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          風電場中鋁合金電纜的應用 耐腐蝕性分析 35kV電纜導體選擇

          來源:  作者:電氣設計視頻教程  2018-11-28更新  3308次閱讀

          1、鋁合金電纜生產應用的現狀和發展

          我國電力系統在很長一段時間內都在使用銅芯電纜,這是由于銅芯電纜的安全性較高且能夠抵抗較為惡劣的環境,但是近年來多發銅芯電纜被盜事件且由于銅資源的日漸稀缺,為銅芯電纜探尋替代產品的要求越來越迫切。在上個世紀六十年代歐美一些國家將鋁合金作為電纜銅芯的替代物一系列研究工作,并已經初見成效,我國實在近些年才開展鋁合金電纜的研發與生產的,電纜生產企業也逐漸開發出了鋁合金電纜生產線。在當前,鋁合金電纜的生產標準越來越具有規范性,且其主要性能也在不斷提升,在市場上鋁合金電纜獲得了認可,應用范圍越來越廣。2、鋁合金電纜相應性能的 樹上鳥教育電氣設計


          2.1 鋁合金電纜相應電氣性能

          鋁合金電纜在導電性能方面其實遜于銅芯電纜,有研究顯示鋁合金電纜的導電能力只能達到銅芯電纜的六成,載流量與銅芯電纜相比也較差,但是鋁合金電纜這兩種性能又都比純鋁電纜強的多,并且鋁合金同等條件下重量比銅輕得多,在電纜生產中,應用鋁合金材料可以幫助我們降低電纜重量,同時也可以減少電纜安裝的成本。


          2.2 鋁合金電纜相應機械性能分析作為電纜,延伸率是其非常重要的機械性能指標,而電纜能夠承受多大外力也要受到延伸率的影響,我們對鋁合金電纜的主要機械性能進行了分析,其結果如下:首先,鋁合金的延伸性能非常優越,鋁合金電纜退火后可延伸三成以上,這與銅的延伸率相近,因此鋁合金電纜在外力承受能力方面與銅芯電纜接近;其次,鋁合金的柔韌性非常好,其彎曲性能強,因此在進行電纜安裝操作時,接線端子連接的作業中鋁合金電纜比銅電纜容易得多;再次,鋁合金具有很強的抗蠕變性能。鋁合金電纜的化學成分和制作工藝都較為特殊,其生產過程中進行抗蠕變強化處理,對于易發生冷流和過載問題的電場中應用鋁合金電纜,會提高電力系統的穩定性。


          2.3 鋁合金電纜相應耐腐蝕性分析

          合金生產中通常都會采用一些特殊的工藝和手段來優化合金的化學組成,而鋁合金電力在進行生產的過程中會通過融入稀有金屬來使金屬電位差縮減,這對于鋁合金電纜耐腐蝕性的提高具有很好的促進作用,同時合金中的稀土元素可以幫助電纜優化表層性能,使鋁合金電纜具有很強的陽極效應,這就更加有利于電纜耐腐蝕性的提升。


          2.4 鋁合金電纜相應環保性能分析

          鋁合金電纜的環?;厥諆瀯莘浅C黠@,首先,再生鋁的能耗需求只有電解鋁生產能耗的5% 左右,而再生銅的能耗則能達到銅質冶煉生產的18%;其次,鋁合金生產所會排出的污染物非常之少,同時由于鋁合金的密度小,運輸鋁合金電纜也就耗能少,我們由此看出,鋁合金電纜在環保性能方面比銅芯電纜小好得多。


          3、在風電場中運用鋁合金電纜的相關探討

          3.1 在風電場中進行鋁合金電纜推廣需面對的阻礙雖然如今鋁合金電纜的生產和應用較為普遍,但由于其性能因素在電力網絡中應用還不夠普遍,現在就來就其中的原因進行分析:首先,電力行業的采購人員在對新型電纜材料的認識方面還沒有隨時代進行更新,由于之前所用的鋁芯電纜存在較大的性能局限性,主觀認為鋁合金電纜的性能也不好,因此在電力行業進行鋁合金電纜的廣泛應用存在主觀阻礙;其次,風電場由于環境相對復雜,因此在材料的選擇方面對于質量、性能的要求非常高,在進行風電場電纜安裝時對于新型材料嘗試的謹慎性較高,雖然我國鋁合金電纜生產廠家對于生產技術的把握能力并不比國外的同類廠家差,但由于針對電力系統的生產要求并不了解,在生產中對于電力設備檢查標準也并沒有給予關注,因此在規范化的鋁合金電纜生產和實驗方面還有一段相當長的路要走,同時電力系統也可以進行針對鋁合金電纜的電氣設計以提升風電場對于鋁合金電纜應用的效果;最后,由于鋁合金材料本身存在熔點低的問題,致使其對于高溫的耐受性不足,對于環境復雜的風電場來講,鋁合金電纜的環境抵抗能力還有待進一步提升,否則將會導致供電設備的穩定運行無法得到現實保證,而風電場中的連續供電設備非常多,如果不能保證供電設備的連續穩定運行就會造成整個供電系統的運行穩定性下降。


          3.2 在風電場中運用鋁合金電纜的優勢分析 樹上鳥教育電氣設計銅芯電纜的性能雖然符合當前電力行業的需求,然而其造價較高,且能耗較大,因此進行新型電纜材料的研究是符合電力系統發展趨勢的,而鋁合金電纜就是在這種情況下走入研究人員視野的,其應用的主要優勢:首先,鋁合金電纜的性價比非常高,如果作為阻燃電纜來應用鋁合金電纜,其與同樣電流量的銅芯電纜在價格上相差懸殊,鋁合金電纜價格只是銅電纜的六成左右,并且總體性能并無太大差異;其次,鋁合金電纜的安裝施工非常便捷。鋁合金電纜本身的密度低、韌性好,因此在進行電纜安裝施工時,鋁合金電纜較銅電纜存在較大的優勢,同時,密度小的鋁合金電纜在同等條件下對于支架和橋架的壓力就較小,應用鋁合金電纜對于電力支架設備的設計優化具有很好的促進作用。還有在現實應用中,銅電纜由于造價高,經常發生被盜事故,鋁合金電纜則沒有這方面的憂慮;最后,由于鋁合金材料具有很好的節能環保性能,我國出臺的一系列節能政策中就有“以鋁代銅”,這是為了保護日益稀缺的銅資源,也是為了提升我國鋁合金制造業的技術水平,這對于我國鋁合金電纜的生產具有很好的促進作用。


          4、風電場中的35kV 電纜導體選擇

          風電場所采用的35kV 高壓電纜,起初為了節省工程造價,導體優先選用鋁芯,在滿足電壓降及修正后的載流量的前提下利用經濟電流密度計算合適的電纜截面。隨著風電場數量增多和運行時間推移,鋁芯電纜的缺點逐漸顯現出來,主要體現在下列方面:首先,機械強度差,容易折斷。風電場所在地區環境比較惡劣,風速較大,電纜上塔后受到的風荷載較大,尤其是電纜終端處由于傘群的影響,該部位的受風面更大,因此更容易出現故障;其次,抗蠕變性較差。風電場電纜上塔后,當通過導體的電流過大時,鋁導體發熱發生蠕變,電纜接頭容易出現松動、變形,導致線路接觸不好,從而引起線路和設備故障事故;最后,電阻率高,損耗大。風電場選擇電纜導體截面,鋁芯截面要比銅芯截面大很多,如電纜截面選擇過大,電纜長度遠超過電纜廠家最大生產盤長時,電纜分段及中間接頭增多,這樣對集電線路的長期運行是不利的。由于風電場在利用鋁芯電纜進行供電電纜系統建設后出現了上述問題,因此在這幾年來,風電場的電力供電系統建設中還是多用銅芯電纜,但銅芯電纜也存在一定的問題,比如近些年銅芯電纜的應用較多就致使銅材的需求量發生上漲,而銅價也就因此而有所上升,而風電工程建設中對于電纜的需求量相當大,這就使工程成本上升不少,而銅芯電纜還會面臨被偷走的風險,銅芯電纜又比較重,在進行工程建設中就會提升支架消耗,綜合以上因素就使鋁合金電纜的應用成為可能。不過大規模在風電行業中應用鋁合金電纜之前我們還需再思考一些問題,比如由于鋁合金電纜的芯料會因為其化學成分存在差異而引起性能上的變化,而我國在相關規范體系中并沒有要求生產企業在產品說明中交代化學成分以及比例,這就使得在招投標中約定的產品可能會與實際應用的產品存在不同,以幫助某些施工企業降低成本、規避風險,但風電場的導電性能就無法得到切實保證。

          同時,在當前風電場中應用鋁合金電纜就不可避免地與鋁制電纜、銅芯電纜相互連接,但是這幾種電纜在膨脹系數方面存在差異,進行直接連接就必須應用過渡端子來對電纜系統可靠性進行保證。并且,我們還需要明確的是,由于鋁合金本身在熔點方面不存在優勢,在溫差較大地區的風電場中應用鋁合金電纜是否能夠保證輸送點的穩定性,也就是說在風電場中必須保證不停電的供電設備是否能夠應用鋁合金電纜在當前還未能確定,但其他電纜系統是可以應用鋁合金電纜的,傳統電力系統中應用的阻燃電力電纜是可以用鋁合金電纜來替代的。5 總結 總之,鋁合金電纜在風電場中應用的情況當前還有進一步審視的必要,我們要根據風電場中的實際情況進行電纜選擇,對于鋁合金電纜的應用中會遇到的問題比如化學成分造成產品差異、導體間連接差異的問題等,要在鋁合金電纜生產行業內部通過進行生產技術的提升、行業規范的構建等舉措的實施來使鋁合金電纜的生產質量得到提升,進而拓寬其應用的領域。在風電場中,環境對于電纜的影響作用不容小覷,鋁合金電纜的應用中只有根據實際要求進行型號、化學成分等方面的試驗和應用分析,才能使風電場中鋁合金電纜的應用更加有效,對于風電廠的不斷發展具有很好的促進作用。

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