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风电场中铝合金电缆的应用 耐腐蚀性分析 35kV电缆导体选择

来源:  作者:电气设计视频教程  2018-11-28更新  748次阅读

1、铝合金电缆生产应用的现状和发展

我国电力系统在很长一段时间内都在使用铜芯电缆,这是由于铜芯电缆的安全性较高且能够抵抗较为恶劣的环境,但是近年来多发铜芯电缆被盗事件且由于铜资源的日渐稀缺,为铜芯电缆探寻替代产品的要求越来越迫切。在上个世纪六十年代欧美一些国家将铝合金作为电缆铜芯的替代物一系列研究工作,并已经初见成效,我国实在近些年才开展铝合金电缆的研发与生产的,电缆生产企业也逐渐开发出了铝合金电缆生产线。在当前,铝合金电缆的生产标准越来越具有规范性,且其主要性能也在不断提升,在市场上铝合金电缆获得了认可,应用范围越来越广。2、铝合金电缆相应性能的 树上鸟教育电气设计


2.1 铝合金电缆相应电气性能

铝合金电缆在导电性能方面其实逊于铜芯电缆,有研究显示铝合金电缆的导电能力只能达到铜芯电缆的六成,载流量与铜芯电缆相比也较差,但是铝合金电缆这两种性能又都比纯铝电缆强的多,并且铝合金同等条件下重量比铜轻得多,在电缆生产中,应用铝合金材料可以帮助我们降低电缆重量,同时也可以减少电缆安装的成本。


2.2 铝合金电缆相应机械性能分析作为电缆,延伸率是其非常重要的机械性能指标,而电缆能够承受多大外力也要受到延伸率的影响,我们对铝合金电缆的主要机械性能进行了分析,其结果如下:首先,铝合金的延伸性能非常优越,铝合金电缆退火后可延伸三成以上,这与铜的延伸率相近,因此铝合金电缆在外力承受能力方面与铜芯电缆接近;其次,铝合金的柔韧性非常好,其弯曲性能强,因此在进行电缆安装操作时,接线端子连接的作业中铝合金电缆比铜电缆容易得多;再次,铝合金具有很强的抗蠕变性能。铝合金电缆的化学成分和制作工艺都较为特殊,其生产过程中进行抗蠕变强化处理,对于易发生冷流和过载问题的电场中应用铝合金电缆,会提高电力系统的稳定性。


2.3 铝合金电缆相应耐腐蚀性分析

合金生产中通常都会采用一些特殊的工艺和手段来优化合金的化学组成,而铝合金电力在进行生产的过程中会通过融入稀有金属来使金属电位差缩减,这对于铝合金电缆耐腐蚀性的提高具有很好的促进作用,同时合金中的稀土元素可以帮助电缆优化表层性能,使铝合金电缆具有很强的阳极效应,这就更加有利于电缆耐腐蚀性的提升。


2.4 铝合金电缆相应环保性能分析

铝合金电缆的环保回收优势非常明显,首先,再生铝的能耗需求只有电解铝生产能耗的5% 左右,而再生铜的能耗则能达到铜质冶炼生产的18%;其次,铝合金生产所会排出的污染物非常之少,同时由于铝合金的密度小,运输铝合金电缆也就耗能少,我们由此看出,铝合金电缆在环保性能方面比铜芯电缆小好得多。


3、在风电场中运用铝合金电缆的相关探讨

3.1 在风电场中进行铝合金电缆推广需面对的阻碍虽然如今铝合金电缆的生产和应用较为普遍,但由于其性能因素在电力网络中应用还不够普遍,现在就来就其中的原因进行分析:首先,电力行业的采购人员在对新型电缆材料的认识方面还没有随时代进行更新,由于之前所用的铝芯电缆存在较大的性能局限性,主观认为铝合金电缆的性能也不好,因此在电力行业进行铝合金电缆的广泛应用存在主观阻碍;其次,风电场由于环境相对复杂,因此在材料的选择方面对于质量、性能的要求非常高,在进行风电场电缆安装时对于新型材料尝试的谨慎性较高,虽然我国铝合金电缆生产厂家对于生产技术的把握能力并不比国外的同类厂家差,但由于针对电力系统的生产要求并不了解,在生产中对于电力设备检查标准也并没有给予关注,因此在规范化的铝合金电缆生产和实验方面还有一段相当长的路要走,同时电力系统也可以进行针对铝合金电缆的电气设计以提升风电场对于铝合金电缆应用的效果;最后,由于铝合金材料本身存在熔点低的问题,致使其对于高温的耐受性不足,对于环境复杂的风电场来讲,铝合金电缆的环境抵抗能力还有待进一步提升,否则将会导致供电设备的稳定运行无法得到现实保证,而风电场中的连续供电设备非常多,如果不能保证供电设备的连续稳定运行就会造成整个供电系统的运行稳定性下降。


3.2 在风电场中运用铝合金电缆的优势分析 树上鸟教育电气设计铜芯电缆的性能虽然符合当前电力行业的需求,然而其造价较高,且能耗较大,因此进行新型电缆材料的研究是符合电力系统发展趋势的,而铝合金电缆就是在这种情况下走入研究人员视野的,其应用的主要优势:首先,铝合金电缆的性价比非常高,如果作为阻燃电缆来应用铝合金电缆,其与同样电流量的铜芯电缆在价格上相差悬殊,铝合金电缆价格只是铜电缆的六成左右,并且总体性能并无太大差异;其次,铝合金电缆的安装施工非常便捷。铝合金电缆本身的密度低、韧性好,因此在进行电缆安装施工时,铝合金电缆较铜电缆存在较大的优势,同时,密度小的铝合金电缆在同等条件下对于支架和桥架的压力就较小,应用铝合金电缆对于电力支架设备的设计优化具有很好的促进作用。还有在现实应用中,铜电缆由于造价高,经常发生被盗事故,铝合金电缆则没有这方面的忧虑;最后,由于铝合金材料具有很好的节能环保性能,我国出台的一系列节能政策中就有“以铝代铜”,这是为了保护日益稀缺的铜资源,也是为了提升我国铝合金制造业的技术水平,这对于我国铝合金电缆的生产具有很好的促进作用。


4、风电场中的35kV 电缆导体选择

风电场所采用的35kV 高压电缆,起初为了节省工程造价,导体优先选用铝芯,在满足电压降及修正后的载流量的前提下利用经济电流密度计算合适的电缆截面。随着风电场数量增多和运行时间推移,铝芯电缆的缺点逐渐显现出来,主要体现在下列方面:首先,机械强度差,容易折断。风电场所在地区环境比较恶劣,风速较大,电缆上塔后受到的风荷载较大,尤其是电缆终端处由于伞群的影响,该部位的受风面更大,因此更容易出现故障;其次,抗蠕变性较差。风电场电缆上塔后,当通过导体的电流过大时,铝导体发热发生蠕变,电缆接头容易出现松动、变形,导致线路接触不好,从而引起线路和设备故障事故;最后,电阻率高,损耗大。风电场选择电缆导体截面,铝芯截面要比铜芯截面大很多,如电缆截面选择过大,电缆长度远超过电缆厂家最大生产盘长时,电缆分段及中间接头增多,这样对集电线路的长期运行是不利的。由于风电场在利用铝芯电缆进行供电电缆系统建设后出现了上述问题,因此在这几年来,风电场的电力供电系统建设中还是多用铜芯电缆,但铜芯电缆也存在一定的问题,比如近些年铜芯电缆的应用较多就致使铜材的需求量发生上涨,而铜价也就因此而有所上升,而风电工程建设中对于电缆的需求量相当大,这就使工程成本上升不少,而铜芯电缆还会面临被偷走的风险,铜芯电缆又比较重,在进行工程建设中就会提升支架消耗,综合以上因素就使铝合金电缆的应用成为可能。不过大规模在风电行业中应用铝合金电缆之前我们还需再思考一些问题,比如由于铝合金电缆的芯料会因为其化学成分存在差异而引起性能上的变化,而我国在相关规范体系中并没有要求生产企业在产品说明中交代化学成分以及比例,这就使得在招投标中约定的产品可能会与实际应用的产品存在不同,以帮助某些施工企业降低成本、规避风险,但风电场的导电性能就无法得到切实保证。

同时,在当前风电场中应用铝合金电缆就不可避免地与铝制电缆、铜芯电缆相互连接,但是这几种电缆在膨胀系数方面存在差异,进行直接连接就必须应用过渡端子来对电缆系统可靠性进行保证。并且,我们还需要明确的是,由于铝合金本身在熔点方面不存在优势,在温差较大地区的风电场中应用铝合金电缆是否能够保证输送点的稳定性,也就是说在风电场中必须保证不停电的供电设备是否能够应用铝合金电缆在当前还未能确定,但其他电缆系统是可以应用铝合金电缆的,传统电力系统中应用的阻燃电力电缆是可以用铝合金电缆来替代的。5 总结 总之,铝合金电缆在风电场中应用的情况当前还有进一步审视的必要,我们要根据风电场中的实际情况进行电缆选择,对于铝合金电缆的应用中会遇到的问题比如化学成分造成产品差异、导体间连接差异的问题等,要在铝合金电缆生产行业内部通过进行生产技术的提升、行业规范的构建等举措的实施来使铝合金电缆的生产质量得到提升,进而拓宽其应用的领域。在风电场中,环境对于电缆的影响作用不容小觑,铝合金电缆的应用中只有根据实际要求进行型号、化学成分等方面的试验和应用分析,才能使风电场中铝合金电缆的应用更加有效,对于风电厂的不断发展具有很好的促进作用。

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