铝合金导体的合金材料与退火处理工艺减少了导体在受热和压力下的"蠕变"倾向,相对于纯铝,抗蠕变性能提高300%,避免了由于冷流或蠕变引起的松弛问题。
铝合金导体相比于纯铝导体,由于加入了特殊的成分并采用了特殊的加工工艺,的提高了抗拉强度,且延伸率提高到30%,柔韧性比铜高33%,弹性低40%,使用更加安全可靠。
热膨胀系数用来计算在温度变化时材料的尺寸变化。铝合金的热膨胀系数与铜相当,多年来铝连接器一直可靠地用于铜和铝导体,且当今使用的大部分电气连接器都是用铝制造的,这尤其适合铝合金。所以铝合金导体与连接器的膨胀和收缩完全一致。
用铝合金制造的电气连接与用铜导体制造的连接一样安全稳定。 铝合金的成分大大改进了其连接性能,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,也能连接稳定。
铝合金改善了纯铝的抗拉强度,铝合金电缆可支撑4000米长度的自重,铜电缆只能支撑2750米。这种优势在大跨度的建筑(如体育场馆)配线时体现得尤为。
铝固有的防腐性能源自当铝表面与空气接触时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。而合金中添加的稀土元素又能进一步改善铝合金的耐腐蚀性能,特别是电化学腐蚀。铝能承受恶劣环境的特点使其被广泛应用于托盘内电缆的导体,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的连接有关,可使用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。碱性土壤和某些类型的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,铝合金的抗腐蚀性能大大优于铜。
铝合金导体是在纯铝中添加稀土、镁、铜、铁等元素,经过合金工艺形成的新兴导体材料。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,而通过工艺控制,可以使导电率恢复到接近纯铝的水平,使其与纯铝具有相近的载流量。
抗蠕变性能
纯铝抗蠕变性能差,由通电断电引起的热胀冷缩在连接处会造成蠕变量大,长时间之后会出现松弛,接触电阻增大而引起过热,容易引发事故。AA8000系列铝合金的抗蠕变性是纯铝导体的300%,大大减少了电缆接头松弛的可能性,改善了导体的连接状况。
铝合金电缆生产过程中,德国的紧压技术,使其导体的填充系数能达到93%。并且铝合金电缆采用的是硅烷交联聚乙烯,这种绝缘只需聚氯乙烯的2/3的厚度就能远远超过常规的绝缘性能。而铜的填充系数一般只能达到80%,常用的绝缘采用的是聚氯乙烯,所以铝合金电缆外径仅在铜缆的基础上增加11%以内,就能有铜相同的电气性能。可见,使用铝合金电缆不需更改原使用铜电缆的管道设计。(一般设计师设计的敷设管道尺寸为铜缆的150%,所以穿管不成问题。)
铝合金电缆的弯曲性能
弯曲试验:主要检验金属的抗弯曲性能。材质不均或性脆的材料,抗弯曲性能差。
根据GB/T12706中对铜缆安装时弯曲半径的规定,铜缆的弯曲半径是10-20倍电缆直径,铝合金电缆的弯曲半径小为7倍电缆直径,使用铝合金电缆能减小布局空间,更易于敷设,减少安装成本。
铝合金电缆的反弹性能
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。
电力电缆的载流 量是指在高允许温度下,电缆导体允许通过的大电流。在设计选用电缆时,应使电缆各部分损耗产生的热量不会超过电缆允许高温度,在大多数情况下,电缆 的传输容量是由电缆温度高限度所确定,电缆的高允许温度,主要取决于所用绝缘材料的热老化性能,因为电缆工作温度过高,绝缘材料老化会加速,电缆寿 命大缩短。如果电缆在允许温度以上运行,电缆将30年安全工作。
XLPE是交联聚乙烯英文名称的缩写,聚乙烯是一种线性分子结构,在高温下极易变形。交联聚乙烯过程使其变成一种网状结构。这种结构即使在高温下也一样具有很强的抗变形能力。
交联聚乙烯的特性及的耐热变形决定了在正常运行温度(90C)短时故障(130C)及短路(250C)条件下可允许大电流通过。正因为它的运行温度比聚氯乙烯高20C,具有的抗热化性能,增加绝缘的性能,寿命大大增加。
在医用和民用项目中也是如此,许多医院前期在主体建筑中仍然使用铜线电缆,而在环境复杂、工况多变的户外、过道照明中尝试耐腐蚀性能更好的铝合金电缆,使用效果良好并计划在接下来线缆的更新换代中,以铝合金电缆全面节约铜线电缆。
铜包铝线采用的包覆焊接制造技术,将铜带同心地包覆在铝杆或钢丝等芯线的外表面,并使铜层和芯线之间形成牢固的原子间的冶金结合。使两种不同的金属材料结合成为不可分割的整体。
铜包铝镀锡线:使用1000kg铜包铝镀锡线和使用2500kg纯铜镀锡线相比,可节约成本六万五千多(55.5元/kg×2500kg-72元/kg×1000kg=66750元)。由此可知,使用铜包铝镀锡线替代纯铜镀锡线,能够大幅度节约原材料成本。
铜线镀锡是指:在铜线表面镀上一薄层金属锡的工艺。原因如下:
1、给铜线镀锡主要是为了防止铜暴露在空气中而被氧化形成一层膜--铜绿(化学式CU2(OH)2CO3)。而铜绿的导电性很差,会增加电阻。镀锡的铜线可防止发生氧化还原反应,产生铜绿;可以增加散热;可以改善导电,改善导线性能。。
2、另外,铜导线镀锡还可以防止绝缘橡皮发粘,线芯发黑变脆,并提高其可焊性能。镀锡铜线主要用于橡皮绝缘的矿用电缆、软电线、软电缆和船用电缆等作为导电线芯,以及用作电缆的外屏蔽编织层和电刷线。
将铜包铝复合材料代替纯铜用作电力电缆金属屏蔽层,在节约铜资源方面有着重大的实际意义。铜包铝复合材料的芯材性质和界面特征是影响材料使用性能的重要因素,利用CALPHAD相图计算方法,对铜铝复合材料的稳定相组成、生成条件等进行热力学计算稳态分析 。
铜包铝芯材6201铝合金在300℃以下,有较多的Al、Fe、Si相和Mg2Si相可以起到强化作用;芯材AA8030铝合金在285℃以下,可以生成较多的Al13Fe4相。Al2Cu, AlCu和Al9Cu11等主要脆性相的生成是由Al的扩散控制的 。