铝合金电缆在建筑工程中的应用-建筑电气2010.5
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【摘要】通过对电工级铝合金电缆的性能介绍及与铜电缆的性能对比，提出以“铝”代铜。推广铝合金电缆在建筑工程中的应用。 【关
文本预览
建毵电乞。
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2口1口年第5期f ELECTRICITY
铝合金电缆在建筑工程中的应用
杜毅威(中国建筑西南设计研究院有限公司，成都市610081)
Application ofAluminum Alloy Cables in ConstructionEngineering
Du Yiwei(ChinaSouthwest Architectural Designand ResearchInstitute CORP．LTD，Chengdu 610081，China)
Abstract By introducing the performance of EC 的l，55)，加之当时铜、铝价格差别不大，铜导体在
grade aluminum cable，and by performance comparing 电气、机械、耐久等性能方面的诸多优越性．在应用
with copper cable，it is put forward to use Muminum 上就逐渐变成了以铜为主；到了90年代以后．多项
instead of copper，and promote the application of 国家标准、规范也要求在民用建筑中采用铜线缆．铝
aluminum cables in constructionengineering． 导体基本就没有采用了。但实际上国家标准《电力工
Key words Cable EC grade aluminum alloy 程电缆设计规范》(GB 50217—2007)3．1条“电缆
Electrical conductivity Connection performance Low- 导体材质”中并没有排除铝导体的使用。
smoke non．halogen Class Aflame retardant 随着科学技术的发展．高质量、高科技含量的铝
材被开发出来．加之全球贫铜富铝的资源现状．铜
摘要通过对电工级铝合金电缆的性能介绍及 价目前已是铝价的3倍以上(铜约6万元／吨．铝约
与铜电缆的性能对比，提出以“铝”代铜。推广铝合 1．7万元／吨)．以“铝”代铜又成为自然的选择，当
金电缆在建筑工程中的应用。 然此“铝”已非彼铝．
关键词 电缆电工级铝合金 电导率连接性 国外在铝质导体的研究和应用方面．早在40年
能低烟无卤 阻燃A级 前就率先开发出了AA8000系列电工级铝合金作为导
体材料。美国《国家电气规范》NEC 2008版310．14
规定：8 AWG、10AWG、12 AWG截面(相当于国
1 引言
内8．37mm2、5．26mm2、3．332mm2)的实心导体应
2009年11月．笔者有幸受邀参加了加拿大铝业 由AA 8000系列电工级铝合金材料制造：绞合型导
集团在中国的第一家铝合金电缆生产基地“加铝(天 体从8 AWG到1000kcmil(相当于国内506．7mm2)
津)铝合金产品有限公司”的开业典礼．参观了铝合 也应由AA8000系列电工级铝合金导体材料制造。
金电缆生产线，感触颇深。自上世纪70年代开始． STABILOY就是加铝为工业与民用建筑低压配电应用
铝合金电缆在国外工业与民用建筑中已开始大量使 线缆而特别开发的电工级铝合金AA8030导体。
用．而目前我国作为铝资源丰富和铜资源匮乏的大
2铝合金电缆导体性能
国，在很多建筑场所却限制了铝制电缆的使用。加铝
天津工厂的投产。为铝合金电缆的推广应用．为我国 2．1 铜、铝、AA8030铝合金特性(见表1、表2)
铝资源有效利用提供了有利条件． 从表1、表2中可以看出。硬态纯铝的伸长率很
我国在上世纪50～70年代．铜作为稀缺战略资 低。表现在电缆应用上就是其柔韧性很差。在反复
源．工业与民用电气应用方面的国策就是“以铝代 弯折时容易损伤或折断．因此很多重要的易燃易爆
铜”．铜质线缆不可能在民用建筑中使用：到80年代 场所限制硬态纯铝的应用。
中期．铝质线缆在使用中的问题暴露出来。尤其是铝 软态纯铝的伸长率比硬态纯铝大幅提高．但是其
导线接头氧化引发多起火灾(据美国消费品安全委员 屈服强度只有铜的一半。抗蠕变性很差。安装一段时
会CPSC统计的火灾事故率．铜导体电线电缆只占铝 间后，连接处容易松弛，造成接触电阻增大，形成线
l
42
M——a—．y——．2——0——1—0．、——．V——o—l—．．2。。9．—．．N．，．o．．．一5
一、、表1铜、铝、铝合金的金属物理特性对比 2．4热膨胀系数及连接性能
TAb．1 Comparisonofmetalphysics properties ofcopper．aluminum and
铝的热嘭胀系数比铜略高．比铜膨胀
aluminum alloy
或收缩都要大一些．因此铜铝连接问题是
电T铜(Cu) 电丁铝(AI)
AA8030
导体特性 电丁铝合金 电气工程中常遇到的问题。铜和铝(或铝合
软态 硬态 软态
金)如果直接搭接．之间存在着1．997V
密度(g／mm3) 8．89 2．7 2．7 2．7
的电位差．在潮湿的空气环境中会发生电
熔点(℃) l083 660 660 660
化学腐蚀．在电气应用上这种腐蚀会增大
熔解热(J) 5l 95 95 95
接触电阻．使接头处发热．造成系统安全
物
理
线膨胀系数 17X10—6 23×10—6 23×10—6 23×lO“
运行隐患。另外．铜和铝(或铝合金)的
性 电阻率(n·mln2／m) O．017241 0．028264 0．028 264 0．0279
能 膨胀系数不同．如果采用刚性连接会造成
电阻温度系数
0．003 93 O．00403 0．00403 0．00403
(0～100℃)(1／℃) 金属疲劳．长时间使用会造成连接处松
电导率％IACS(20℃) 100 6l 61 61．8 弛。也会增加接触电阻。
标准电极电位(V) +0．337 —1．66 一1．66 一1．66
解决这些问题主要用以下方法：一是
地壳中储萤 <0．0l％ 8％ 8％ 8％ 采用镀锡．用铜排镀锡和铝端子镀锡来解
电缆弯曲半径 15D 15D 15D 7D 决铜铝过渡问题．已经广泛地应用于电力
表2铜、铝、铝合金的金属力学特性对比 行业．被证明是安全可靠的：二是采用特
Tab．2 Comparisonofmetalmechanical propertiesofcopper．aluminumand 制的过渡垫片．这种垫片介于铜铝之间，
aluminum alloy
有效地防止铜铝直接接触带来的腐蚀问
电工铜(Cu) 电工铝(AI)
力学特性 AA8030 题：三是涂抹抗氧化剂，当用电设备的铜
软态 硬态 软态 电工铝合金
触头没有镀锡．而铝端子也没有镀锡时，
抗拉强度(MPa) 220～270 150～210 70．110 113．8
可以采用涂抹抗氧化剂的方法．抗氧化剂
屈服强度(MPa) 60～80 120一170 20。30 53．9
介于铜铝之间．可有效防止电解质的进
伸长率(％) 30—45 O．5～2．O 23—25 30
入。避免电化学腐蚀：四是使用铜铝过渡
注：部分数据摘自参考文献tlj。
端子．由于和铝合金电缆相连接的端子部
路安全运行的隐患。 分为铝．与电气汇流排连接的部分是铜．使用铜铝过
STABILOY合金克服了纯铝的问题．机械性能与 渡端子可以消除电化学腐蚀以及热膨胀系数的问题。
铜基本接近。尤其是安装和连接稳定性很高．经过国 采用以上第一、三种方法接线时。需要加装碟形
外近40年的运行验证，是一种安全、可靠、经济的 垫片来吸收铜／铝膨胀系数不同带来的连接处松弛．
导体。 用扭力扳手拧紧螺栓后．无需对整个连接系统再进行
2．2电导率 维修和二次拧紧。
用相同规格的电缆作比较．STABILOY导体的电 2。5防腐性能
导率是铜的61％．在满足相同导电性能的前提下 ·铝特有的防腐性能来自铝表面与空气接触自然形
(比铜缆截面大1。2个等级或1．5倍的铜缆外径)。 成的氧化层．这种氧化层能耐受多种腐蚀。碱性土壤
STABILOY线缆的重量只有相同载流量铜缆的一半。 和某些类型的酸性土壤环境对铝有较大的腐蚀性．所
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铝合金电缆在建筑工程中的应用
杜毅威(中国建筑西南设计研究院有限公司，成都市610081)
Application ofAluminum Alloy Cables in ConstructionEngineering
Du Yiwei(ChinaSouthwest Architectural Designand ResearchInstitute CORP．LTD，Chengdu 610081，China)
Abstract By introducing the performance of EC 的l，55)，加之当时铜、铝价格差别不大，铜导体在
grade aluminum cable，and by performance comparing 电气、机械、耐久等性能方面的诸多优越性．在应用
with copper cable，it is put forward to use Muminum 上就逐渐变成了以铜为主；到了90年代以后．多项
instead of copper，and promote the application of 国家标准、规范也要求在民用建筑中采用铜线缆．铝
aluminum cables in constructionengineering． 导体基本就没有采用了。但实际上国家标准《电力工
Key words Cable EC grade aluminum alloy 程电缆设计规范》(GB 50217—2007)3．1条“电缆
Electrical conductivity Connection performance Low- 导体材质”中并没有排除铝导体的使用。
smoke non．halogen Class Aflame retardant 随着科学技术的发展．高质量、高科技含量的铝
材被开发出来．加之全球贫铜富铝的资源现状．铜
摘要通过对电工级铝合金电缆的性能介绍及 价目前已是铝价的3倍以上(铜约6万元／吨．铝约
与铜电缆的性能对比，提出以“铝”代铜。推广铝合 1．7万元／吨)．以“铝”代铜又成为自然的选择，当
金电缆在建筑工程中的应用。 然此“铝”已非彼铝．
关键词 电缆电工级铝合金 电导率连接性 国外在铝质导体的研究和应用方面．早在40年
能低烟无卤 阻燃A级 前就率先开发出了AA8000系列电工级铝合金作为导
体材料。美国《国家电气规范》NEC 2008版310．14
规定：8 AWG、10AWG、12 AWG截面(相当于国
1 引言
内8．37mm2、5．26mm2、3．332mm2)的实心导体应
2009年11月．笔者有幸受邀参加了加拿大铝业 由AA 8000系列电工级铝合金材料制造：绞合型导
集团在中国的第一家铝合金电缆生产基地“加铝(天 体从8 AWG到1000kcmil(相当于国内506．7mm2)
津)铝合金产品有限公司”的开业典礼．参观了铝合 也应由AA8000系列电工级铝合金导体材料制造。
金电缆生产线，感触颇深。自上世纪70年代开始． STABILOY就是加铝为工业与民用建筑低压配电应用
铝合金电缆在国外工业与民用建筑中已开始大量使 线缆而特别开发的电工级铝合金AA8030导体。
用．而目前我国作为铝资源丰富和铜资源匮乏的大
2铝合金电缆导体性能
国，在很多建筑场所却限制了铝制电缆的使用。加铝
天津工厂的投产。为铝合金电缆的推广应用．为我国 2．1 铜、铝、AA8030铝合金特性(见表1、表2)
铝资源有效利用提供了有利条件． 从表1、表2中可以看出。硬态纯铝的伸长率很
我国在上世纪50～70年代．铜作为稀缺战略资 低。表现在电缆应用上就是其柔韧性很差。在反复
源．工业与民用电气应用方面的国策就是“以铝代 弯折时容易损伤或折断．因此很多重要的易燃易爆
铜”．铜质线缆不可能在民用建筑中使用：到80年代 场所限制硬态纯铝的应用。
中期．铝质线缆在使用中的问题暴露出来。尤其是铝 软态纯铝的伸长率比硬态纯铝大幅提高．但是其
导线接头氧化引发多起火灾(据美国消费品安全委员 屈服强度只有铜的一半。抗蠕变性很差。安装一段时
会CPSC统计的火灾事故率．铜导体电线电缆只占铝 间后，连接处容易松弛，造成接触电阻增大，形成线
l
42
M——a—．y——．2——0——1—0．、——．V——o—l—．．2。。9．—．．N．，．o．．．一5
一、、表1铜、铝、铝合金的金属物理特性对比 2．4热膨胀系数及连接性能
TAb．1 Comparisonofmetalphysics properties ofcopper．aluminum and
铝的热嘭胀系数比铜略高．比铜膨胀
aluminum alloy
或收缩都要大一些．因此铜铝连接问题是
电T铜(Cu) 电丁铝(AI)
AA8030
导体特性 电丁铝合金 电气工程中常遇到的问题。铜和铝(或铝合
软态 硬态 软态
金)如果直接搭接．之间存在着1．997V
密度(g／mm3) 8．89 2．7 2．7 2．7
的电位差．在潮湿的空气环境中会发生电
熔点(℃) l083 660 660 660
化学腐蚀．在电气应用上这种腐蚀会增大
熔解热(J) 5l 95 95 95
接触电阻．使接头处发热．造成系统安全
物
理
线膨胀系数 17X10—6 23×10—6 23×10—6 23×lO“
运行隐患。另外．铜和铝(或铝合金)的
性 电阻率(n·mln2／m) O．017241 0．028264 0．028 264 0．0279
能 膨胀系数不同．如果采用刚性连接会造成
电阻温度系数
0．003 93 O．00403 0．00403 0．00403
(0～100℃)(1／℃) 金属疲劳．长时间使用会造成连接处松
电导率％IACS(20℃) 100 6l 61 61．8 弛。也会增加接触电阻。
标准电极电位(V) +0．337 —1．66 一1．66 一1．66
解决这些问题主要用以下方法：一是
地壳中储萤 <0．0l％ 8％ 8％ 8％ 采用镀锡．用铜排镀锡和铝端子镀锡来解
电缆弯曲半径 15D 15D 15D 7D 决铜铝过渡问题．已经广泛地应用于电力
表2铜、铝、铝合金的金属力学特性对比 行业．被证明是安全可靠的：二是采用特
Tab．2 Comparisonofmetalmechanical propertiesofcopper．aluminumand 制的过渡垫片．这种垫片介于铜铝之间，
aluminum alloy
有效地防止铜铝直接接触带来的腐蚀问
电工铜(Cu) 电工铝(AI)
力学特性 AA8030 题：三是涂抹抗氧化剂，当用电设备的铜
软态 硬态 软态 电工铝合金
触头没有镀锡．而铝端子也没有镀锡时，
抗拉强度(MPa) 220～270 150～210 70．110 113．8
可以采用涂抹抗氧化剂的方法．抗氧化剂
屈服强度(MPa) 60～80 120一170 20。30 53．9
介于铜铝之间．可有效防止电解质的进
伸长率(％) 30—45 O．5～2．O 23—25 30
入。避免电化学腐蚀：四是使用铜铝过渡
注：部分数据摘自参考文献tlj。
端子．由于和铝合金电缆相连接的端子部
路安全运行的隐患。 分为铝．与电气汇流排连接的部分是铜．使用铜铝过
STABILOY合金克服了纯铝的问题．机械性能与 渡端子可以消除电化学腐蚀以及热膨胀系数的问题。
铜基本接近。尤其是安装和连接稳定性很高．经过国 采用以上第一、三种方法接线时。需要加装碟形
外近40年的运行验证，是一种安全、可靠、经济的 垫片来吸收铜／铝膨胀系数不同带来的连接处松弛．
导体。 用扭力扳手拧紧螺栓后．无需对整个连接系统再进行
2．2电导率 维修和二次拧紧。
用相同规格的电缆作比较．STABILOY导体的电 2。5防腐性能
导率是铜的61％．在满足相同导电性能的前提下 ·铝特有的防腐性能来自铝表面与空气接触自然形
(比铜缆截面大1。2个等级或1．5倍的铜缆外径)。 成的氧化层．这种氧化层能耐受多种腐蚀。碱性土壤
STABILOY线缆的重量只有相同载流量铜缆的一半。 和某些类型的酸性土壤环境对铝有较大的腐蚀性．所
AIGC内容描述：
《铝合金电缆在建筑工程中的应用 - 建筑电气 2010年第5期》
这篇文章详细探讨了铝合金电缆在建筑工程领域的最新应用和发展趋势。随着科技的进步和环保理念的日益提升，铝合金电缆凭借其诸多优势逐渐成为建筑电气工程中备受关注的新型导电材料。铝合金电缆具有重量轻、耐腐蚀、机械强度高、热膨胀系数低、电阻率小、防火性能良好以及易于加工等特性，特别适合于高层建筑、机场、轨道交通、商业综合体等对电力传输安全性、可靠性和节能环保要求较高的场合。
文章深入剖析了铝合金电缆在建筑工程中的具体应用场景，如电线管路敷设、动力照明系统、消防报警与应急电源系统、智能化建筑的弱电系统等方面的应用实例，并对其施工工艺、连接技术、维护保养及安全注意事项进行了详细介绍。此外，还对比分析了铝合金电缆与传统铜质电缆在成本、使用寿命、环境适应性等方面的优劣，以期为建筑电气设计人员和施工人员提供全面而实用的技术参考依据，推动铝合金电缆在建筑工程领域的广泛应用与发展。
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