全球熱議:鋁芯電纜型號怎么表示(鋁與銅的材料特性)
鋁芯電纜型號(鋁芯電纜型號怎么表示)
(相關資料圖)
作者針對新建工廠一邊倒的選用鋁芯電纜的狀態(tài),從銅資源緊缺與價高,鋁資源豐富與價平的現狀出發(fā),倡導工程設計有選擇性地,推廣應用鋁芯電纜。分析了銅芯電纜與鋁芯電纜的材料特性與物理性能。提出了鋁芯電纜的技術選型方法及熱穩(wěn)定性校驗方法。進行了鋁芯電纜工程應用的經濟效果分析。
目前鋁芯電纜的應用現狀
電力電纜按線芯的用材可分為銅芯電纜和鋁芯電纜,常用的銅芯電纜型號為YJV和VV;鋁芯電纜的型號為YJLV和VLV。鋁芯電纜在上世紀七,八十年代推廣用得比較好。一般的中小型工廠基本上都是選用鋁芯電纜。而且,電動機和變壓器也有鋁芯線圈。
從上世紀九十年代開始至今,電力電纜應用基本上是銅芯電纜占據。在一些大型工廠,無論是主體設備還是附屬設備全都是使用銅芯電纜。例如,某廠2X2500m3高爐煉鐵廠建于2009年,電氣工程全部使用銅芯電纜。
其實在如水渣轉運皮帶應用鋁芯電纜既可滿足供配電需要又可以節(jié)省大量的寶責資金。之所以會出現一邊倒的選型,一是過分強調可靠性;二是忽視了投資的經濟性。只要選型得當,鋁芯電纜一樣可滿足應用要求,而且經濟性較佳。
鋁與銅的材料特性
鋁的元素符號為Al,原子量為27,核外電子數13,最外層電子數為3.。銅的元素符號為Cu,原子量為64,核外電子數29,最外層電子數為1。
影響導電材料載流量的是電阻率。鋁的電阻率是0.0294Ω mm2/m,銅的電阻率是0.01851Ω mm2/m。兩者的比率是0.0294/0.01851=1.59。鋁的密度是2700kg/m3,銅的密度是8900kg/m3。銅單位體積內自由電子數多于鋁,故銅的導電性要好于鋁。鋁的熔點是660.40C,銅的熔點為10830C。
從鋁和銅的材料特性上看,鋁的電阻率是銅的1.59倍。在通過同樣大的電流時,同樣截面積的鋁芯電纜的發(fā)熱量為銅芯電纜的1.59倍。銅的熔點比鋁要高400多度,在使用鋁芯電纜時,應該通過截面積的合理選擇來確保電纜在運行時不出現高溫。
由于鋁密度比銅密度要少,在同柱重量下,鋁電纜的長度比銅電纜長度長許多。所以,從經濟性出發(fā),應在附屬設備盡量選用鋁芯電纜,以降低供配電的投資金額。
鋁芯電纜技術選型方法
1 鋁芯電纜應用范圍探討
由于鋁芯電纜電阻率是銅芯電纜的1.59倍,以及銅芯電纜的高溫過載性要優(yōu)于鋁芯電纜,在一些國防及國家重點項目,以及大型聯合企業(yè)的關鍵流線用銅芯電纜可靠性更高。鋁芯電纜應用定位于三級負荷較妥。
對于用電負荷分級,強調的是供電的可靠性,但并沒有具體到采用什么材料電纜進行供配電。在三級負荷上大量應用鋁芯電纜,可取得好效果。例如大型聯合企業(yè)除流水線外的配套工程,后勤服工程,輔助工程。
這些工程短時停電不會影響到流水線的生產。例如2500m3高爐的排水, 鑄鐵, 除塵等附屬工程均可以來用鋁茌電纜. 中小型工廠的供配電也可大量應用鋁芯電纜.。例如中小型水泥廠的供配電. 另外, 一些小型的工廠作坊, 建筑工地的建筑機械都可以采用鋁芯電纜供電。
2 常用鋁芯電力電纜載流量及截面積選擇
1kV交聯聚氯乙烯電力電纜載流量如表1所示(Qe=650C)。
表1
鋁芯電纜的熱穩(wěn)定性校驗
對于10 KV重要負荷鋁芯電纜應進行熱穩(wěn)定性校驗. 驗算鋁芯電纜的熱穩(wěn)定性時, 短路點按下述情況確定:
(1) 不超過制造長度的單根電纜, 短路發(fā)生在電纜的末端。
(2) 有中間接頭的電纜,. 短路發(fā)生在每一縮減電纜截面積線段的首端; 電纜線段為等截面積時, 則短路發(fā)生在并列點后。
(3) 無中間接頭的并列連接的電纜, 短路發(fā)生后在并列點后。
鋁芯電纜在滿足短路熱穩(wěn)定性校驗時, 最小截面積Smin=(I∞/C√-tj)x103 (mm2) (1)
式中, I∞—-穩(wěn)態(tài)短路電流KA;
C—熱穩(wěn)定系數,YJLV型C=80,VJLV型C=65;
tj —穩(wěn)態(tài)短路電流流過的假想時間S.
tj =t+0.05秒 (2)
t=tb+tgu+thu (3)
式中,tb—主保護動作時間S;tgu—斷路器固有分閘時間S;thu—斷路器燃弧持續(xù)時間S。
應用鋁芯電纜的經濟效果分析
一般銅材的價格是鋁材的4倍左右。電力電纜的成本,芯線成本占90%以上。長距離大截面積電纜,選用鋁芯電纜有巨大的的經濟價值。例如,某廠4#高爐槽下電除塵建在離高爐350米的地方。4#高爐槽下電除塵計算負荷Ijs=425A。
由于錳燒車間變電所的變壓器容量不夠,需從高爐變電所引入380V(T–NC) 電源。若用銅芯電纜要用YJV–1KV,3X180+1X50電纜兩根并聯供電。YJV–1KV,3X180+1X50電纜的載流量(400C) 是272A。2根的載流量為544A。
如果用鋁芯電纜,可選用的型號規(guī)格為JJLV—1KV,3X10+1X50鋁芯電纜3根并聯供電。3根JJLV—1KV,3X10+1X50鋁芯電纜載流量(400C) 為546A。 銅芯與鋁芯的載流量基本相等。很多工程長距離大截面積供電電纜,選用鋁芯電纜都可以取得巨大的經濟效益。
使用銅芯電纜與使用鋁芯電纜電壓降對比分析,以上例為例進行計算分析:線路長350米計算電流為425A,功率因數COSφ=0.8O。查《工廠配電設計手冊》,185mm2銅芯電纜的電壓損失為0.062%/km,150mm2鋁芯電纜的電壓損失為0.108%。假設2根銅芯電纜載流量均勻分配,每根電纜的載流為212A。 假設3根鋁芯電纜載流量均勻分配,每根電纜的載流量為141A.
銅芯電纜總電壓損失率為(%):212 X 0.062% X 0.35=4.6%;鋁芯電纜總電壓損失率為(%): 141 X 0.108% X 0.35=5.3%。
變電所低壓母線電壓為400V, 兩種電纜芯材的供電末端電壓分別為:銅芯電纜末端電壓為: 400 X (1-4.6%)=382V;鋁芯電纜末端電壓為: 400 X (1-5.3%)=380V。
從以上計算可知, 銅芯電纜與鋁芯電纜均可滿足電壓損失在允許范圍內。
結論
銅芯電纜在16mm2以下截面積機械強度和韌性要好于鋁芯電纜。在16mm2以上兩者都可滿足機械強度和韌性要求。計算電流越大的供電線路,供電距離越長的線路,選擇鋁芯電纜的經濟效果越好。用在6kv和10kv中壓供電,應對鋁芯電纜進行熱穩(wěn)定性校驗。長距離鋁芯電纜供電應進行電壓損失計算。鋁芯電纜連接最好是壓銅鋁過渡接頭,再進行連接。
標簽: 電力電纜
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