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1、环保型铝合金导体联锁铠装电力电缆设计航天电工技术有限公司张保亮摘要：铝合金联锁铠装电缆与传统铜芯铠装电缆相比，在相同载流量条件下，具有中重量轻，耐腐蚀等诸多优点。在现代的施工中越来越得到广泛的应用。该文主要介绍环保型铝合金导体联锁铠装电力电缆的结构设计，技术特性以及生产中的关键工艺的控制和链接端子的阐述。关键词：铝合金导体 联锁铠装 结构设计 关键工艺 链接端子 环保0 前沿长久以来，人们对建筑用低压电缆的选择，通常是以铜芯普通电缆为主。认为铜导体在电气性能及可靠程度上都高于其他导体，是用作电缆材料的不二选择。但铜作为地球上的一种稀缺资源，尤其是在我们国家，矿藏量十分有限，铜矿石大量依赖进口。
2、在倡导节能环保、可持续发展的大环境下，我们是不是应该突破固有的使用习惯，在适用的条件下，去接受更加经济且环保的铝合金电缆呢？为此，我公司开发了环保型环保型铝合金导体联锁铠装电力电缆。铝合金导体是采用8000系列铝合金，不同于以往纯铝导体。经过一系列的工艺技术，通过在纯铝中添加铁、镁及其他一些金属元素后，其电气性能与纯铝基本相当，机械性能大幅改善，在抗蠕变、柔韧性、耐腐蚀及屈服强度上均接近甚至超越了铜导体。铠装采用的是5000系列铝合金带内联式联锁铠装，与普通双钢带铠装具有重量轻、易弯曲、耐腐蚀、磁性涡流损耗小等优点。合金电缆在相同载流量条件下，要比铜芯电缆质量轻，节约成本，环保等优势。同时合金
3、电缆的反弹性能比铜电缆少40%，柔韧性能比铜电缆高25%，易于现场加工制作，同时弯曲半径小，安装容易应用广泛。国标规定电缆的弯曲半径12D，而铝合金导体联锁铠装电缆的弯曲半径可以达到7D。如此小的弯曲半径使建筑内部布线非常方便，转弯灵活，尤其对于一些旧建筑内部改造工程。本文就主要对环保型铝合金导体联锁铠装电力电缆的结构设计，技术特征等进行阐述。1 电缆结构设计目前，市场上大多数所使用的电缆仍是以铜芯钢带铠装电缆为主。但是钢带铠装电缆，质量重、磁性涡流损耗大、耐腐蚀性差等。在客户需求的推动下，我公司开发了一种全新环保型铝合金导体联锁铠装电力电缆。该产品导体是采用经过特殊处理的铝合金导体，铠装采用
4、的是内联锁式金属带铠装，解决了电缆在其特定系统使用中的安全、防锈、抗拉、弯曲、抗外机械力损伤等特殊要求，极大的提高了使用系统运行的安全性。各部分材料的优异性能，使成品电缆在耐锈蚀性、安全性、耐砸压、弯曲等使用特性方面都有优异表现，其各项参数指标符合国家相关标准，满足了相关电力线网等的运行需要。该电缆直接埋入建筑物墙体内，与以往传统布线（电线穿于已埋于墙体内的塑料管内）存在本质区别，敷设方便，在现代办公楼、现代民用建筑、厂矿等基础产业中有着广泛的使用。1.1 结构设计参照Q/WRL.J01.004-2012和GB/T12706-2008的标准进行设计铝合金导体联锁铠装电缆。其结构为：铝合金导体+
5、绝缘+成缆+联锁铠装+护套（根据实际情况可无），其结构如图1所示。图1 铝合金联锁铠装电缆示意图1.1.1 导体 导体采用的是铝合金导体，符合GB/3956-2008要求。导体结构采用紧压绞合结构，其材料为8000系列铝合金导体执行ASUB800-05标准的铝合金导体。铝合金导体不同于以往的纯铝导体。经过一系列的工艺技术处理，在纯铝中添加铁、镁及其他一些金属元素后，在进行合理时效处理。其电气性能与纯铝基本相当电导率可以达到铜IACS的61%，机械性能大幅改善，在抗蠕变、柔韧性、耐腐蚀及屈服强度上均接近甚至超越了铜导体。在8000系列1.1.5 联锁铠装层铝合金导体联锁铠装电缆铠装层采用的是S型
6、5000系列铝合金带，螺旋式环环相扣搭盖绕抱在一起的铠装结构，提高了电缆的抗电磁干扰、较少涡流损耗、抗压，具有良好的弯曲性能。铠装层应从头至尾包覆成缆线芯，不能使成缆线芯暴露在空气中；铠装层外根据需要允许挤包一层外护套，如电缆为直埋使用则必须挤包外护套。其铠装层与线芯之间不能包的太紧，应有一定的间隙，防止电缆弯曲时损伤到线芯，其次有一定间隙可以起到一定的防火、隔热作用。同时铠装层应保证表面光滑无毛刺，凸凹之处控制在1mm左右。由于铝合金联锁铠装电缆具有很好的防腐性能，铝合金带S型联锁铠装，是电缆柔韧性高，强度高。反弹性能比铜电缆少40%，柔韧性能比铜电缆高 25%。电缆连接部位的弯曲半径仅为7
7、倍电缆外径，而其他电缆最小也需要12倍。易于现场加工制作，同时弯曲半径小，安装容易应用广泛。联锁铠装电缆与普通电缆相比具有更好的机械性能，如图2所示。1.1.6 护套 根据电缆的使用要求和敷设环境，如电缆为直埋使用，则需要几包一层外护套。护套可以采用低烟无卤阻燃聚烯烃材料作为护套料，其具有环保等优势。2 关键工艺铝合金铠装电缆的关键工艺是金属带内联锁铠装装工序。针对这一技术难题我公司成立了攻关小组对铠装设备及工艺进行研究，通过金属带预成形、成形技术，利用无级变速箱完成进给量任意可调或固定速比的传动系统完成分级调整，最终实现金属带的内联锁铠装工艺。通过金属带进给量任意可调提高了内联锁铠装的质量和
8、生产速度，为该产品市场解决了关键的工艺技术问题。3 质量受控点 由于受金属带内联锁铠装设备及工艺的限制，电缆铠装速度不能太快。这就要求提高成品率，增加设备，确保产量，保证合格率。在工序控制过程中，要求成缆绝缘线芯光滑圆整，外径均匀一致，偏芯度不超过10%；成缆节距均匀稳定，满足工艺要求；铠装内联锁紧密，连续圆滑，结构尺寸稳定，通过成品电缆的柔软性试验后铠装层不应有内联锁脱开现象且不对内部线芯造成任何损伤。4 施工及连接端子铝合金联锁铠装电缆连续波纹状铠甲酷似高压电缆波纹铝护套，具有良好的防侧压性能和防鼠性能。可以采用支架、梯架、吊架敷设方式，带外护套的也可以用于户外敷设。铝合金联锁铠装电缆在使
9、用过程中其接头问题，也是困扰其发展的一大因素。实际上配电系统中故障出现最多的是电气接头处。最主要担心之一是电化学腐蚀问题，铝更为严重。针对这一问题，我公司通过技术开发，实验，设计出铜铝合金过渡端子，其设计已获得国家专利（专利技术抗蠕变铝合金铜铝过渡端子）。通过其过渡端子，已能够成功解决上述问题。我们能够通过苛刻的测试实验来保证其长期有效。其端子结构如图3所示，技术符合Q/HTDG.J01.035-2012其中铜材不低于GB/5231-2001三号铜(t3)的规定；铝合金材应符合ASTMB800-05中8030导体的规定。只有这样才能确保电缆在使用过程中的安全和稳定性。图3 端子结构5 结束语铝合金联锁铠装电缆研制，是我们公司新产品开发的关键项目，从立项、开发、设计、试制、批量生产到认证，公司领导和技术人员都投入了很大的热情和精力。该产品的开发成功，填补了该领域产品在国内的空白。随着产品原材料、加工工艺的不断改进和更新，使得该系列产品在国内乃至国际上具有很强的竞争力，从而推进铝合金联锁铠装电缆大批量走向世界的步伐。3