铝芯电缆的类型(如何表达铝芯电缆的类型)

针对新建工厂片面选择铝芯电缆的情况，作者从铜资源稀缺且昂贵，铝资源丰富且廉价的现状出发，提倡在工程设计中选择性应用铝芯电缆。分析了铜芯电缆和铝芯电缆的材料特性和物理性能。提出了铝芯电缆的技术选择方法和热稳定性验证方法。分析了铝芯电缆工程应用的经济效果。

目前铝芯电缆的应用现状

电力电缆按线芯材料可分为铜芯电缆和铝芯电缆。常用的铜芯电缆有YJV和VV。铝芯电缆的型号有YJLV和VLV。铝芯电缆在20世纪70年代和80年代得到广泛应用。一般铝芯电缆基本都是中小工厂用的。而且电机和变压器也有铝芯线圈。

自20世纪90年代以来，电力电缆的应用基本上被铜芯电缆占据。在一些大型工厂中，无论是主设备还是辅助设备都使用铜芯电缆。比如某厂2X2500m3高炉炼铁厂房建于2009年，电气工程全部使用铜芯电缆。

事实上，铝芯电缆在输渣皮带上的应用，不仅可以满足供配电的需要，还可以节省大量的宝责资金。之所以会出现一边倒的选择，一是过分强调可靠性；第二，忽视投资的经济性。只要选型得当，铝芯电缆是可以满足应用要求的，经济性更好。

铝和铜的材料特性

铝的元素符号是Al，原子量是27，核外电子数是13，最外层电子数是3。铜的元素符号是Cu，原子量是64，核外电子数是29，最外层电子数是1。

影响导电材料载流能力的是电阻率。铝的电阻率为0.0294ω mm2/m，铜的电阻率为0.01851ω mm2/m..它们的比值为0.0294/0.01851=1.59。铝的密度为2700kg/m3，铜的密度为8900kg/m3。铜单位体积的自由电子数比铝多，所以铜的导电性比铝好。铝的熔点是660.40摄氏度，铜的熔点是10830摄氏度。

从铝和铜的材料特性来看，铝的电阻率是铜的1.59倍。在相同电流下，相同截面积的铝芯电缆发热量是铜芯电缆的1.59倍。铜的熔点比铝高400多度。使用铝芯电缆时，应合理选择截面积，保证电缆在运行时不产生高温。

由于铝的密度小于铜，所以在相同的柱重下，铝缆的长度要比铜缆长得多。因此，从经济角度考虑，辅助设备应尽量使用铝芯电缆，以减少供配电的投资金额。

铝芯电缆的技术选择方法

铝芯电缆应用范围的探讨

由于铝芯电缆的电阻率是铜芯电缆的1.59倍，且铜芯电缆的高温过载优于铝芯电缆，所以在一些国防和国家重点工程，以及大型联合企业的关键流水线中，铜芯电缆的可靠性更高。铝芯电缆应定位在三级负荷。

对于电力负荷分类，强调的是供电的可靠性，而不是具体到供配电用什么材料的电缆。在三级负载中大量使用铝芯电缆，可以取得很好的效果。比如大型联合企业中除流水线以外的配套项目、后勤服务项目、辅助项目。

这些短期停电不会影响流水线的生产。如铝电缆可用于2500m3高炉的排水、铸铁、除尘等附属工程。铝芯电缆还可广泛用于中小型工厂的供配电。比如中小型水泥厂的供配电。另外，一些小工厂、车间、工地上的施工机械，都可以使用铝芯电缆供电。

2常用铝芯电力电缆载流量和截面积的选择

1kV XLPE电力电缆载流量见表1 (Qe=650C)。

表1

铝芯电缆热稳定性验证

应检查重要负荷的10 KV铝芯电缆的热稳定性。检查铝芯电缆的热稳定性时，应根据下列情况确定短路点:

(1)对于不超过制造长度的单根电缆，短路发生在电缆末端。

(2)对于有中间接头的电缆，短路发生在电缆截面减小的每一段的首端；当电缆段的横截面积相等时，短路发生在平行点之后。

(3)没有中间接头的并联电缆在短路发生后，在并联点的后面。

当铝芯电缆满足短路热稳定性校核时，最小截面积Smin=(I∞/C√-tj)x103 (mm2) (1)

式中，I∞-稳态短路电流KA；

C -热稳定系数，YJLV型C=80，VJLV型C = 65

Tj——稳定短路电流流动的假想时间s。

Tj =t+0.05秒(2)

t=tb+tgu+thu (3)

式中，tb -主保护动作时间s；tgu——断路器的固有断开时间s；Thu -断路器电弧放电的持续时间。

应用铝芯电缆的经济效果分析

一般铜的价格是铝的4倍左右。电缆和芯线成本占90%以上。长距离大截面积电缆选用铝芯电缆具有很大的经济价值。比如某厂4号高炉槽下的电除尘器，就建在距离高炉350米的地方。4#高炉槽下电除尘计算负荷Ijs=425A。

由于烧锰车间变电站变压器容量不够，需要从高炉变电站引入380 V (T-NC)电源。如果使用铜芯电缆，应并联YJV - 1KV和3X180+1X50电缆供电。YJV - 1KV，3X180+1X50电缆载流量(400C)为272A。根号2的载流量为544A。

如果使用铝芯电缆，可选型号规格为JJLV-1kV，三根3x10+1x50铝芯电缆并联供电。三根JJLV-1kV，3x10+1x50铝芯电缆的载流量(400C)为546A。铜芯和铝芯的载流量基本相等。工程中许多长距离、大截面的供电电缆，采用铝芯电缆可以取得很大的经济效益。

对比分析铜芯电缆和铝芯电缆的压降。以上例为例进行计算分析:线路长350m时计算电流为425A，功率因数cos φ = 0.8O，根据工厂配电设计手册，185mm2铜芯电缆电压损失为0.062%/km，150mm2铝芯电缆电压损失为0.108%。假设两根铜芯电缆的载流量均匀分布，每根电缆的载流量为212A。假设三根铝芯电缆的载流量均匀分布，每根电缆的载流量为141A。

铜芯电缆总电压损失率(%):212 x 0.062% x 0.35 = 4.6%；铝芯电缆的总电压损失率(%): 141 X 0.108% X 0.35=5.3%。

变电站低压母线电压为400V，两种缆芯材料的端电压为:铜芯电缆端电压为400 x(1-4.6%)= 382v；铝芯电缆终端电压:400 X (1-5.3%)=380V。

从上面的计算可以看出，铜芯电缆和铝芯电缆都能满足允许范围内的电压损失。

结论

截面积在16mm2以下的铜芯电缆的机械强度和韧性优于铝芯电缆。16mm2以上，两者都能满足机械强度和韧性的要求。计算电流较大、供电距离较长的供电线路，选择铝芯电缆的经济效果会更好。采用6kV和10kV中压电源时，应检查铝芯电缆的热稳定性。长距离铝芯电缆供电应进行电压损失计算。铝芯电缆的连接最好采用铜铝过渡接头压接，然后连接。