鋁合金電纜

鋁合金電纜是以AA8030 系列鋁合金材料為導體，採用特殊緊壓工藝和退火處理等先進技術發明創造的新型材料電力電纜。

鋁合金電纜在電工鋁中加入銅、鐵、鎂、硅、鋅、硼等合金元素，同時通過工藝調整，使得鋁合金導體的機械性能大幅提高，避免純鋁導體的伸長率低、抗蠕變性能差、柔韌性差的問題，增加電纜系統的連接可靠性。另外，保持鋁合金的電氣性能與電工鋁導體持平，在61%IACS以上。

鋁合金電導體的直流電阻考核指標可參考GB/T3956-2008《電纜的導體》中實心導體或絞合導體的直流電阻值，並且在GB/T3954-2014《電工鋁圓桿》中已經有AA8030等類型桿。

合金電力電纜彌補了以往純鋁電纜的不足，雖然沒有提高了電纜的導電性能，但彎曲性能、抗蠕變性能和耐腐蝕性能等卻大大提高，能夠保證電纜在長時間過載和過熱時保持連續性能穩定，採用AA-8030 系列鋁合金導體，可以大大提高鋁合金電纜的導電率、耐高溫性，同時解決了純鋁導體電化學腐蝕、蠕變等問題。

鋁合金的導電率是最常用基準材料銅IACS的61.8%，載流量是銅的79%，優於純鋁標準。但在同樣體積下，鋁合金的實際重量大約是銅的三分之一。。因此，相同載流量時鋁合金電纜的重量大約是銅纜的一半。採用鋁合金電纜取代銅纜，可以減輕電纜重量，降低安裝成本，減少設備和電纜的磨損，使安裝工作更輕鬆。

在滿足同等電氣性能的前提下，使用鋁合金電纜的重量是銅芯電纜的一半，其截面是傳統銅芯電纜的1.1~1.25倍，價格比傳統的銅芯電纜低15~30%。

鋁合金電力電纜所具備的良好的機械性能和電性能，使得它可以廣泛應用於國民經濟的各個領域，如普通民宅、高層建築、電梯、大小型超市商場、地鐵、機場、車站、醫院、銀行、寫字樓、賓館酒店、郵政電信大樓、展覽館、圖書館、博物館、古代建築、學校、電力大樓、公共娛樂場所、隧道、地下建築、倉庫等，還可以用於冶金、鋼鐵、焦炭、煤礦、電廠、輸變電站、造船、石油、化工、醫藥、核電站、航空航天、軍事、造紙等行業，以及家電、汽車、公共交通設施等等。

鋁合金導體的合金材料與退火處理工藝減少了導體在受熱和壓力下的“蠕變”傾向，相對於純鋁，抗蠕變性能提高300%，避免了由於冷流或蠕變引起的鬆弛問題。

鋁合金導體相比於純鋁導體，由於加入了特殊的成分並採用了特殊的加工工藝，極大的提高了抗拉強度，且延伸率提高到30%，柔韌性比銅高33%，彈性低40%，使用更加安全可靠。

熱膨脹係數用來計算在溫度變化時材料的尺寸變化。鋁合金的熱膨脹係數與銅相當，多年來鋁連接器一直可靠地用於銅和鋁導體，且當今使用的大部分電氣連接器都是用鋁製造的，這尤其適合鋁合金。所以鋁合金導體與連接器的膨脹和收縮完全一致。

用鋁合金製造的電氣連接與用銅導體製造的連接一樣安全穩定。鋁合金的成分大大改進了其連接性能，當導體退火時，添加的鐵產生高強度抗蠕變性能，即使在長時間過載和過熱時，也能保證連接穩定。

鋁合金改善了純鋁的抗拉強度，鋁合金電纜可支撐4000米長度的自重，銅電纜只能支撐2750米。這種優勢在大跨度的建築（如體育場館）配線時體現得尤為突出。

鋁固有的防腐性能源自當鋁表面與空氣接觸時形成薄而堅固的氧化層，這種氧化層特別耐受各種形式的腐蝕。而合金中添加的稀土元素又能進一步改善鋁合金的耐腐蝕性能，特別是電化學腐蝕。鋁能承受惡劣環境的特點使其被廣泛應用於托盤內電纜的導體，以及許多工業元件和容器。腐蝕的產生通常與不同的金屬在潮濕環境中的連接有關，可使用相應的保護措施來防止腐蝕的發生，比如使用潤滑油、抗氧化劑和保護塗層。鹼性土壤和某些類型的酸性土壤環境對鋁有較大的腐蝕性，所以直埋敷設的鋁導體應使用絕緣層或模壓護套防止腐蝕。在含硫的環境中，例如鐵路隧道和其它類似地方，鋁合金的抗腐蝕性能大大優於銅。

鋁合金有很好的彎曲性能，其獨特的合金配方、加工工藝，使柔韌性大幅提高。鋁合金比銅柔韌性高30%，反彈性比銅低40%。一般銅纜的彎曲半徑為10~20倍外徑，而鋁合金電纜彎曲半徑僅為7倍外徑，更容易進行端子連接。

國內常用的鎧裝電纜，大多採用鋼帶鎧裝，安全級別低，在受到外界破壞力時，其抵禦能力差，容易導致擊穿，且重量重，安裝成本相當高，加之耐腐蝕性能差，使用壽命不長。而我們根據美國標準開發的金屬連鎖鎧裝電纜，採用的是鋁合金帶連鎖鎧裝，其層與層之間的連鎖結構，保證電纜能經受外界強大的破壞力，即使電纜遭受較大的壓力和衝擊力時，電纜亦不易被擊穿，提高了安全性能。同時鎧裝結構使電纜與外界隔離，即使在火災時，鎧裝層提高了電纜的阻燃耐火級別，降低了火災的危險係數。鋁合金帶鎧裝結構相對於鋼帶鎧裝，其重量輕，敷設便利，可免橋架安裝，能減少20%~40%的安裝費用。根據使用場所的不同可以選擇不同的外護套層，使鎧裝電纜的用途更加廣泛。

單從體積電導率方面考慮，鋁合金不及銅，但我們開發的導體不僅從材料性能方面作出了改進，而且在工藝方面也取得大的突破，我們採用超常規的緊壓技術，使緊壓係數達到0.93，而異型線的緊壓係數能達到0.95，在國內屬於首創。通過最大極限的緊壓，可以彌補鋁合金在體積導電率上的不足，使絞合導體線芯如實心導體一般，明顯的降低線芯外徑，提高導電性能，在同等載流量情況下導體外徑只比銅纜大10%。

一、耐腐蝕性能

純鋁的耐腐蝕性能比銅好，但鋁合金的耐腐蝕性能比純鋁更優，因為鋁合金中加入的稀土等化學元素可以增加鋁合金的耐腐蝕性能，特別是耐電化學腐蝕性能，解決了純鋁長期在接頭處出現的電化學腐蝕的問題。

二、機械性能

第一，抗拉強度和延伸率。鋁合金導體相比於純鋁導體，由於加入了特殊的成分並採用了特殊的加工工藝，極大的提高了抗拉強度，且延伸率提高到30%，使用更加安全可靠。

第二，彎曲性能。鋁芯電纜的彎曲性能很差，彎曲很容易發生斷裂，鋁合金電力電纜的彎曲半徑為7倍電纜外徑，遠遠優於GB/T12706的“電纜安裝時的最小彎曲半徑”中規定的10倍-20倍電纜外徑。

第三，柔韌性能。純鋁電纜只要幾次一定角度的扭轉，導體就會出現開裂或折斷，易引發事故，而鋁合金電力電纜能夠經受幾十次的彎折，消除了以往純鋁電纜安裝使用過程中出現事故的隱患，極大地提高了安全可靠性能。

三、導電能力

鋁合金導體是在純鋁中添加稀土、鎂、銅、鐵等元素，經過合金工藝形成的新興導體材料。眾所周知，在鋁中加入其它多種合金元素后，導電性能會下降，而通過工藝控制，可以使導電率恢復到接近純鋁的水平，使其與純鋁具有相近的載流量。

四、抗蠕變性能

純鋁抗蠕變性能差，由通電斷電引起的熱脹冷縮在連接處會造成蠕變數大，長時間之後會出現鬆弛，接觸電阻增大而引起過熱，容易引發事故。AA8000系列鋁合金的抗蠕變性是純鋁導體的300%，大大減少了電纜接頭鬆弛的可能性，改善了導體的連接狀況。

1、歷史實踐證明

鋁合金電纜自1968年美國研發、使用至今已43年，該產品使用已相當普遍，北美國家市場佔有率達到80%。經過43年的實踐證明，鋁合金電纜使用從未發生任何故障，是安全的。

2、檢測及認證

鋁合金電纜通過美國的UL，加拿大的CUL，澳大利亞的SAI GLOBAI國際權威機構檢測認證和中國國家電纜電線檢測中心，國網武漢高壓研究所，國家防火建築材料質量監督檢驗中心等權威機構檢測認證，鋁合金導體符 合CSA標準C22.2第38條款關於ACM合金導線的要求，和GB12706.1--2008和IEC60502.1最新版的性能要求，以及UL對 AA8000系列相關的標準。

3、鋁合金成分作用

◆鋁合金導體成分加入稀土和鐵等成分后，大大地提高了其導電性能和連接性能，尤其是當導體退火時添加鐵產生了高強度的抗蠕變性能，在電流過載時，鐵發揮持續的連接作用，使鋁合金導體不會發生蠕變。

◆蠕變對電纜危害極大，若電纜發生蠕變，其接觸點原來壓不夠緊，壓力減小使得接觸電阻迅速增大，電流流過後造成接頭處過熱，如果不定期檢修，就會出現安全隱患。解決電纜蠕變問題非常重要。

◆蠕變：金屬在溫度，外力和自重的作用下，隨著時間的推移，將緩慢的產生不能復原的永久變形，這種現象為蠕變。

4、阻燃性能

鋁合金電纜的絕緣材料採用阻燃硅烷交聯聚乙烯(XLPE)，工藝上採用自鎖鎧裝結構，散熱性能遠遠優於PVC材料的護套，可以迅速散熱，火焰消失后火苗能迅速熄滅，不會延然其它材料，阻燃性能極為優異。鋁合金電纜採用新型材料和新工藝，可確保其使用更加安全。

1、電纜載流量

◆合金導體的截面積是銅1.5倍時，合金導體和銅導體電氣性能一樣，實現了相同的載流量、電阻、和壓損。

◆鋁合金的電阻率介於鋁與銅之間，載高於銅，而略低於鋁，在相同 載流量前提下，同等長度的鋁合金導體的重量僅為銅的一半。如果按銅的電導率是100%計 算，合金導體的電導率約為61.2%，合金的比重為2.7，銅的比重為8.9，則(8.9/2.7)×(0.612/1)=2，即2單位重量的銅的電阻與 1單位質量的合金的電阻相同，因此，當合金導體的截面積是銅的1.5倍是，其電氣性能相同，即實現了和銅相同的 載流量，電阻，和電壓損失。

◆影響電力電纜 載流量的因素很多，如線路特性(如工作電，電流類型，頻率，負荷因素)；電線電纜的結構(如導電線芯的結構，芯數，絕緣材料的種類，屏蔽層及內外護層的結構和材料，總外徑)；敷設條件(如空氣中敷設，管道中敷設，直接埋地敷設，地下溝道中敷設，水底中敷設)；導電線芯最高允許工作溫度和周圍環境條件(如空氣和土 壤溫度，土壤熱阻係數，周圍熱源的鄰近效應)等。

2、減少電纜外截面

鋁合金電纜生產過程中，德國最先進的緊壓技術，使其導體的填充係數能達到93%。並且鋁合金電纜採用的是硅烷交聯聚乙烯，這種絕緣只需聚氯乙烯的2/3的厚度就能遠遠超過常規的絕緣性能。而銅的填充係數一般只能達到80%，常用的絕緣採用的是聚氯乙烯，所以鋁合金電纜外徑僅在銅纜的基礎上增加11%以內，就能有銅相同的電氣性能。可見，使用鋁合金電纜不需更改原使用銅電纜的管道設計。(一般設計師設計的敷設管道尺寸為銅纜的150%，所以穿管不成問題。)

3、減少電纜線損

非磁性材料，不會產生渦流，能減少線路的損耗。鋁合金帶連鎧鎖裝材料是非磁性材料，即使存在三相不平衡電流，也不會產生渦流，能夠減少線路的損耗。

1、鋁合金電纜的延伸性能

伸長率是導體機械性能重要指標，是產品優劣和能承受外力大小的重要標誌。也是檢驗電纜導體機械性能的一個重要指標。鋁合金電纜退火處理后的延伸率能達到30%，而銅纜的伸長率為25%，普通鋁桿的伸長率為15%，是能取代鋁芯電纜與銅纜的重要指標。

2、鋁合金電纜的柔韌性能

扭轉試驗：主要檢驗金屬線材的韌性，韌性愈好，能承受的扭轉次數愈多。普通鋁絲的一個重要缺點是脆度高，在安裝時只要若干次一定角度的扭轉，導體就會產生裂紋，裂口就會發熱、腐蝕，是出現火災的重要原因。使用鋁合金電纜，由 於它的韌性好，不會產生裂紋，在安裝中出現的安全隱患減少。

3、鋁合金電纜的彎曲性能

彎曲試驗：主要檢驗金屬的抗彎曲性能。材質不均或性脆的材料，抗彎曲性能差。

根據GB/T12706中對銅纜安裝時彎曲半徑的規定，銅纜的彎曲半徑是10-20倍電纜直徑，鋁合金電纜的彎曲半徑最小為7倍電纜直徑，使用鋁合金電纜能減小布局空間，更易於敷設，減少安裝成本。

4、鋁合金電纜的反彈性能

實踐證明：在室溫條件下將銅纜與鋁合金電纜彎曲90度，應力釋放后，鋁合金電纜反彈角度為銅纜的60%。因鋁合金電纜具有無記憶力，所以反彈的性能優於銅芯電纜，在安裝過程中端子連接接頭易於壓緊，增加其緊密程度，提高連接的穩定性。

1、導體部分腐蝕主要有兩種：化學腐蝕與電化學腐蝕

◆化學腐蝕：指金屬在大氣中與氧、氯、二氧化硫、硫化氫等氣體做用下發生腐蝕。

金屬表面與氧發生作用后，生成不同的金屬氧化物。

鋁的氧化物能構成緻密的有一定硬度的表面保護膜。

鐵的氧化物結構松，易於脫落，並繼續不斷的向金屬內部滲入、擴散，破壞材料。

銅的氧化物俗稱銅綠，介於以上兩者之間，是一種有毒物質。

◆電化學腐蝕：指由金屬和介質組成原電池后，形成了金屬的腐蝕過程，當兩種不同電極電位的金屬相連接，其間又有水或其它電解質時，兩種金屬之間就會產生 電流形成一個原電池，其中一種金屬處於正電位，另一種處於負電位，處於負電位的金屬就不斷地以離子狀態經電解液向處於正電位的金屬聚積。使處於負電位的金 屬逐漸損失破壞，形成電化學腐蝕。兩種金屬的電極電位之差愈大，電化學腐蝕就愈強烈。溫度愈高，金屬的腐蝕也愈嚴重。

不同的金屬有不 同電極電位。常用的幾種金屬的電極電位次序為；金屬 Ag(銀) Cu(銅) Pb(鉛) Sn(錫)Fe(鐵)Zn(鋅) A1(鋁)。電位+0.8+0.334-0.122-0.16-0.44-0.76-1.33電極電位負值越大的金屬，轉入電解質中成為離子的趨勢越強，即越易受到腐蝕。鋁的電極電位的負值較大，但由於其表面經常有一層氧化膜保護層，能改善其耐腐蝕性能。

稀土鋁合金材料是在鋁中加入稀 土元素，它能夠起到凈化，提高純度，填補表層缺陷，細化晶粒。減少偏析，消除顯微不均而導致局部腐蝕的作用，同時也帶來鋁的電極電位負移，具有了牲陽極效 應和優異的導電性能，從而大大提高了鋁的耐腐蝕性能。對於海洋環境中C1-和石油，化工環境中的S，H2S+C02等腐蝕問題，這種材料有獨特的防腐機 理。稀土金屬的強還原性可以與S，H2S，C1-的強氧化性有效結合，相互作用，生成穩定的化合物(C1-與稀土鋁合金生成穩定配位化合物)，將化學反應 中的氧化和還原過程有機統一，相互作用，從根本上截止了S，H2S，C1-等腐蝕介質的氧化活動造成的腐蝕破壞，從而徹底解決了在全球範圍包括美國在內的 發達國家未能很好解決的問題，經北京有色金屬研究總院等國家級檢測部門的檢測和工程實例數據分析表明，在氯離子，海水，海洋大氣，鹽霧環境(乾濕交替)，飽和HzS，硫以及高溫，高壓環境條件下，稀土鋁合金的年腐蝕率為零或幾乎為零。

2、絕緣部分

◆電力電纜的載流 量是指在最高允許溫度下，電纜導體允許通過的最大電流。在設計選用電纜時，應使電纜各部分損耗產生的熱量不會超過電纜允許最高溫度，在大多數情況下，電纜 的傳輸容量是由電纜溫度最高限度所確定，電纜的最高允許溫度，主要取決於所用絕緣材料的熱老化性能，因為電纜工作溫度過高，絕緣材料老化會加速，電纜壽 命大縮短。如果電纜在最允許溫度以上運行，電纜將30年安全工作。

◆XLPE是交聯聚乙烯英文名稱的縮寫，聚乙烯是一種線性分子結構，在高溫下極易變形。交聯聚乙烯過程使其變成一種網狀結構。這種結構即使在高溫下也一樣具有很強的抗變形能力。

◆交聯聚乙烯極佳的抗老化特性及超強的耐熱變形決定了在正常運行溫度(90C)短時故障(130C)及短路(250C)條件下可允許大電流通過。正因為它的運行溫度比聚氯乙烯高20C，具有優異的抗熱化性能，增加絕緣的抗老化性能，壽命大大增加。

◆直接採購成本

鋁合金電纜與銅芯電纜的價格比較：鋁合金電纜具備優越的安全性能、電氣性能、機械性能和更長的使用壽命前提下，鋁合金電纜的價格只有銅電纜的75%左右。

◆ 安裝成本降低

節約安裝成本：由於鋁合金電纜的彎曲性能好和重量輕，易於安裝。

從1968年開始，美國就開始研製生產合金電力電纜，並在美國、加拿大、墨西哥等國家開始推廣應用。主要應用於機場、軍事基地、辦公大樓、住宅、酒店、超市、院校、體育場、醫院、工廠廠房等建設工程。美國成功應用合金電纜40餘年，從未出現過任何安全事故。這是在全國快速推廣應用新型材料合金電力電纜的重要原因之一。

鋁合金電纜已不是新鮮事物，其性能、價格上的優勢也經過了權威檢測考驗。統計數據顯示，銅線線纜仍佔超過90%的市場份額。當然，這並不能阻止鋁合金電纜逐步為大眾所認可、接受的良好勢頭，通過公司訂單狀態及用戶反饋，明確表示其了對鋁合金電纜未來的信心。

資料顯示，性價比更高、電氣性能優越的鋁合金電纜的歐美國家已擁有了近40年的使用歷史，在醫院、教堂、政府機構中使用率尤為突出。總體上看來，鋁合金電纜的銷量與銅線電纜有著較大的差距，但來自政府、工廠、醫院、民用住宅的小型訂單卻呈現明顯上升趨勢，這代表著鋁合金電纜在最基礎的電纜運用領域中、在最複雜的使用工況中，已經獲得了廣泛的認可，也意味著未來鋁合金電纜前景大好！

在醫用和民用項目中也是如此，許多醫院前期在主體建築中仍然使用銅線電纜，而在環境複雜、工況多變的戶外、過道照明中嘗試耐腐蝕性能更好的鋁合金電纜，使用效果良好並計劃在接下來線纜的更新換代中，以鋁合金電纜全面節約銅線電纜。