城市電網建設是一個百年大計的工程,安全和可靠性應該放在第一位,尤其是上海這樣一個國際都市,設計選材是第一關,絕對不能因為電纜材料成本的降低而忽略了電網運營的安全可靠性,并要杜絕由于選材不當而引起總體運營成本上升的做法。
近來,有許多電纜廠商大力宣傳鋁合金電纜可以代替銅電纜,城市電網建設中鋁合金電纜能否替代銅芯電纜?我們認為鋁合金電纜在一些技術方面未能達到上海電網建設的條件,有待進一步提高,因此,就目前來看,上海城市電網建設99%還是采用銅電纜,采用鋁合金電纜要慎之又慎。
1.歷史上從鋁代銅到以銅代鋁
上世紀50年代,由于銅是戰略資源,比較緊缺,我國提出“以鋁代銅”的方針,電纜行業除高壓電纜電纜外,一般都采用鋁導體電纜。
到80年代中期,鋁導體電纜在運行中出現一些事故,發生事故的部位多數在鋁導體連接點,因為鋁是比較活潑的金屬,其表面容易生成氧化鋁,鋁導體電纜線路如果連接點處理不好,會導致接觸電阻增大,接觸點發熱,造成接點溫度升高,形成惡性循環直到燒壞,從而釀成事故。特別是戶外終端的鋁導體鏈接引線,更容易發生燒斷事故。在多根并列運行電纜之中,各條電纜由于接觸電阻的異差,可能造成電流分配極不均衡,甚至會出現某條電纜上的負荷接近于零的現象,引起其它條電纜嚴重過載造成事故,并縮短電纜運行的壽命。
在各地鋁導體電纜頻頻發生事故的情況下,為確保電纜線路安全供電,提高電力可靠性出發,八十年代后期起在國家和行業相關技術規范和標準中,對鋁導體電纜的應用進行了限制。例如,在國家標準GB50217-2007《電力工程設計規范》3.1條款中,規定在6種情況下電力電纜應選用銅導體:上海市電力公司《上海電網若干技術原則的規定》中,明確規定新建城市電網工程應用銅芯電纜,就連民用建筑的有關規定中也要采用銅芯電纜,這樣全國各地行業基本上停止使用鋁芯電纜。
2.鋁合金電纜技術上不足仍難以替代上海城市電網銅電纜
1)鋁合金電纜接頭處仍然容易發熱,尤其在電纜安裝工程中,如果沒有嚴格的控制或具備好的連接工藝,連接點就容易出問題,接頭過度始終是鋁合金電纜的一個未完全克服的難題。
2)鋁合金電纜在電氣性能上的不足
鋁合金與銅相比,在同等截面等長度的情況下,電導率是銅的61.8%,載流量約為銅的78%;在相近能耗下,鋁合金芯電纜的截面要比銅芯電纜的截面大兩個規格,也就是說,鋁合金電纜大于銅芯電纜兩個規格才可以達到相近的載流量。增大導線截面積對電纜敷設、電纜通道的結構尺寸和電氣性能都帶來了不利影響。
電纜導體截面的選擇,不僅要考慮電纜線路的初始成本,而且要同時考慮電纜在壽命期間的電能損耗成本,比如采用大樣截面用三芯電纜其重量,和彎曲半徑也隨之增加很多,受場地環境,施工敷設方法,人工,機械的限制,給運輸和施工帶來許多困難,也增加了許多工作量。
3)從可靠性來看
為了實現電網的高可靠性,電網的設備、設計、材料、管理等方方面面都必須建立在高品質的基礎上,任何一個環節的缺失都可能導致前功盡棄,因此鋁合金電纜在被充分證明能夠達到銅電纜的相同性能之前,是不可能被用在上海城市地下電網中的。
小結:為了保證上海城市電網的高可靠性和安全,鋁合金電纜必須經得起電力部門的各種論證才能考慮替代問題,在此之前談替代為時尚早。
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