在本文中,将铜套铝合金/铜复合电缆的载流量,机械性能,橡套电缆连接性能,经济性和可复制性与铜导体电缆进行了比较和分析,并讨论了其在工程中应用的可行性。
究表明,该产品不仅在各个方面都是可靠和稳定的,而且使用寿命长且性价比高。合国家政策探索了该产品的发展趋势和应用前景。家用能量传输的主要载体是铜导体和铝导体。导体性能优良但成本较高,铝导体易被氧化形成致密的氧化膜,极大地增加了导体的电阻,造成更大的损耗。国积极探索合适的电缆导体,然后研究了铜层复合材料,该材料将铝芯线上的铜层同心并均匀地覆盖,然后将铜和铝原子返回到两种冶金结合的界面铝包线(以下简称CCA),但铝芯的机械性能较差,MYPT金属屏蔽电缆MYPTJ监视型适用性有限[1〜3]。铝合金电缆[4,5]在欧美市场上占有较高的市场份额。果使用涂铜的铝合金(以下称为CCAA),则可以将铜和铝合金的优点结合起来。CCAA导体克服了低电阻,易蠕变的缺点,而铜芯导体具有密度高,成本高的缺点,并且具有可焊性强,易于加工,导电性好等优点。曲率半径小且经济。缆的载流量取决于导体的交流电阻,电压水平和环境温度。导体在50 Hz交流频率下的趋肤深度约为9 mm,并且大部分电流分布在趋肤深度范围内。如果在皮肤深处的外部导体使用铜导体,而在皮肤深处的内部导体使用由CCAA形成的新型导电结构,则可以防止损坏铜是在考虑了当前负载能力的前提下得出的。
种组合也是最经济和最合理的。前尚无新型CCAA结构电缆和铜复合导体(以下简称合金复合电缆)的载流量计算标准及相应的选择方法。/铜护套铜)。对覆铜铝合金/铜复合电缆载流能力的研究可以为其技术演示应用提供理论依据,具有重要的指导意义。110 kV 800 mm2交联聚乙烯绝缘电缆为例,进行几何建模,每层结构的尺寸如表1所示。装铝/铜合金复合电缆每层的尺寸铜线和铜导体电缆保持不变。图1所示,铜/铜护套铝合金复合电缆的导体的三个内层为CCAA,橡套电缆铜层体积比为15%,外部三层为铜线。要研究集中在不同导体结构对电流承载能力的影响。了提高操作效率,使用二维平面对电缆进行建模,将电缆划分为较细的网格,将电缆沟槽和周围的土壤划分为较粗的网格。
电缆沟内电缆敷设的工作条件为例,电缆敷设的环境参数如表2所示。传热过程的分析可以确定传热方法主要包括热传导,热对流和热辐射。热中有三种边界条件。型中电缆槽的尺寸为1.6 m×2 m。限选择为距电缆沟壁的底部2 m。层土壤的温度恒定在10°C,属于第一类边界条件。电缆槽的距离墙壁左右两侧的限制为2m,并且距热源的距离足够远。度被认为是第二种边界条件。缆沟的覆盖范围为上限,MYPT金属屏蔽电缆MYPTJ监视型空气温度恒定为40℃,空气对流传热属于第三类。三相电缆的中心导体上施加振幅和相位差为120°的交流电,并在Z轴方向施加耦合电压在COMSOL软件中,横截面为铜的导体电缆在图2和图3中分别显示了800 mm2的电缆和带护套的铝/铜合金复合电缆的电流密度分布。/铜合金涂铜较为明显。部铜导体的最大电流密度达到1.72×106 A / m2,MYPT金属屏蔽电缆MYPTJ监视型而内部覆铜铝合金导体的电流密度仅为外部铜导体的电流。
度的1/3。缆的载流量与电缆导体的温度直接相关。据二分法原理,导体温度为90℃时,可以通过迭代电缆的温度来确定其载流量。电缆沟中的单回路110kV 800mm2交联聚乙烯绝缘电缆排列成正方形和直形时,达到满载时的热场分布如图4所示。单回路110 kV 800 mm2交联聚乙烯绝缘电缆为例,可通过COMSOL有限元模拟获得不同条件下电缆的载流量,如表2所示。
据表明,采用串联布局时,橡套电缆相距增加。大的情况下,载流量增加了,振幅增加了,并且随着间距的增加而减小。间距增加到400mm时,载流量将不再显着变化,因此在铺设过程中相间距应在300mm至400mm之间,经济性更好。布置“产品”形状时,相距等于电缆的外径约100mm,并且散热条件比“一个”形状布置差,因此电容为目前的运输量要低得多。论“产品”布置还是“一个”布置,均不具有相等导体截面积的铜导体电缆和覆铜铝/铜合金复合电缆的载流量差异不大,平均差异约为12%。键机械性能分析:a)抗拉强度:铝合金导体的抗拉强度为115〜150 MPa,铜导体的抗拉强度为200〜270 MPa,强度铜包铝/铜合金复合导体的抗拉强度介于两者之间,完全满足施工和使用要求; b)延展性:退火后,MYPT金属屏蔽电缆MYPTJ监视型铝合金导体的延展率可达到30%,而铜导体的延展率约为25%,CCAA的延展率介于两者之间。覆铜铝/铜合金复合导体的伸长性能略好于铜导体。c)弯曲半径:铝合金导体更加柔软,铝合金电缆的最小弯曲半径是电缆外径的7倍。CCAA的柔韧性可与铝媲美。金是相似的,因此镀铜铝合金/铜合金复合电缆的弯曲半径应小于铜导体的弯曲半径。d)抗蠕变性:添加到铝合金中的铜元素提高了高温下的电阻稳定性,橡套电缆而添加的铁元素则提高了强度蠕变性能通过退火工艺得到补充特殊的[6],MYPT金属屏蔽电缆MYPTJ监视型其蠕变体积基本等于铜导体的蠕变体积。以看出,铜包铝/铜合金复合导体具有稳定的连接性能。般而言,就机械性能而言,使用覆铜铝/铜合金复合导体代替铜导体,可使电缆的性能不断提高。电缆导体和配件的连接最相关的指标是接触电阻和热稳定性。配件的接触是导体的最外层铜导体,因此复合导体的接触电阻与铜导体的接触电阻相同。于CCAA中铜和铝合金的线性膨胀系数不同,当接头承受交替的冷热温度时,会影响接头的稳定性。本科学研究人员证明,CCA和铜配件之间的连接具有稳定的特性[7],与CCA相比,CCAA的蠕变性能提高了300%,可以充分证明导体的连接和复合配件。用的可靠性。CCAA铝合金中包含少量稀土元素可以有效减轻铜铝界面的电化学腐蚀,并大大提高了耐蚀性。覆铜层后,抗氧化性能进一步提高,使用寿命为30年。
导体电缆相比没有区别。据电缆结构尺寸表,以110 kV 800 mm2交联聚乙烯绝缘电缆为例,铜芯电缆的单位重量为13329.5 kg / km,而复合电缆的单位重量铜/覆铜铝合金为12,445.1千克/公里。量减少了7%。铜导体电缆相比,MYPT金属屏蔽电缆MYPTJ监视型覆铜复合铝/铜合金导体电缆具有更轻的重量,更低的弹性,更低的弯曲半径要求,并大大降低了安装和安装的难度。尤其是在角落。以降低安装成本,同时还可以缩短安装周期。110 kV 800 mm2交联聚乙烯护套铝/铜合金复合电缆和铜导体电缆为例,通过结构表对电缆材料成本的分析表明:铜包铝合金/铜合金复合导体电缆的材料比为90%,橡套电缆电缆横截面积越大,MYPT金属屏蔽电缆MYPTJ监视型CCAA的比例越大,电缆材料的成本也越高。过将单位重量数据和强度表结合起来,可以计算出在铺设电缆槽的“一个”形布置(相距300 mm)的条件下,铜包铝/铜合金复合电缆每单位重量的载流量可达到铜导体电缆的每载重量的96。以说,对于110kV 800mm2交联聚乙烯绝缘电缆,使用涂铜的铝/铜合金复合导体可以在确保运行的同时将直接购买成本降低约10%。定负载下电缆线的正常状态。国工程院院士黄崇启曾提出,回收铜包铝线是在电线和电线行业大规模使用CCA的前提。缆[8],就像CCAA一样。有两种比较成熟的CCA废料回收方法,一种是直接熔炼方法,用于将硬质铝合金和锻造铝合金熔炼成废铝。冶炼行业和铜冶炼行业的铝青铜冶炼;另一种是电解。离方法用于电解铜和铝精炼工业。CCA相比,CCAA仅包含极少量的铁,镁,硅,锌,硼和其他元素,这表明回收CCAA也是可行的。关报告显示,2018年中国的再生铝产量达到695万吨,占铝消费总量的16%。着回收系统的不断完善,MYPT金属屏蔽电缆MYPTJ监视型仍有巨大的发展潜力[9]。过电流容量,机械性能,连接性能,经济性和可重复性的各种演示,表明镀铜铝合金/铜合金复合导体电缆的机械和电气性能可以满足要求。用要求和具有一定的成本优势。铜铝资源的合理组合也反应了中国建设资源节约型社会的政策。

可用于铜导体电缆和铝合金导体电缆,橡套电缆并具有市场前景。目前的铜套铝/铜合金复合导体电缆尚未制定标准,MYPT金属屏蔽电缆MYPTJ监视型这使得生产企业无法统一,用户在使用时还没有标准参考。购买和建造。对铜/复合铜护套铝合金导体电缆的研究不断深入的基础上,建议促进项目示范应用和相关标准化工作的实施。
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