摘 要： 本文阐述了铝合金电缆在我国的发展历程，结合铝合金电缆的制造工艺、导体成分等，对其性能特点进行了分析和综结，为铝合金电缆的设计和选用提供参考与依据。

关键词： 铝合金;电缆;导体;蠕变;紧压

近几年，全国掀起了铝合金电缆的热潮，电缆制造企业一哄而上，都打着铝合金的旗帜，但在应用的过程中却发现了不少问题。何为铝合金电缆？我们有必要对铝合金电缆的性能特点进行分析与探讨，为铝合金电缆的设计和选用提供参考与依据。

一、铝合金电缆的发展

60年代末，美国南方线缆公司研制并生产出首条铝合金电缆，到20纪70年代，美欧等多个国家和地区开始推广应用这种新型导体的电缆。针对铝合金电缆产品的应用，以美国南方线缆为首的铝合金电缆生产厂家积极联合UL等机构，开展适合铝合金导体及电缆产品的连接技术和相关连接器的研究，取得技术突破并制定了相应标准。时至今日，美国、加拿大等欧美国家已在各领域大面积使用铝合金电缆。2006年，铝合金电缆产品开始引入我国。2007年8 月，加拿大铝业集团在天津设厂专业生产“世德合金”的铝合金电缆，促进并加速我国铝合金电缆的发展。2014年，我国十二届全国人大二次会议形成了《关于扩大铝合金电缆在电力行业应用的建议》的第9287号提案，国家电网公司将铝合金电缆纳入国家电网公司2014版新技术目录，标志着铝合金电缆开始大规模进入市场。此后，我国先后发布并实施了三个有关铝合金电缆的标准：GB/T 30552-2014 《电缆导体用铝合金线》、NB/T 42051-2015 《额定电压0.6/1KV铝合金导体交联聚乙烯绝缘电缆》、GB/T30840-2015 《额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）铝合金芯挤包绝缘电力电缆》。推动并规范了铝合金电缆的设计、制造和应用。根据多年的运行效果和运行中出现的问题，我们仍需对其性能和特点进行进一步的研究。

二、铝合金电缆的性能和特点

铝合金电缆的导体材料是在熔炼过程中添加一定比例的微量合金元素，形成铝的质量分数大于95%的合金，其成分代号对应的化学成分见表1，在实际应用中以8030最为常见。熔炼工序采用稀土、硼化处理等先进工艺使其既能保持纯铝优异的电气性能，同时解决了纯铝导体的抗拉强度和延伸率低，抗压蠕变性能和柔韧性差等问题，从而大幅提高了电缆导体的机械性能和防腐性能。在电缆的制造过程中导体采用辊压成型、紧压绞合技术，近期又出现了拉拔成型、异形线绞合新工艺，绞合导体再经过中温退火处理，使铝合金电缆有了以下性能特点：

1.导电性能。标准中规定电缆导体用铝合金线20℃的电阻率 0.028264 ? mm2/m，因采用了硼化处理和中温回火工艺，铝合金的导电率实际能达到61.5%IACS，具有与纯铝完全相同的导电性能。

2.抗蠕变性能。金属材料在温度和应力的作用下，随着时间增加会发生缓慢的塑性变形从而造成电缆接头松动，接触电阻增大，是电缆事故的主要隐患之一。铝合金电缆的导体材料增加了铁、铜等元素，改善了纯铝材料的抗蠕变性能，退火处理工艺去除了导体在加工过程中的残余内应力。相对于纯铝导体，铝合金导体抗蠕变性能提高200%以上，消除了因蠕变引起的电缆接头松动的隐患。

3.延伸率。铝合金电缆的导体材料在熔炼过程中添加一定比例的微量合金元素，并采用了特殊的加工工艺，形成了新型的铝合金材料，极大地提高了抗拉强度， 且在电缆的制造加工过程中又经过了中温退火工序，保证断裂伸长率≥10%，最高能到30%。

4.疲劳和柔韧性。铝合金电缆导体因其独特的材料成份、并采用先进的加工工艺，使柔韧性大幅提高，回弹小，抗疲劳性好，反复弯曲次数能达到≥10次。

5.抗蚀性。铝与空气接触时会在其表面形成的致密氧化保护层，阻断腐蚀的继续反应，因此铝在一般大气中具有良好的耐蚀性，而铝合金中添加的合金和稀土元素又能进一步改善其耐腐蚀性能，尤其是电化学腐蚀性能。

6.紧压导体。在体积电导率方面，铝合金肯定不及铜导体，相同载流量必须增加导体截面积，从而加大了电缆的外形尺寸。但由于在电缆的制造过程中，采用了成型紧压绞合新技术，使绞合导体的紧压系数（有效截面积比外形截面积）达到0.95以上，通过提高紧压系数，降低绞合线芯外径，减少铝合金电缆在体积电导率上的不足，达到在同等载流量情况下铝合金电缆导外径只比铜缆导体外径大1/10左右。

7.导体性价比。质量电阻率是衡量导体材料消耗的重要参数，其为：体积电阻率乘以材料密度。 铜的质量电阻率=0.017241X8.9=0.1534 （g/m2） 铝合金的质量电阻率=0.028264X2.7=0.0763 （g/m2）。根据计算：铜的质量电阻率是铝合金的质量电阻率的2.01倍，也就是制造相同长度并具有相同直流电阻的导体，所用材料铜的质量是铝质量的2.01倍。实际材料均价为：铝价17000元/吨，铜价50000元/吨。由此可得：制造相同长度并相同直流电阻的导体，铜导体是铝合金导体材料成本的6倍。再者，相同载流量的电缆，铝合金电缆的重量大约是铜缆的三分之二，采用铝合金电缆取代铜缆，可以减轻电缆自身的重量，降低安装和运输成本，进一步说明铝合金电缆有着巨大的成本优势。

8.抗拉强度和熔点。铝合金电缆导体的抗拉强度在110MN/m2左右，为铜导体的一半左右，熔点为658℃，而火焰温度均一般均可达到800～1000℃，所以铝合金电缆难以满足高温和防火等重要或特殊场合的要求。

三、 结语

铝合金电缆采用独特配方的铝合金材料，结合紧压成型和退火处理等先进工艺发明创造的新型电力电缆，不仅解决了原纯铝电缆存有的先天缺陷，又具有与纯铝电缆完全相同的导电性能，能够保证电缆长时连续稳定运行，使铝合金电缆在电力传输上取代铜芯电缆具备了可行性，同时铝合金电缆高性价比，又为其获取了巨大的市场空间。但因相对于铜导体熔点低，强度不高，不能盲目夸大铝合金电缆的优点和应用場合，在一些消防、高温、振动、应急等重要或特殊的场合上，设计和选用铝合金电缆仍须慎重。

参考文献：

[1]GB/T 30552-2014 《电缆导体用铝合金线》中国标准出版社 2015.8.

[2]GB/T 30840-2015 《额定电压1KV（Um=1.2KV）到35KV（Um=40.5KV）铝合金芯挤包绝缘电力电缆》 中国标准出版社 2015.8.

[3]ASTM  B800-05《电工用退火及中温回火8000系列铝合金导体的规范》.

[4]汪景璞、邹元传编《电缆材料》机械工业出版社  1983.11.

[5]上海电缆厂编著《电线电缆工艺学》机械工业出版社  1986.12.

作者简介：周彦标（1973-07-13）男，江西广丰人，江西南缆集团有限公司，工程师，从事电气专业27年。