铜缆、铝缆、普通铝合金电缆及稀土高铁铝合金电缆性能对比III | |||||
抗老 化耐 候性 | (铜缆) | (铝缆) | (普通铝合金电缆) | 优(稀土高铁铝合金电缆) | |
A、稀土高铁铝合金电缆,在氙灯气候老化箱中进行人工气侯老化试验,测试护套材料经过1008小时灯光老化后,抗张强度和断裂伸长的变化率都符合要求,通过了国家电线电缆监督检验中心的抗紫外线性能测试,具有优秀的耐候性(经受环境 气候影响的能力),适合直接在室外敷设,减少了防护设施及其安装施工要求。 B、稀土高铁铝合金电缆绝缘材料及护套采用交联聚乙烯(利用硅烷交联或过氧化物交联方法,使聚乙烯转变成热固性的交联聚乙烯),相比于聚氯乙烯和聚乙烯等材料具有耐高温、抗老化、不含重金属、坚固耐用等特点,耐高温可达105°C,电缆的综合性能达到阻燃IA级、耐火I级,符合 GA306.1及GA306.2标准。在-40C条件下,成品电缆低温弯曲及低温冲击试验中,均无裂纹出现。
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同截面载流量 | (铜缆) | (铝缆) | (普通铝合金电缆) | (稀土高铁铝合金电缆) | 单位 |
100% | 59% | 导电率为铜的61%(79.9%) | 导电率为铜的61.8%(80%) | ACS | |
0.01724 | 0.02826 | 0.028264 | 实测平均值0.0279 | Ω.mm²/m | |
A:金相图观测知稀土高铁铝合金分子结构"韧窝"整体数量较多,分布均匀,组织密实,相比于铝及普通铝合金电缆,有效降低了电阻率,提高了导体载流量; B:在同一温度下,稀土高铁铝合金的电阻率比普通铝合金小得多,说明掺入微量稀土元素后铝合金的导电性能大大提高。这是因为稀土元素作为表面活性元素加到合金中,使合金的铸态组织得以细化,减小了对传导电子的散射,从而使电阻率大幅度下降; C:电阻温度系数(0-100℃)(1/℃):铜为0.00393、铝为0.00403、普通铝合金为 0.00403、稀土高铁铝合金为0.00403。
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电压降散热性 | (铜缆) | (铝缆) | (普通铝合金电缆) | (稀土高铁铝合金电缆) | |
A、稀土高铁铝合金导体的截面积是铜的1.5倍,代替铜测算为截面小于70的,加一个等级,70及70以上的加二个等级。由于先进的技术可达到93%~95%紧压系数,使绞合导体线芯如实芯一般,明显降低线芯外径,提高导电性(铜导紧压系数为80%)。稀土高铁铝合金电缆采用硅烷交联聚乙烯绝缘,其厚度只等常规绝缘聚氯乙烯2/3厚度就能超过常规绝缘性能,外径只比相对应铜缆 大10%~20%,由于穿管内径是铜缆的150%,所以增加的外径不会影响穿管; B、稀土高铁铝合金电缆通过改良电缆工艺达到集肤效应好,传输效率高,其接触电阻低于铜导体,有效降低压降,使线路损耗更低; C、电缆承担负荷设计时,不但要求要达到额定载流量,还要按短路电流校验电缆的允许最小截面,所以同样载流情况下,稀土高铁铝合金电缆的温升不会提高,由于相同物质量,体积大,分子间隙大,使得稀土高铁铝合金导体比铜缆更易散热。以下从铝及铜的散热能力谈起,把纯铜和纯铝这两种材料的一些物理特性作了个简单对比:认为铜的导热能力强,就是因为铜的导热系数比铝的要高不少(铜 401w/m.k.铝237w/m.k),但是导体散热能力的好坏不仅考虑材料的导热系数有关,还和散热面积、散热的形状、空气流动等状况有关。铜的比热容(铜386KJ/kg.K,铝906KJ/kg.K)比铝更小,其温度升得更快,似乎更容易散热(热力学定律,温度梯度越大,传热越快)。但是,还要看它们的密度,铜的密度是铝的3.3倍(铜8.9g/cm3、铝2.7g/cm3),假设都是一立方厘米大小的材料,铜的重量为8.9克,让它上升1K,需要3.4KJ的热量,此大小下铝的重量为2.7克,让它上升1K,需要的热量是2.4KJ。也就是说,单位体积下,铝的热容量只有铜的70%,它的散热更快。为什么通常情况下电缆使用中,总是感觉铝缆比铜缆散热慢,其实这不是散热的原因,是因为铝导体继续氧化电阻增大,导致温升升高。稀土高铁铝合金导体抗蠕变远高于铝导,易弯曲,耐腐蚀,保护了导体继续氧化,阻止了电阻增大,使得温升不会升高,同时由于相同物质量,体积大,分子间隙大,使得稀土高铁铝合金导体比铜缆更易散热。同时,稀土高铁铝合金电缆柔韧性比国标铜电缆高25%,延伸率高30%。 根据金属材料“热传导系数与材料的柔韧性、延伸率成正比”的原理,稀土高铁铝合金电缆热传导系数优于铜电缆,有利于散热而降温。加上护套层使用高性能的聚乙烯硅烷绝缘材料,同等绝缘性能可以减少10%的绝缘厚度,使电缆散热性能提高30%,有效降低能耗。
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