铝芯电缆模型(如何表达铝芯电缆模型)

针对新建工厂铝芯电缆选择的片面性，笔者从铜资源紧缺且价格高、铝资源丰富且价格均匀的现状出发，主张在工程设计中有选择地应用铝芯电缆。分析了铜芯电缆和铝芯电缆的材料特性和物理性能。提出了铝芯电缆的技术选择方法和热稳定性检查方法。分析了铝芯电缆工程应用的经济效果。

铝芯电缆的应用现状

电力电缆根据芯材的材质可分为铜芯电缆和铝芯电缆。常用的铜芯电缆有YJV和VV。铝芯电缆的型号有YJLV和VLV。铝芯电缆在20世纪70年代和80年代得到广泛应用。一般中小型工厂基本都用铝芯电缆。此外，电机和变压器也有铝芯线圈。

20世纪90年代以来，电力电缆的应用基本上以铜芯电缆为主。在一些大型工厂，主设备和辅助设备都使用铜芯电缆。比如某厂2X2500m3高炉炼铁厂建于2009年，所有电气工程均采用铜芯电缆。

事实上，铝芯电缆在水渣输送带上的应用，不仅可以满足供配电的需要，还可以节省大量的资金。之所以会出现一边倒的选择，一是过于强调可靠性；第二，投资经济被忽视了。只要选型得当，铝芯电缆就能满足应用要求，经济性更好。

铝和铜的材料特性

铝的元素符号为Al，原子量为27，原子核外的电子数为13，最外层的电子数为3。铜的元素符号为Cu，原子量为64，核外电子数为29，最外层电子数为1。

影响导电材料载流能力的是电阻率。铝的电阻率为0.0294ω mm2/m，铜的电阻率为0.01851ω mm2/m，二者之比为0.0294/0.01851=1.59。铝的密度为2700千克/立方米，铜的密度为8900千克/立方米。铜的单位体积自由电子比铝多，所以铜的导电性比铝好。铝的熔点为660.40℃，铜的熔点为10830℃。

从铝和铜的材料特性来看，铝的电阻率是铜的1.59倍。相同电流通过时，相同截面积铝芯电缆的发热量是铜芯电缆的1.59倍。铜的熔点比铝高400多度。使用铝芯电缆时，要合理选择截面积，保证电缆不会在高温下运行。

由于铝的密度小于铜，在相同的柱重下，铝电缆的长度要比铜电缆长得多。因此，从经济角度考虑，辅助设备应尽可能使用铝芯电缆，以减少供配电的投资金额。

铝芯电缆技术的选择方法

铝芯电缆应用范围的探讨

由于铝芯电缆的电阻率是铜芯电缆的1.59倍，且铜芯电缆的高温过载优于铝芯电缆，因此铜芯电缆在一些国防和国家重点工程以及大型接头企业的重点流线中更加可靠。铝芯电缆应位于三级负载处。

对于用电负荷的分类，强调的是供电的可靠性，对于供配电用什么材料的电缆并不具体。三级负荷大量使用铝芯电缆，可以达到很好的效果。比如，除装配线外的大型联合企业配套项目、物流服务项目、辅助项目。

这些短期停电不会影响装配线的生产。例如，2500m3高炉的排水、铸铁、除尘等附属工程可采用铝电缆。铝芯电缆也可广泛应用于中小型工厂的供配电。比如中小型水泥厂的供配电。此外，建筑工地上的一些小型工厂、车间和建筑机械也可以使用铝芯电缆供电。

2普通铝芯电力电缆载流量和截面积的选择

1kV交联聚乙烯电力电缆的载流量如表1所示(Qe = 650C)。

表1

铝芯电缆的热稳定性检查

应检查具有重要负载的10 KV铝芯电缆的热稳定性。检查铝芯电缆热稳定性时，应根据以下条件确定短路点:

(1)对于不超过制造长度的单根电缆，短路发生在电缆末端。

(2)对于有中间接头的电缆，短路发生在电缆截面积减小的各线段的首端；当电缆段的截面积相等时，短路发生在平行点之后。

(3)无中间接头的并联电缆位于短路后的并联点之后。

铝芯电缆满足短路热稳定性检查时，最小截面积Smin =(I∑/C √- TJ)x103(mm2)(1)

式中，I∨——稳态短路电流KA；

C -热稳定系数，YJLV型C=80，VJLV型C = 65

Tj——稳态短路电流流过s的假想时间.

Tj =t+0.05秒(2)

t=tb+tgu+thu (3)

类型，tb -主要保护动作时间s；tgu——断路器的固有断开时间；断路器的灭弧持续时间。

铝芯电缆的经济效果分析

一般来说，铜的价格是铝的4倍左右。电力电缆和芯线的成本占90%以上。大截面长距离电缆选用铝芯电缆具有很大的经济价值。比如某厂4号高炉槽下电除尘器建在距离高炉350米的地方。4#高炉槽下电除尘器计算负荷Ijs=425A。

由于烧锰车间变电所变压器容量不够，需要从高炉变电所引入380 V (T-NC)电源。如果使用铜芯电缆，应使用YJV - 1KV和3X180+1X50电缆并联供电。YJV - 1KV，3X180+1X50电缆载流量(400C)为272A。根2的载流能力为544A。

如果使用铝芯电缆，可选型号规格为JJLV-1kV，并联3根3x10+1x50铝芯电缆供电。三根JJLV-1kV、3x10+1x50铝芯电缆的载流量(400C)为546A。铜芯和铝芯的载流能力基本相当。对于工程中很多长距离、大截面积的供电电缆来说，铝芯电缆可以取得很大的经济效益。

铜芯电缆与铝芯电缆压降对比分析，以上例为例进行计算分析:350m长线路计算电流为425A，功率因数COSφ=0.8O根据《工厂配电设计手册》，185mm2铜芯电缆电压损耗为0.062%/km，150mm2铝芯电缆电压损耗为0.108%。假设两根铜芯电缆的载流量均匀分布，每根电缆的载流量为212A。假设三根铝芯电缆的载流量均匀分布，每根电缆的载流量为141A。

铜芯电缆的总电压损失率为(%):212 x 0.062% x 0.35 = 4.6%；铝芯电缆的总电压损失率为(%): 141 X 0.108% X 0.35=5.3%。

变电站低压母线电压为400V，两种缆芯材料的端电压分别为:铜芯电缆端电压为400 X(1-4.6%)= 382V；铝芯电缆的端电压为400 X (1-5.3%)=380V。

从以上计算可以看出，铜芯电缆和铝芯电缆都能满足电压损耗在允许范围内的要求。

结论

铜芯电缆截面面积在16mm2以下的机械强度和韧性优于铝芯电缆。16mm2以上，均可满足机械强度和韧性要求。电流越大，供电距离越长，选择铝芯电缆的经济效果越好。6kV、10kV中压供电时，应检查铝芯电缆的热稳定性。长距离铝芯电缆供电应进行电压损失计算。铝芯电缆连接最好是铜铝过渡接头，再进行连接。

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