正逐渐成为建筑电缆应用的最佳选择。

加铝生产工厂均具有以下资质：

ISO9001:

2000

ISO14001:

2004

ISO18001:

1999

（二）加铝电缆介绍

摘要：

本文介绍了新型AA8030StabiloyTM合金电缆在技术、经济方面代替铜导体的可行性，其在建设资源节约型社会大背景下的意义，以及ACWU90产品的简要介绍。

关键词：

铝合金、紧压型绞合导体、同向绞合、自锁铠装、低烟无卤、阻燃、退火

一.供货电缆种类、范围

1.1电缆种类：

1.2加铝电缆导体：

AA8000铝合金导体克服了纯铝地采用同向绞合，绞合过程采用加铝独有的紧压技术，使得导体外径更小，同时导体加工过程中多次退火，提高了导体导电能力。

二.电缆运行环境

温度：

-40℃~+90℃

相对湿度：

（日均）50%

海拔：

1000m

地震烈度：

6级

三.技术指标

所有电缆均按现行的国家标准或国际标准，通过型式试验的获得合格产品；并满足工程所在地的气候环境要求。

1．AC900.6/1kV交联聚乙烯绝缘电力电缆

电力电缆的机械物理性能及电性能符合国家标准GB/T12706-2002和国际标准IEC60502-1997标准之要求。

1.1工艺参数

详见我厂提供的产品样本。

电缆所选用的导体材料均为AA8030，其电缆的单芯导体在20℃的直流电阻值符合GB/T3956-1997标准要求。

1.2电缆的一般使用特性

1）0.6/1kV交联聚乙烯绝缘电力电缆额定电压为0.6/1kV；

2）电缆的敷设温度：

≥-25℃。

电缆敷设前应将电缆储存在温度为13°C（或更高）的环境下24小时；

3）导线最高工作温度≤90℃；

4）电缆短路时（最长持续时间不超过5秒钟）电缆导体的最高工作温度不超过250℃；

5）土壤热阻系数1.0℃.m/w；

6）交联聚乙烯热阻系数4.0℃.m/w。

7）空气中不同环境温度下载流量的校正系数

环境温度：

25℃30℃35℃45℃

校正系数：

1.141.000.950.84

直埋敷设土壤温度下载流量的校正系数

环境温度：

20℃25℃30℃35℃

校正系数：

1.041.00.960.92

8）电缆的允许弯曲半径：

单芯电缆：

[7D±5%]mm

多芯电缆：

[7D±5%]mm

D——电缆的实际外径mm

1.3交流耐压试验方法

0.6/1kV交联聚乙烯绝缘电力电缆应经受试验电压3.5kV时间5分钟的交流耐压试验。

1.4阻燃特性：

AC90为低烟无卤ZA型电缆，使用于易燃场所和重要防火场地，能在燃烧时，撤离火源后，火焰的蔓延使在规定的范围内，残焰或残灼在规定的时间内能自行熄灭。

符合IEC60332-3,达到阻燃A级。

1.5低烟无卤特性：

通过IEC60754-2低烟无卤测试。

发生火灾后不发烟，无刺激性气体逸出。

1.6环保特性：

加铝产品所有材质无铅、无铬不含重金属，所有材质可循环使用，不会对环境造成污染。

2ACWU900.6/1kV交联聚乙烯绝缘自锁型铠装电力电缆

电力电缆的机械物理性能及电性能符合国家标准GB/T12706-2002和国际标准IEC60502-1997标准之要求。

2.1工艺参数

详见我厂提供的产品样本。

电缆所选用的导体材料均为AA8030，其电缆的单芯导体在20℃的直流电阻值符合GB/T3956-1997标准要求。

2.2电缆的一般使用特性

1）0.6/1kV交联聚乙烯绝缘电力电缆额定电压分别为0.6/1kV；

2）电缆的敷设温度：

≥-25℃。

敷设环境低于-25℃时电缆敷设前应将电缆储存在温度为13°C（或更高）的环境下24小时；

3）导线最高工作温度≤90℃；护套在-40℃到90℃环境温度下，无裂纹。

4）电缆短路时（最长持续时间不超过5秒钟）电缆导体的最高工作温度不超过250℃；

5）直埋敷设深度1米；水下敷设深度不超过100米。

6）土壤热阻系数1.0℃.m/w；

7）交联聚乙烯热阻系数4.0℃.m/w；

8）空气中不同环境温度下载流量的校正系数

环境温度：

25℃30℃35℃45℃

校正系数：

1.141.000.950.84

直埋敷设土壤温度下载流量的校正系数

环境温度：

20℃25℃30℃35℃

校正系数：

1.041.00.960.92

9）电缆的允许弯曲半径：

单芯电缆：

[7D±5%]mm

多芯电缆：

[7D±5%]mm

D——电缆的实际外径mm

2.2交流耐压试验方法

0.6/1kV交联聚乙烯绝缘电力电缆应经受试验电压3.5kV时间5分钟的交流耐压试验。

2.3阻燃特性：

ACWU90电缆为ZB型电缆，使用于易燃场所和重要防火场地，能在燃烧时，撤离火源后，火焰的蔓延使在规定的范围内，残焰或残灼在规定的时间内能自行熄灭。

符合IEC60332-3达到阻燃B级。

PVC护套不含铅，镉等重金属。

2.4环保特性：

加铝产品所有材质无铅、无铬不含重金属，所有材质可循环使用，不会对环境造成污染。

3.TC90-YJLV0.6/1kV电力电缆

电力电缆的机械物理性能及电性能符合国家标准GB/T12706-2002和国际标准IEC60502-1997标准之要求。

3.1工艺参数

详见我厂提供的产品样本。

电缆所选用的导体材料均为AA8030，其电缆的单芯导体在20℃的直流电阻值符合GB/T3956-1997标准要求。

3.2电缆的一般使用特性

1、额定电压0.6/1kV；

2、电缆的敷设温度：

≥-25℃；敷设环境低于-25℃时电缆敷设前应将电缆储存在温度为13°C（或更高）的环境下24小时；

3、导体长期允许工作温度≤90℃；护套在-40℃到90℃环境温度下，无裂纹，而且不含铅，镉等重金属。

4、电缆短路时（最长持续时间不超过5秒钟）电缆导体的最高工作温度不超过250℃；

3.2交流耐压试验方法

0.6/1kV电力电缆应经受试验电压3.5kV时间5分钟交流耐压试验不击穿。

3.3空气中敷设

1）单芯电缆平行敷设时中心距离：

185mm2及以下为电缆直径的2倍，240mm2及以上为90mm；

2）周围环境温度：

30℃；

3）导电线芯最高允许工作温度：

90℃；

4）不同环境温度下载流量的校正系数：

环境温度

20℃

25℃

35℃

40℃

45℃

校正系数

1.12

1.06

0.94

0.87

0.79

3.3阻燃特性：

TC90电缆为ZC型电缆，使用于易燃场所和重要防火场地，能在燃烧时，撤离火源后，火焰的蔓延使在规定的范围内，残焰或残灼在规定的时间内能自行熄灭。

符合IEC60332-3达到阻燃C级。

PVC护套不含铅，镉等重金属。

3.4环保特性：

加铝产品所有材质无铅、无铬不含重金属，所有材质可循环使用，不会对环境造成污染。

（三）加铝电缆技术分析

一、项目背景

我国电工行业从1957年至1973年，先后发展了铝排、铝绞线、铝芯绝缘电线电缆、铝芯电磁线、钢铝电车线、铝芯软电缆和铝包钢线等产品，取得很大成绩，铝导体的用量占导体总用量的比例上升到60％以上。

进入90年代中期，在某些组织的宣传、推动下，铜芯电缆的推广大有垄断市场之势。

而今，铝导体的用量一再下滑，不能不引起深思。

中国铜精矿的供应不到30%，超过70%的比例需要依赖进口，这远远高于中国铁矿石和石油的对外依存程度，而受国内需求推动，我国已经成为全球最大的铜消费国，2006年我国的铜消费量总计达到400万吨，约占全球供给总量的22%左右。

目前电缆用铜大部分从国外进口，国外矿产垄断企业争相提价，造成建筑电气成本居高不下。

反过来看，我国已探明铝矾土储藏量为37亿吨。

在这样的矿产资源形势下，竭力推崇不惜重金进口铜，而不用自己拥有的丰富的铝资源，使欧洲同行很不理解。

有法国电缆业者曾经说，法国不产铜而铝资源丰富，所以法国的电力电缆中，百分之六十以上使用铝导体的，并且得到法国电力公司（EDF）的认可。

中国的铜铝资源状况和法国相似，而却主要用铜导体，他们不理解。

加铝公司已对中国市场进行过多年调研，确定中国在这些产品方面有一个值得投入的市场机会。

就像北美那样，对于满足或超过质量标准且降低电力系统的整体安装成本以及长期运行成本的产品机会，建筑行业参与者很感兴趣。

中国政府认识到投资本国铝业的重要性，按照“鼓励外商投资产业目录”的第三节“制造业”的第14小节“有色金属冶炼及压延加工业”的第14.4项“有色金属复合材料、新型合金材料生产”。

Alcan为中国带来的不只是高技术铝合金，Alcan还带来电力产品生产加工技术，能够制造满足国内市场所需的产品。

中央政府对四川地区发展和开发的高度重视，以及产品市场所处有利位置，Alcan公司确定在天津投资兴建制造厂（位于天津空港工业园（TAIP）内）。

STABILOY™合金电缆，以科学性、安全性、环保性和经济性为基础，结合电缆的施工和运行，完全依照电缆的电导率、抗蠕变性、热膨胀性、防腐性及柔韧性等必要条件作为其研究和发展方向，早在70年代已经研制成功，并通过30多年国内外实践证明和验证，STABILOY™合金电缆已被国际市场广泛地接受并采纳。

二、产品技术特点

STABILOY™是加铝为建筑应用线缆而特别开发的铝合金导体。

STABILOY合金得到CSA批准的一种铝导电材料（“ACM”），满足加拿大电器规范的所有要求。

它在铝协会的牌号是AA8030。

电导率

用相同规格的电缆作比较，STABILOY导体的电导率是最常用的基准材料铜IACS的61%。

但在同样体积下，铝的实际重量大约是铜的三分之一，按照该计算，在满足相同导电性能的前提下，相同重量的STABILOY电缆的长度是铜缆的两倍。

因此，STABILOY线缆的重量是同样载流量的铜缆的一半。

使用STABILOY线缆替代铜缆，可以减少电缆重量，同时相应地降低安装成本，减少设备和电缆的磨损，使安装工作更为轻松。

抗蠕变性能

STABILOY的特殊合金配方与热处理工艺大大减少了金属在受热和压力的“蠕变”倾向。

采用STABILOY电缆的电气连接与用铜缆一样稳定。

热膨胀系数

热膨胀系数用来衡量在温度变化时材料的体积变化。

STABILOY的热膨胀系数比铜略高，它比铜膨胀或收缩更多一点。

因此，铝电缆不能用铜连接器来连接。

与之相反，多年来，铝连接器一直可靠地用于铜和铝导体。

由于当今使用的大部分电气连接器都是用铝制造的，这尤其适合STABILOY导体。

这时，导体与连接器的膨胀和收缩完全一致。

另外，加铝为了适应在中国电气连接的需要，使用铜铝过渡端子作为合金电缆与接线铜排的连接方式之一，充分考虑到铜铝连接的安全性，易用性和稳定性，并通过了上海电缆研究所进行的1000次热循环试验。

连接性能

STABILOY导体的合金成份大大改进了其连接性能，这是其被批准为铝导体材料（ACM）的根本原因。

特别是当导体退火时，添加的铁产生高强度抗蠕变性能，即使在长时间过载和过热时，也能保证连接稳定性。

当采用CSA认可的90℃级机械连接器（标志为AL9CU或AL90CU）时，在佐治亚电力公司（GeorgiaPower）提供的实验设施进行的连接器实验结果表明，其性能与用同样方式连接的铜导体的性能相同。

事实上，试验知识进一步证实：

按照规范要求安装，加铝生产的STABILOY电缆自问世以来的三十多年使用中，从未发生过故障。

注意：

STABILOY线缆的连接不必也不应经常紧固，否则会破坏其连接性能。

防腐性能

铝材固有的防腐性能，缘自当铝表面与空气接触时，会立即形成薄而坚固的氧化层。

这种氧化层特别耐受各种形式的腐蚀。

铝能承受恶劣环境的特点，是其被广泛应用于电缆的导体，以及许多工业元件和容器。

腐蚀的产生通常与不同的金属在潮湿环境中接触有关，可采取相应的保护措施来防止腐蚀的发生，比如使用润滑油、抗氧化剂和保护涂层。

碱性土壤和某些酸性土壤环境对铝有较大的腐蚀性，所以直埋敷设的铝导体应使用绝缘层或模压护套来防止腐蚀。

在含硫的环境中，例如铁路隧道和其它类似地方，铝的抗腐蚀性能大大优于铜。

柔韧性

STABILOY™导体比铜柔韧得多，而且不象铜那样容易“变形反弹”。

STABILOY有很好的弯曲性能，因此更容易进行端子连接。

STABILOY良好的“可加工性能”，缘自于它的合金成份以及特殊加工工艺。

铠装电缆

AC90和ACWU90型

加铝铠装电缆采用STABILOY导体制造，截面规格从16mm2到400mm2。

线芯为ASTMB级压紧绞股型。

STABILOY导体完全符合CSAC22.2No.38关于ACM合金导体的标准。

加铝自锁型铠装电缆AC90和ACWU90电缆符合IEC关于线缆的各项规范标准，具有非常广泛的应用。

许多年来，AC90型一直应用于防燃性建筑，如办公楼、旅馆、购物中心和工厂中的照明、动力及其它电器设备的馈电线路。

ACWU90型应用于抗燃型建筑的进线、馈线，以及某些设备的专用配电线路。

AC90和ACWU90型均可作为用户进线电缆，但AC90仅限于地上及干燥环境。

加铝使用的自锁型铠装技术使得其电缆比常规铠装电缆更具柔韧性，更容易安装。

在固定安装中，加铝自锁型铠装电缆弯曲半径可以仅为电缆外径的7倍。

AC90和ACWU90铠装电缆可安装在电缆托盘上（有孔托盘、无孔托盘及梯架），也可采用支架或电缆夹沿墙、沿顶明敷。

此外，ACWU90型电缆可用于室外和其它潮湿环境，包括直埋敷设。

ACWU90型电缆通过认证可用于各等级和类别的危险场所中。

加拿大国家建筑规范容许在抗燃型建筑中的普通馈线和支路中使用无外护套的铠装电缆。

多芯非铠装电缆

TC90型

加铝非铠装电缆采用STABILOY™导体制造，截面规格从16mm2到400mm2线芯为ASTMB级压紧绞股型。

STABILOY导体完全符合CSAC22.2No.38关于ACM合金导体的标准，也符合GB12706.1级IEC60502.1最新版的各项标准。

在无需铠装机械保护的场合下，加铝非铠装电缆具有非常广泛的应用。

可用于抗燃性建筑，如办公楼、旅馆、购物中心和工厂中的照明、动力及其它电气设备的馈电线路。

加铝非铠装电缆采用工作温度90℃的交联聚乙烯绝层及黑色PVC外护套。

三、产品材料标准

STABILOY™合金电缆材料退火与中间回火处理后，缆绞合后成为导线或用于单实芯导线，是绝缘的。

说明1：

符合本规范要求的铝合金在表1中列举。

说明2：

合金与回火的名称遵照ANSIH35.1（即统一的编号体系）执行。

合金的名称列,所以，每个系统都应与其它系统分开使用。

说明3：

AA8030铝合金拥有专利权。

美国的专利权号请参见表1。

表1:

铝合金

合金名称

美国专利权号

ANSI-H35.1

8017

8030

8076

8130

8176

8177

UNS

A98017

A98030

A98076

A98130

A98176

A98177

……

3711339

3697260

……

RE28419

RE30465

……

符合铝合金或其它类似的合金的化学成份的限制要求（这些要求已经注册并有注册记录）

四、加工工艺

根据生产规模和产品方案，天津加铝工程包括合金铝生产线及电缆生产机组。

生产工艺流程包括：

熔化——连铸连轧——拉丝——绞线——挤出——成缆——铠装——外护套——重卷。

序号

设备名称

单位

数量

备注

一、合金铝生产线

在轧制车间内

1

10吨预热炉

台

1

烟气余热加热炉（自带天然气燃烧加热应急系统）

2

30吨熔化炉

台

1

PLC型燃气加热炉

3

20吨精炼炉

台

2

PLC型燃气加热精炼炉

4

杆材连铸连轧机组

套

1

二、电缆生产机组

在主生产车间内

1

拉丝生产线

条

2

2

7股双旋钮绞机

台

1

3

19/37股钮绞机

台

1

4

热处理炉

台

3

2挡板分层式烘炉

5

150/45毫米绝缘线

条

3

挤出线

6

150毫米封套线

条

1

7

防护层蒸汽加热固化设备

台

18

8

72英寸单旋钮绞机

台

1

9

96英寸盘式钮绞机

台

1

10

连锁条带铠装线

条

4

11

AC/DC测试装置

台

1

12

重新绕线机

台

4

导线

交联绝缘层

内嵌导芯

填料

内护套

铝合金铠

外护套

3+1芯电缆结构示意图

五、国内外同类产品性能比较

（一）STABILOY™合金电缆和纯铝电缆比较

以前我国建筑业中使用的铝缆，其材质为纯铝。

其缺点是：

1.抗蠕变性能差，由通电断电引起的热胀冷缩在连接处会造成蠕变，长时间之后会松弛，相对螺栓的压紧力变小，接触电阻增大而引起过热，最后引发事故。

2.端子与设备或母排连接的螺栓材质参差不齐，甚至是铁制螺栓，金属材料的膨胀系数不同，而且在安装时不加装弹垫，导致空气进入形成氧化膜，使得接触电阻增大而过热，也是隐患。

纯铝电缆所用端子未经特殊处理，与铜排的连接处可能会产生电化学腐蚀。

3.以前纯铝电缆所用绝缘为PVC塑料，发生火灾时会产生大量的有毒气体，这也成为火灾中致命的要素。

（二）加铝合金电缆的优点

加铝公司针对以前纯铝电缆本身固有的缺点，加入了合金成分对其进行了改性，STABILOY™合金的多种性能大幅提高。

1.合金元素不同。

STABILOY™导体与纯铝（1350）电缆相比，大幅增加了铜/铁/镁元素。

众所周知，在铝中加入其它多种合金元素后，导电性能会下降，而STABILOY™通过工艺控制，使导电率回复到纯铝的水平。

铜：

增加合金在高温时候的电阻稳定性；

铁：

增加抗蠕变性能；

镁：

在同样的界面压力下，能够提高接触点而具有更高的抗拉强度

2.抗蠕变性与压紧性提高了300%，避免了由于蠕变引起的松弛问题。

3.抗拉强度高。

根据电缆使用手册可知，普通铝芯电缆允许的牵引强度为40MPa，STABILOY™电缆的牵引强度为53MPa。

4.紧压系数高。

普通铝缆的压缩系数一般没有或者很小，因为铝（或其它金属元素）受外力挤压变形，导电性能会下降（这也是金属电阻应变式传感器的制造原理），成缆之后的外径大，需要很大的空间或桥架来放置电缆，无形中增加了投资。

STABILOY™导体采用紧凑型挤压成缆，压紧系数为90.5%，但通过严格的工艺控制，导电率达到61.8%，电缆总外径小，占用空间或桥架少，而AC90型电缆根本不需要桥架，可沿墙明敷。

5.特殊的工艺加工过程使得STABILOYTM比纯铝电缆具有更高的屈服强度；延伸率提高了30%；回弹量小，无记忆效应。

6.铠装材料不同。

较常见的普通铝缆有YJLV、YJLV22两种，YJLV22为钢带铠装，磁性材料，碰撞时会产生火花。

STABILOY™ACWU90产品，铠装层是5000系列合金，强度高，耐腐蚀性强，属于非磁性材料，碰撞时不会产生火花，在接近易燃易爆物品时安全可靠。

自锁式的结构能使其在更小的空间内弯曲。

7.安装方便。

STABILOY™电缆由于独特的合金配方、加工工艺及自锁式铠装结构，柔韧性能大幅提高，一般的铝缆的弯曲半径为10~20倍外径，而STABILOY™电缆的弯曲半径仅为7倍外径，更便于建筑内使用。

GB12706.1附录G电缆安装时的最小允许弯曲半径见表G1。

项目

单芯电缆

三芯电缆

无铠装

有铠装

无铠装

有铠装

安装时的电缆最小弯曲半径

20D

15D

15D

12D

靠近连接盒和终端电缆的最小弯曲半径（但弯曲要小心控制，如采用成型导板）

15D

12D

12D

10D

注：

D—电缆外径。

图3：

STABILOY™合金电缆安装时的最小允许弯曲半径

（三）STABILOY™合金电缆与铜缆的性能比较

1.电阻率

在各种导电金属中，铜是仅次于银的良好导体。

软铜在20℃时的直流电阻率为0.017241Ω·mm2/m；其导电率为58.0m/（n·mm2），常将此定为100％IACS，以此衡量其他线材的相对导电率。

硬拉铜线导电率为97％IACS。

铝也是良好的导电体，软铝导电率约为软铜的62％。

由于铝的密度比铜小且价格低廉，从总的输电经济性看铝优于铜，从而得到广泛应用。

由于导体的导电率与导体面积的平方成反比。

因此，当STABILOY™合金电缆与铜缆相比，当它们的电气性能相同时，STABILOY™合金电缆的直径仅仅比铜电缆的直径大25%。

2.耐腐蚀性

公司技术人员专门就加铝STABILOY™合金材料与铜在酸性、碱性环境下的耐腐蚀性能与铜的耐腐蚀性能做了对比试验。

铜在酸性动物粪便中的表现（根部已变黑），STABILOY™合金在酸性动物粪便中的表现（光亮如新）。

STABILOY™合金电缆的接头采用德国进口端子，内有保护性油膏，有效地防止了表面接触引起的电化学腐蚀问题。

另外，加铝为了适应在中国电气连接的需要，使用铜铝过渡端子作为合金电缆与接线铜排的连接方式之一，充分考虑到铜铝连接的安全性，易用性和稳定性，并通过了上海电线电缆研究所进行的1000次热循环试验。

3.环保特性（AC90电缆）

在高层建筑发生火灾时，浓烟和毒性气体是火灾中致命的杀手，大量的浓烟吸入体内会造成死亡，吸入微量的浓烟则可能导致昏厥，影响逃生。

而以往所用的PVC绝缘材料恰恰是产生大量有毒气体的根源。

加铝STABILOY™合金电缆可提供低烟无卤