2.铝合金电缆扩大截面增加配电网建设的不确定性
解决铝合金电缆导电率低下的主要办法是扩大截面,即将截面放大为铜电缆的1.6倍,即可达到与铜电缆相同的导电性能。
城市配电网电缆化的发展趋势,要求将架空线路不断改为电缆敷设。但是地下空间的建设成本要远高于铝合金电缆所节省的成本,地下空间通常还会受到其它管线的制约,单纯依靠加大截面的方案是不可行的。例如将150mm2铜芯电缆改用240mm2铝合金电缆替代,在满足电缆与电缆,电缆与其它地下管线安全间距等强制性规范要求下,电容电流和管材截面的增加将造成电缆沟管、工井等地下构筑物规模扩大,增加了通道建设的成本和路径的不确定性。因此增大截面的铝合金电缆不适用于地下空间资源受限的城市配电网。
3.铝合金电缆大量使用将降低城市配电网的安全系数
若铝合金电缆大量进入城市配电网,将导致电网安全系数降低,主要表现在4个方面。
(1)铝合金电缆的机械抗拉强度比纯铝低30%以上,只有铜的45%左右。两者最大允许牵引强度的差距更大(见表4),导致单次牵引的电缆长度受限,需额外增加大量中间接头,在实际运用中更容易产生先天隐患和后续维护风险。
表4三种电缆机械性能对比
(2)铝合金电缆耐腐蚀性能比纯铝差。根据上海电缆研究所的研究成果,作为电缆线芯使用的铜、铝、铝合金,其耐蚀性能排序为:铜>铝>铝合金。据报道,有研究机构曾试图加入某种特殊元素开发新的耐蚀铝合金,但到目前为止还未进入工业化实用领域。铝合金电缆耐腐蚀性低的缺点极大地限制了应用范围,同时也增加设备更新替换速度和巡视检修成本。
(3)连接可靠性差依然是铝合金电缆的一个突出问题。连接点是纯铝电缆产生安全问题的多发点。铝合金电缆在抗氧化、抗热膨胀、抗微动损耗、金属间化合物等四个技术指标上,跟纯铝电缆相比并没有改善,只是在抗蠕变和应力松弛方面有所改进。由于铝合金电缆的可靠连接问题没有解决,因此容易造成触点发热和不可逆的塑性变形,加速接头损耗,最终出现连接故障,产生安全问题。
(4)铝合金电缆接头制作安装工艺要求高于铜电缆。铝合金接头施工工艺包括剥除绝缘层、刷除导体氧化层、涂覆导体膏、导体插入端子、压接、擦除多余导电膏等6个必要步骤,比铜电缆还多出3个流程。配电网工程造价相对较低,若在施工环节把关不严更容易留下安全隐患,稍有不慎都会造成严重后果,如使用铝合金电缆的“夺命电梯”、某钢铁厂电力沟道大火等重大安全事件。
三、总结
城市配电网的三个发展趋势是用电量不断增长,电缆化率不断提升,供电安全性要求不断提高。在这样的背景下,大量使用目前问题较多的铝合金电缆取代铜电缆是与大趋势相反的做法,后果必将是牺牲城市配电网品质,增加运维风险,降低安全可靠性。因此,铝合金电缆不适合在城市配电网中推广使用。