浅谈稀土高铁铝合金电力电缆

赵京辉（中交第四公路工程局有限公司，北京 100125）

浅谈稀土高铁铝合金电力电缆

赵京辉
（中交第四公路工程局有限公司，北京 100125）

本文主要介绍了稀土高铁铝合金电缆这种新型材料，并通过与传统的铜、铝电缆的对比分析，研究其性能特点及应用优势，以期对建筑业的发展有所裨益。

稀土高铁；铝合金电缆

电缆是当今输电工程的主要载体，电力能源从发电厂输送到千家万户，主要依靠架设在空中或者敷设在地下的电缆完成。所以说电缆的质量和造价，直接关系着输电工程的质量和造价。

而电缆材料的选择主要取决于金属的导电性。物体传导电流的能力叫做导电性。各种金属的导电性各不相同，在常温20℃下，金属导电性排序前五位为：银、铜、金、铝、钙。导电性好则电阻率低，在常温20℃下，这五种金属的电阻率依次为：15.86、16.78、24、26.548、39.1。因为金、银高昂的价格，没有成为电缆材料，而钙在自然界很难以金属的形态存在，所以电缆材料主要是铜和铝。

铜的电阻率为16.78，铝的电阻率为26.548，铜的导电性能优势明显，铜芯电缆是当前优先选择的最安全的电缆。

但是，当前铜价约为6万元/吨，铝价约为1.8万元/吨，铜、铝的价格差别很大，铝芯电缆的价格优势明显。并且，铝在空气中能形成一层很薄的抗氧化层，有一定耐腐蚀能力。而且铝的比重是2.7kg/m3，铜的比重为8.9kg/m3，铝芯电缆重量轻，有利于线路的施工。所以铝芯电缆也被广泛用于电力输送工程。

因为铜和铝在价格和比重方面的差异，购买1m3铜的成本和购买10m3铝的成本相当。这样，就可以通过增大铝芯电缆的截面积，来提高铝芯电缆的导电能力，并减少电缆的重量。如何在小幅提高成本的基础上，通过加入一定量的其他金属，大幅改善铝芯电缆的性能，得到性价比更高的电缆产品，在增大截面，降低成本的前提下，达到铜芯电缆的导电能力，一直以来都是各科研单位和电缆厂家关注和研究的核心课题。

稀土有“工业维生素”的美称，可以改善金属的某些性能。稀土元素是指元素周期表中原子序数为57 到71 的15种镧系元素，以及与镧系元素化学性质相似的钪和钇共17 种元素。

图1

稀土高铁铝合金电力电缆是在铝芯电缆的基础上，通过在铝芯中添加一定量的铁和稀土元素，经过融化、混合、退火、淬火等专业化的工艺流程，改善铝芯电缆的导电性能，而得到的导电性能优于铝芯电缆的新型产品。以新型稀土高铁铝合金材料为导体，以阻燃硅烷交联聚乙烯为绝缘，采用独特的自锁型铠装结构，实现了“以铝代铜”技术飞跃。

稀土高铁铝合金电力电缆结构图，如图1所示。

在常温20℃下条件下，将铜缆与稀土高铁铝合金电力电缆弯曲90°，应力释放后，稀土高铁铝合金电力电缆反弹角度为铜缆的60%，其反弹性能优于铜芯电缆，在安装过程中，更有利于端子连接接头处的紧密程度，易于压紧提高连接的稳定性。

稀土高铁铝合金电力电缆材料中加入一定量的铁元素，经过退火处理后起到结构强化作用，抗蠕变性能相比于纯铝提高了300%，因而避免了因长期受到机械力的作用而出现蠕变引起的接触电阻增大而导致事故的风险。

稀土高铁铝合金电力电缆导体中的合金成份大大改进了传统铝电缆的连接性能，这是它被批准为合金导体材料（ACW）的根本原因。尤其是当导体遇火时，添加的铁元素产生高强度抗蠕动性能，即使在长时间过载和过热，也能保证连接稳定性。

铝的抗腐蚀性能优于铜。铝在空气中能够很快形成一层致密氧化膜，防止内部的金属被进一步腐蚀。而铜则不能形成氧化膜，所以污染物会进一步向里腐蚀。电位差越大，腐蚀会越严重，腐蚀会越来越快。铝合金中加入的稀有金属，在化学性能方面，进一步提高以铝为导体的合金材料的耐腐蚀能力，减少了不同金属之间的电位差。例如在含硫的环境中，如铁路隧道和其它类似地方，稀土高铁铝合金电力电缆的抗腐蚀性能大大优于铜芯电缆。

因稀土高铁铝合金电力电缆重量轻、机械强度高、转弯半径小及回弹量小等特点，它具有比铜芯电缆更灵活的安装方式。当电缆数量较少、截面较小时，可以采用沿墙明敷的方式，只需电缆卡子等简单的电缆固定材料，即使电缆数量较多、截面较大时，也只需使用价格较便宜的梯架而不必使用桥架。与铜芯电缆相比，节省了空间及使用桥架的费用。

另外，从安全角度来分析：铝芯电缆的一个重要缺点是脆度高，在安装时经过几次一定角度的扭转，铝丝就会产生裂纹，增加局部电阻。因此，纯铝电缆弯曲性能很差，弯曲很容易发生断裂、折断，因而频繁引发事故。使用稀土高铁铝合金电力电缆，电缆的最小弯曲半径为7倍电缆外径，远远优于GB/T 12706的“电缆安装时的最小弯曲半径”中规定的10～20倍电缆外径，因而稀土高铁铝合金电力电缆在安装过程中更易弯折，有效的减少安装成本，降低事故风险。由于它比传统的铜芯电缆、铝芯电缆具有更强的柔韧性，安装时所需要的拉力比铜芯电缆、铝芯电缆小很多。另外，由于他的韧性好，不会产生裂纹，使用更加安全。

稀土高铁铝合金电力电缆性能达到国际电工委员会（IEC）标准要求。主要产品优势有：同等导电能力下，价格比铜芯电缆低约20%；重量轻，1.5倍导体截面合金电缆的重量约为铜芯电缆的一半，但是导电能力两者基本相同；机械性能优异，弥补了铝芯电缆的不足；电缆连接采用紧压绞合技术，连接节点结实；使用寿命比铜芯电缆长；安装更为高效、快捷，可以节省至少30%的安装成本，也可缩短工期；使用年限长，不易老化。

表1弯折次数实测值

结语

综上所述，稀土高铁铝合金电力电缆与铜芯电缆相比，在材料费用，安装工艺、人工费用及工期方面，都具有明显的优势。稀土高铁铝合金电力电缆导电性优良，价格便宜，安装方便，使用年限长，因此在未来很可能成为最主要的输电材料，发展前景极为可观。

稀土高铁铝合金电力电缆产品于2009年开始进入我国市场，获得国家住建部、国家电网的权威部门的认可，目前已成功应用于很多工程，在北京、上海、重庆等多个城市进行了应用推广，取得了很好的效果。如：北京首都机场边检勤务基地工程、上海人民广场线路工程、天津市滨海科技园二期道路照明及监控系统工程、重庆川仪蔡家工业园项目、安徽电力长丰供电公司农网维护工程、淮南东华实业水电二期。

在工程中合理使用稀土高铁铝合金电力电缆，可以节约建筑成本、减少安全隐患，并减少对有色金属铜的消耗，对行业发展非常有益。希望通过本文的介绍，加强建筑业同仁对这种新型产品的了解，以期有利于建筑材料的合理选用。

[1]张志新.稀土高铁铝合金的一些事实[J].中国有色金属，2014（22）.

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