稀土鋁合金電纜在火力發電廠中的應用探討

林斌 何世杰

摘 要：本文通過分析稀土鋁合金電纜良好的機械性能和電氣性能，總結稀土鋁合金電纜在火力發電廠應用中的特點，提出火力發電廠建設中可以采用部分稀土鋁合金電纜替代銅芯電纜的思路，為稀土鋁合金電纜更廣泛的應用提供理論和實踐建議。

關鍵詞：電纜；稀土鋁合金；火力發電廠

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

隨著我國能源電力及基礎設施的高速發展，我國電纜年產值已突破萬億，由于國家銅資源緊缺，儲量不超過4000萬噸，而年消耗量卻達600萬噸。中國鋁資源儲量約27億噸，儲量極其豐富。在銅價劇烈波動的今日，稀土鋁合金電纜體現出更好的價格穩定性，稀土鋁合金電纜能達到銅纜相同的功能，而成本約為銅纜的65～70%，能夠更好地控制建設項目電纜采購成本。在國外，稀土鋁合金等新型線纜已經穩定使用了40多年，而稀土鋁合金電纜最為適合的市場則是對性價比有較高要求的發展中國家和中等發達國家。

在火力發電廠中大力推廣稀土鋁合金電纜，促進“以鋁代銅”[1]，其意義深遠?；鹆Πl電廠建設需電力電纜量巨大，如能部分或全部采用稀土鋁合金電纜，不僅能大量節約銅資源，且能大大降低建設成本，具有極其重要的經濟效益和社會效益。

1 稀土鋁合金電纜的機械性能[2]

1.1 高延伸

伸長率是導體機械性能重要指標，是關系產品優劣和能承受外力大小的重要標志。也是電纜導體檢驗的一個重要指標。銅導體的延伸率為25%，稀土鋁合金導體經退火處理后的延伸率能達到30%，該項參數是稀土鋁合金電纜能取代銅纜的重要指標。

1.2 強柔韌

扭轉試驗主要檢驗金屬線材的韌性。韌性愈好，能承受的扭轉的次數愈多。普通鋁材的一個重要缺點是脆性大，在安裝時只要幾次一定角度的扭轉，導體就會產生裂紋，甚至折斷。導體上的裂紋會增加接觸電阻，是出現事故的重要原因。使用稀土鋁合金導體，由于它的韌性好，不會產生裂紋，有效降低了安裝及運行中發生事故的風險。

1.3 易彎曲

彎曲試驗主要檢驗金屬的抗彎曲性能。材質不均或脆性的材料，彎曲性能差。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，使用鋁合金電纜對安裝環境的要求降低了，一些狹小空間的安裝變得容易，減小了安裝成本，更易于敷設。

1.4 低反彈

在常溫條件下，將銅纜和鋁合金電纜彎曲一個很小的角度，應力釋放后，稀土鋁合金電纜反彈角度非常小，而銅纜回彈很厲害。由于稀土鋁合金電纜無記憶效應，所以反彈性能優于銅芯電纜，比銅纜要低40%左右。接線端子壓接完成后，稀土鋁合金電纜基本處于應力釋放狀態，更有利于連接的穩定，而銅纜處于較大應力狀態，長期運行不利于連接的穩定。

1.5 抗蠕變

鋁芯電纜的一個重要缺陷是抗蠕變性很差，接頭容易松動、變形，導致線路接觸不好，常常發生打火，會引起線路和設備的故障甚至事故。稀土鋁合金導體中合金元素改變了鋁的特性，再經過特殊的工藝處理，抗蠕變性與壓緊性提高了300%，避免了由于蠕變引起的松馳問題。

2 稀土鋁合金電纜的電氣性能

2.1 電導率

稀土鋁合金導體的電導率介與純鋁和銅之間，比銅差，比鋁略優。選擇用稀土鋁合金電纜時，要在銅芯導體截面的基礎上放大1.5倍，這時稀土鋁合金電纜的電氣性能與相對應的銅芯電纜一致，如導體的載流量、電阻、電壓降和銅導體是一致的。

2.2 渦流

鋁合金帶聯鎖鎧裝電纜由于鎧裝采用非磁性材料，所以即使存在三相不均衡電流也不會產生渦流，可有效降低線路的損耗。

2.3 電纜截面積

雖然稀土鋁合金電纜相對于銅芯電纜增加了一些截面，但由于稀土鋁合金導體采用的是分層緊壓絞合技術，其導體的緊壓系數可以達到0.93，而銅導體的的緊壓系數一般只能達到0.80，所以外徑僅在銅纜的基礎上增加約1～10%。由于外徑增加只是在一個很小的范圍，使得安裝時一般可不考慮電纜外徑因素的影響。在選擇穿管時，一般會放大1.5倍的電纜外徑，而稀土鋁合金電纜相對于同等載流量的銅纜外徑增大不多，所以一般直接替換即可。稀土鋁合金電纜和銅纜相比，在載流量相同的情況下，重量將近減輕一半，對于電纜橋架來說，實際載荷大幅降低。

3 稀土鋁合金電纜在火力發電廠的應用

由于火力發電廠中電纜使用量大，主廠房采用側煤倉方案時，主廠房電氣盤柜在主廠房分散、敞開布置，電氣通道布置分散，大量采用稀土鋁合金電纜后引起通道所占空間增大問題不明顯。如果主廠房布置采用常規的前煤倉、單框架結構，主廠房電氣盤柜集中布置，可能導致架空橋架充裕度過高，需要在橋架規劃時，適當考慮增加橋架空間。

由于鋁合金電纜截面增大，導致電纜接頭增大，與現有電機等設備連接時可能會由于空間有限而無法連接，因此在采購訂貨時，需與制造廠溝通，適當增大接線盒電纜進線孔。

4 結論

稀土鋁合金電纜具有其獨特的優勢和特性，作為新型材料在火力發電廠中可以部分替代銅芯電纜，降低建設成本，產生良好的經濟和社會效益。同時，在火力發電廠應用時，應充分觀察和總結稀土鋁合金電纜長期運行特性，為稀土鋁合金電纜在火力發電廠中廣泛應用總結實踐經驗。

參考文獻：

[1]陳焱.張鞍生.鋁合金電纜的應用及市場分析[J].稀有金屬與硬質合金，2016.

[2]黃斯平.淺談鋁合金電纜的特性及在我國的發展趨勢[J].電子制作，2014.

作者簡介：林斌（1962-），男，福建人，本科，工程師，研究方向：發電系統電氣設計。