铅的比重为11.34是铝的4.2倍,铅套原材料的成本要比铝套大的多。以110KV 1×630平方毫米电线为例作一对比:铅套厚度为4mm,铝套为2mm;在每米铅套电缆中,铅的重量是铝套电缆中铝重量的7.5倍。按99年同期的市场价格计算,铅的原料每吨价格虽是铝的34%,而铅钳套内铅原料成本价是铝的2.5倍。如技术条件中对短路持续时间提了过长的要求时,在设计铅套的热稳定中要增加铜丝屏蔽,会使两种金属套的原料成本相差更大。在招标竞争中,如生产铅套交联电缆的制造厂以铝套交联电缆相同单价或略高的价格参予与铝套交联电缆竞争,对用户来说是合算的。
铝套的波纹形状与工艺问题在国内设有专题研究过,在新制订的标准中也没有规定,各厂之间的差异不小。这几年引进了不少各国生产的波纹铝套交联电缆。其外观、波形、波长及波幅等参数及其与电缆芯外径之关系是可供参考及借鉴。对此作一番调研后可作为制订用户标准或招标技术文件的依据。此外,允许弯曲半径及侧压力也有类似问题。
波形在交联电缆中普遍采用螺旋形波纹,其缺点是无阻水性能。圆环形(又称竹节形)波纹对交联电缆而吉比螺旋形更合适些,较易阻止水份纵向渗透。
铝合金电缆通过美国的UL,加拿大的CUL,澳大利亚的SAI GLOBAI国际*机构检测认证和中国国家电缆电线检测中心,国网武汉高压研究所,国家防火建筑材料质量监督检验中心等*机构检测认证,铝合金导体符合CSA标准C22.2*38条款关于ACM合金导线的要求,和GB12706.1--2008和IEC60502.1较新版的性能要求,以及UL对AA8000系列相关的标准。
◆铝合金导体成分加入稀土和铁等成分后,大大地提高了其导电性能和连接性能,尤其是当导体退火时添加铁产生了高强度的抗蠕变性能,在电流过载时,铁发挥持续的连接作用,使铝合金导体不会发生蠕变。
◆蠕变对电缆危害较大,若电缆发生蠕变,其接触点原来压不够紧,压力减小使得接触电阻*增大,电流流过后造成接头处过热,如果不定期检修,就会出现安全隐患。解决电缆蠕变问题非常重要。
◆蠕变:金属在温度,外力和自重的作用下,随着时间的推移,将缓慢的产生不能复原的*变形,这种现象为蠕变。
铅的电阻系数是铝的7.8倍,铅套要满足技术条件中的短路热稳定要求,铅套的截面必须比铝套的大得多。各供电系统采用短路热稳定指标都比实际大了很多,主要是零序短路持续的时间太长,而实际上仅几个周波。这指标是系统定的,对电缆技术人员来说无权变更。上海在220KV工程中要求50KA 2秒,采用铅套电缆时要在铅套下加铜丝屏蔽,选用波纹铝套要加厚。在85年的引进中,曾有一工程将国外加厚的波纹铝套充油电缆与国产铅套充油电缆(没有铜丝屏蔽)对接,国外制造厂说:“如果发生短路时铅套电缆的铅套会熔化了”,实际上自七十年代以来的国产**高压铅套充油电缆和近年采用铅套交联电缆都没有发生过铅套熔化的故障。主要是目前系统的短路容量没有这么大,短路持续时间不可能达到2秒。现各大供电系统都己编制了“电网若干技术原则的规定”,其中对110KV以上电力电缆的金属套或金属屏蔽层要求能承受单相短路电流的持续时间应不小于0.2秒(以上海电网为例)。如执行这项技术条件将使**高电缆的金属套结构趋向合理,有利于降低电缆的造价。
铝合金的电阻率介于铝与铜之间,略**铝,而低于铜,在相同截流量前提下,同等长度的铝合金导体的重量仅为铜的一半。如果按铜的电导率是**计算,合金导体的电导率约为61.2%,合金的比重为2.7,铜的比重为8.9,则(8.9/2.7)×(0.612/1)=2,即2单位重量的铜的电阻与1单位质量的合金的电阻相同,因此,当合金导体的截面积是铜的1.5倍是,其电气性能相同,即实现了和铜相同的截流量,电阻,和电压损失。
铝套电缆在安装中有喜有忧。重量轻是敷设工人较受欢迎之点,但其柔软性不如铅套。自电缆盘上放下的铝套高压交联电缆外端必须用校直机整直了才能牵引。在敷设过程中为控制电线的侧压力及牵引力,现都用卷扬机加屉带输送机方法施工,因此端部的牵引力不大,在电缆经过弯曲处后铝套电缆不易自行变直,在转弯处不如铅套电缆顺畅。在安装各类附件中,铝套上不能直接搪铅,先要在铝的表面镀锌锡合金及搪底铅后才能搪铅。搪底铅操作对人员的工艺水平要求较高,少有瑕疵会造成电缆进水。在大型工程中要锯线封端和安装牵引端的工作量不少,尤其在排管中敷设。铝套电缆不被接头工人所欢迎。
金属套有二大功能:(1)隔水作用:防止XLPE绝缘接触到水分产生水树技,金属套是电缆的径向防水层;(2)能承受零序短路电流热稳定性好。按生产工艺可分为三大类:挤包无缝金属套、纵向焊缝金属套和综合护套等。采用的材料又有铅、铝、铜和不锈钢等。金属套的品种、制造、结构和特征如下:
金属套品种制造和结构特征无缝铅套由连续压铅机挤包无缝连续铅套铅的化学性能稳定,耐腐蚀。无缝波纹铅套由连续或非连续压铝机挤包铝套及轧波纹电缆重量轻,铝的化学性能较活泼,外护套损坏后铝套易穿孔,外径较大。
实践证明:在室温条件下将铜缆与铝合金电缆弯曲90度,应力释放后,铝合金电缆反弹角度为铜缆的60%。因铝合金电缆具有无记忆力,所以反弹的性能优于铜芯电缆,在安装过程中端子连接接头易于压紧,增加其紧密程度,提高连接的稳定性。
铝合金电缆的使用寿命
1导体部分腐蚀主要有两种:化学腐蚀与电化学腐蚀;
◆化学腐蚀:指金属在大气中与氧、氯、二氧化硫、硫化氢等气体做用下发生腐蚀。
金属表面与氧发生作用后,生成不同的金属氧化物。
铝的氧化物能构成致密的有一定硬度的表面保护膜。
铁的氧化物结构松,易于脱落,并继续不断的向金属内部渗入、扩散,破坏材料。
铜的氧化物俗称铜绿,介于以上两者之间,是一种有毒物质。