我國鋁合金電纜發(fā)展相對較慢，近10年來美國、加拿大等電纜制造商把合金電纜及其附件安裝配套系統(tǒng)引進國內(nèi)，使合金電纜得到了快速發(fā)展。同時國家及相關(guān)行業(yè)也推出相關(guān)規(guī)范：GBT 31840.1-2015 《額定電壓1kV Um1.2kV 到35kV Um40.5kV鋁合金芯擠包絕緣電力電纜》、GB/T30552《電纜導體用鋁合金線和NB/T42051《額定電壓0.6/1kV鋁合金導體交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜》。

鋁合金電纜在電工鋁中加入銅、鐵、鎂、硅、鋅、硼等合金元素，采用特殊輥壓成型型線絞合生產(chǎn)工藝和退火處理等先進技術(shù)創(chuàng)造的新型材料電力電纜。根據(jù)合金成分的不同主要分為兩大類。一類是以AA8030為代表的合金電纜；一類是以AA8176為代表的稀土鋁合金電纜。我們對此都統(tǒng)稱為AA8000系列。

AA8000系列鋁合金導體典型結(jié)構(gòu)如下圖：

下面我們分別從技術(shù)參數(shù)、施工安裝、綜合成本、運營維護四個方面對銅電纜和鋁合金電纜進行比較分析。

1技術(shù)參數(shù)：

技術(shù)參數(shù)是設(shè)備材料選擇的一項重要指標。我們以AA8030鋁合金導體為樣本與銅導體進行對比。技術(shù)參數(shù)中我們重點關(guān)注電纜載流量及電壓損耗。

有上表可知鋁合金的密度僅為電工銅的1/3；電阻率為銅的1.6倍；導電率為銅的61.8%；抗拉強度為銅的1/2左右；屈服強度及伸長率與銅的下限值基本接近。其中我們最為關(guān)注的是導電率和電阻率比較，直接與導電率相關(guān)的技術(shù)參數(shù)就是載流量；直接與電壓損耗相關(guān)的技術(shù)參數(shù)就是電阻率。下面附表2,3分別對這二項參數(shù)進行比較分析（附表中比較條件是：鋁合金電纜截面是銅電纜截面的1.5倍）。

對于鋁合金電纜的載流量選擇，國家于2010年和2013年出版了標準圖集10CD106《鋁合金電纜敷設(shè)與安裝》和13D101-7《預(yù)制分支與鋁合金電力電纜》，詳細列舉了對于不同安裝方式的鋁合金電纜載流量。

2施工安裝：

其次我們在從施工安裝方面進行對比分析。在施工安裝的過程中我們需要關(guān)注電纜的機械性能：

1.彎曲性：鋁合金導體電纜的彎曲半徑是電纜直徑的7 倍，而銅導體電纜的彎曲半徑是電纜直徑的10~20倍。 鋁合金電纜在安裝過程中更易彎折，因此能有效減少安裝成本，降低事故風險。

2.反彈性：鋁合金導體反彈性能較銅小40 % （同一室溫條件下將鋁合金導體電纜和銅導體電纜都彎90° 后釋放應(yīng)力， 鋁合金導體電纜的反彈角度只為銅導體電纜的0. 6 倍）。安裝中由導體造成的反彈性應(yīng)力會大為減小，便于施工。

3.柔韌性： 鋁合金導體柔韌性能較銅高25 %， 塑性好、抗疲勞強度高、易加工成形， 折彎次數(shù)遠高于純鋁和銅導體， 經(jīng)反復折彎后也不會出現(xiàn)裂紋或折斷， 可提高電纜線路的安全性。

4. 延伸率：延伸率是電纜優(yōu)劣和承受外力大小的標志， 也是檢驗電纜導體機械性能的一個重要指標。經(jīng)退火處理后， 鋁合金導體電纜的延伸率可提高至30 %， 而銅導體電纜為25 %。由此可知，鋁合金電纜比傳統(tǒng)的銅電纜具有更強的柔韌性，因此敷設(shè)時所需的拉力比銅纜小很多。

由此可見在施工安裝過程中，鋁合金電纜的機械性能全部優(yōu)于銅芯電纜。

在施工安裝過程中對于電纜的分支總體可分為兩種情況，一種是預(yù)分支電纜，一種為在施工現(xiàn)場進行T接。預(yù)分支電纜一般是在工廠內(nèi)根據(jù)圖紙內(nèi)容做好分支后進行灌塑絕緣處理，現(xiàn)場無需再加工，直接吊裝安裝即可。而電纜T接一般通過三種手段：T接箱、T接端子、穿刺線夾。

在使用T接箱時，因為T接箱內(nèi)的母排一般為銅母排，電纜的壓接需要使用銅鋁過渡端子，銅鋁過渡端子需要滿足GB/T9327(IEC61238)1000次熱循環(huán)試驗。而銅電纜在T接箱時則不需要使用專門的過渡端子。而在使用穿刺線夾及T接端子也必須使用合金電纜專用的端子以解決不同金屬材料連接處的熱膨脹系數(shù)。

3綜合成本：

綜合成本我們通過以下二個方面進行比較分析:

1.采購成本：通過筆者多家鋁合金廠家調(diào)查總結(jié)發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)同樣的電氣性能，鋁合金電纜( 含專用連接端子和橋架) 直接采購成本比銅電纜低約20%～40%; 我們以一個18層單元住宅工程項目為例，其電纜、橋架清單及采購成本如下表：

由上表可知由于鋁合金電纜（非鎧裝）要達到相同的電氣性能需要加大電纜截面從而導致橋架的截面變大。提高了在橋架主材的成本費用，但綜合采購成本降低28.42%。

2.安裝成本：根據(jù)電纜的敷設(shè)方式不同，電纜安裝所需要的輔材也有所不同。當銅纜在室內(nèi)敷設(shè)干線電纜時一般采用橋架敷設(shè)。根據(jù)規(guī)范要求，橋架內(nèi)敷設(shè)的電纜截面不能大于橋架截面的40%。而采用鎧裝的鋁合金電纜可以不使用橋架。我們以一個電纜采購額2000萬的項目預(yù)算為例：

從上表可見，如果使用合金電纜，可節(jié)約安裝費用約180萬，比銅纜的安裝成本節(jié)約50%，節(jié)約的安裝費用占電纜采購額的8%。

4運營維護：

電纜在運營過程中我們需要關(guān)注電纜的電能損耗、抗蠕變性、防腐性、阻燃性及使用壽命等多種特性。

1、電能損耗：

電纜線路的損耗計算公式：三相線路中有功及無功功率損耗計算公式為：

有功功率損耗  △PL=3I2jsR/103 （KW）；

無功功率損耗  △QL=3I2jsX/103 （kvar）。

式中：

R——每相線路電阻（Ω），R=R’L；

X——每相線路電抗（Ω），X=X’L；

L——線路計算長度（KM）；

Ijs ——計算相電流（A）；

R’、X’——線路單位長度的交流電阻及電抗（Ω/km）。

我們以400V供電線路，三相負載平衡、線路電流為電纜在空氣中敷設(shè)的安全載流量、功率因數(shù)取0.8，線路長度為100米建立模型。得到如下數(shù)據(jù)：

由上表可知，在相同的運行電流情況下，銅纜與放大截面的鋁合金電纜在線路損耗（或電能損耗）方面基本一致。

2、抗蠕變性：

固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時間延長而增加的現(xiàn)象稱為蠕變。電纜在敷設(shè)和連接的過程中會長期受到應(yīng)力的作用。如果抗蠕變性很差， 安裝一段時間后， 連接處容易松弛， 造成接觸電阻增大， 形成線路安全運行的隱患。而合金電纜讓合金元素作為溶質(zhì)原子溶入鋁基體，形成固溶體。形成固溶體后，晶格結(jié)構(gòu)有一定畸變，晶格畸變增大位錯運動的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強度和硬度，同時抗蠕變性能也得到顯著改善。使合金電纜與銅纜一致的抗蠕變性。

3、防腐性能：

鋁特有的防腐性能來自鋁表面與空氣接觸自然形成的氧化層， 這種氧化層能耐受多種腐蝕。堿性土壤和某些類型的酸性土壤環(huán)境對鋁有較大的腐蝕性， 所以裸鋁鎧裝電纜（無PVC 護套的自鎖型鎧裝電纜）不能直埋敷設(shè)， 需使用模壓護套來防止腐蝕。而在如鐵路隧道和其它類似含硫環(huán)境中， 鋁的抗腐蝕性能優(yōu)于銅。

4、阻燃性能：

鎧裝鋁合金電纜的絕緣采用的是低煙無鹵的XLPE （ 交聯(lián)聚乙烯） 材料， 加之其獨特的自鎖型鎧裝結(jié)構(gòu)， 使其達到低煙無鹵阻燃IA 級， 這種電纜在燃燒時的透光率達到了99 % （標準要求IA 級透光率≥ 80 %）， 只產(chǎn)生極微量的煙霧， 發(fā)生火災(zāi)時減少了對人身的二次傷害， 有利于及時疏散和救援。自鎖型鎧裝電纜的鋁合金鎧帶散熱性好， 可以很快帶走熱量， 其阻燃特性優(yōu)異， 在火焰撤走后能迅速熄滅， 不會延燃其他材料。通過燃燒試驗對比， 供火40 min 炭化高度只有0.15 m， 遠低于國家標準《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗第33部分： 垂直安裝的成束電線電纜火焰垂直蔓延試驗A 類》（GB / T 18380. 33 - 2008） 的阻燃電纜炭化高度≤2.50 m 的要求。但由于鋁的熔點是660 ℃， 因此火災(zāi)發(fā)生時需要連續(xù)供電的消防線路不能采用鋁合金電纜， 但其它要求低煙無鹵阻燃的供電回路均可采用自鎖型鎧裝鋁合金電纜。

5.使用壽命

由于國內(nèi)引進鋁合金電纜的時間較短。運行時間可參照的項目不多。但世德合金電纜在北美有40年的安全無故障運行時間。

綜上所述，鋁合金電纜在技術(shù)參數(shù)、電能損耗方面基本與銅電纜一致，甚至其它方面優(yōu)于銅電纜，相信在不遠的將來，隨著科學研究和工藝技術(shù)的不斷提高， 鋁合金導體電纜的應(yīng)用會越來越得到業(yè)界的關(guān)注。