配電網(wǎng)按電壓等級(jí)分類,可分為高壓配電網(wǎng)(35—110KV),中壓配電網(wǎng)(6—10KV,蘇州有20KV的),低壓配電網(wǎng)(220/380V);在負(fù)載較大的特大型城市,220KV電網(wǎng)也有配電功能。
按供電區(qū)域或功能分類,可分為城市配電網(wǎng),農(nóng)村配電網(wǎng)和工廠配電網(wǎng)等。在城市電網(wǎng)系統(tǒng)中,配電網(wǎng)是指35KV及其以下電壓等級(jí)的電網(wǎng),作用是給城市里各個(gè)配電站和各類用電負(fù)荷供給電源。
電纜是配電網(wǎng)的重要組成部分,對(duì)配電網(wǎng)的安全運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用,所以,從技術(shù)方面著眼對(duì)電纜選擇應(yīng)著重考慮電纜類型和導(dǎo)體材質(zhì)及截面積等。
電纜類型的選擇主要考慮電纜的用途、敷設(shè)條件及安全性等因素。根據(jù)用途的不同,可選用電力電纜、架空絕緣電纜、控制電纜等;根據(jù)敷設(shè)條件的不同,可選用一般塑料絕緣電纜、鋼帶鎧裝電纜、鋼絲鎧裝電纜、防腐電纜等;根據(jù)安全性要求,可選用不延燃電纜、阻燃電纜、無鹵阻燃電纜、耐火電纜等。
電纜導(dǎo)體截面積的選擇,一般以導(dǎo)體發(fā)熱、電壓損失、機(jī)械強(qiáng)度等作為選擇條件。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),低壓動(dòng)力線因其負(fù)荷電流較大,故一般先按發(fā)熱條件選擇截面,然后驗(yàn)算其電壓損失和機(jī)械強(qiáng)度;低壓照明線因其對(duì)電壓水平要求較高,可先按允許電壓損失條件選擇截面,再驗(yàn)算發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。
在導(dǎo)體材質(zhì)選型方面,由于鋁導(dǎo)體具有重量輕的特點(diǎn),無疑是架空電纜絕緣電纜的******。從安全性要求出發(fā),由于鋁合金導(dǎo)體的抗氧化及耐腐蝕性能明顯低于銅導(dǎo)體,在高溫場(chǎng)合,在易燃、易爆場(chǎng)所,特別潮濕場(chǎng)所和對(duì)鋁有腐蝕的場(chǎng)所(如換熱站水泵房),人員聚集較多的場(chǎng)所(如活動(dòng)中心、商業(yè)屬業(yè)人員聚集較多場(chǎng)所),重要的資料室、計(jì)算機(jī)房、重要的庫房(如消防控制室、弱電總機(jī)房、監(jiān)控室),移動(dòng)設(shè)備或有劇烈振動(dòng)的場(chǎng)所(如發(fā)電機(jī)房)等,不宜使用鋁合金電纜。
特別需要指出的是,配電網(wǎng)的電氣事故絕大部分發(fā)生在電氣連接部位,電纜導(dǎo)體與連接器(接線端子)之間連接的穩(wěn)定性與可靠性對(duì)于電力系統(tǒng)來說至關(guān)重要。下面就進(jìn)一步加以討論
近幾年,由于銅價(jià)格的上升而鋁導(dǎo)體電線電纜的價(jià)格低、重量輕,減輕了施工勞動(dòng)強(qiáng)度而受到歡迎。鋁和鋁合金導(dǎo)體已經(jīng)在電線電纜行業(yè)中占有了一定地位,據(jù)調(diào)查,國內(nèi)一家大型電線電纜生產(chǎn)企業(yè)2014年使用銅原料18萬噸,而鋁原料的使用量達(dá)到11萬噸。但是,鋁和鋁合金電纜在我國城市電網(wǎng)建設(shè)中出現(xiàn)的不少問題應(yīng)得到行業(yè)重視。
鋁或鋁合金,無論導(dǎo)電性能還是機(jī)械性能都不如銅, 20℃的直流電阻率為2.82×10ˉ6 Ω˙cm,大約是銅的1.64倍。鋁的導(dǎo)電率低于銅是不容置疑的,加入銅、鐵、鎂、稀土等合金元素后的鋁合金導(dǎo)體***是部分機(jī)械性能有所改善,其導(dǎo)電率不增反降。凡退火工藝精湛者,它的導(dǎo)電性能可非常接近電工鋁?!半娎|的導(dǎo)體”國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3956-2008將鋁和鋁合金導(dǎo)體的電阻取相同數(shù)值。所以,從理論上講,即使優(yōu)質(zhì)的鋁合金導(dǎo)體,當(dāng)其導(dǎo)體截面為銅導(dǎo)體截面1.5倍時(shí),才能達(dá)到與銅導(dǎo)體相同的電氣性能(載流量、電壓降等)。
鋁導(dǎo)體的脆性使接頭容易斷裂,還由于蠕變特性,使接頭的可靠性降低。所謂蠕變就是在較高溫度(如70℃)和較大壓力(如螺栓壓緊)下,隨時(shí)間而增長的塑變性。造成接頭處松動(dòng),使電線電纜接頭可靠性降低、甚至損壞的主要原因。雖然經(jīng)過長期摸索,也找到一些應(yīng)對(duì)辦法,如加強(qiáng)巡視,定期加固旋緊螺栓等,但接頭的可靠性不如銅是不爭(zhēng)的事實(shí)。
而對(duì)于鋁合金電纜,由于導(dǎo)體是電工鋁中添加了微量元素。機(jī)械性能有改進(jìn),如柔靱性優(yōu)化,抗蠕變性能提高,但鋁合金電纜的關(guān)鍵技術(shù)之一是接頭。接頭材質(zhì)及工藝是影響品質(zhì)的重要因素,引進(jìn)技術(shù)的電纜制造企業(yè)除了出售電纜外還提供技術(shù)服務(wù)。若要接頭可靠,須***有供應(yīng)商委派專業(yè)人員指導(dǎo)施工,也因此它的價(jià)格大大高于鋁電纜。盡管如此利潤空間仍很大,制造商從開始的兩家,一下子猛增到百余家。由于目前各企業(yè)都按自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),貌似相同其實(shí)品質(zhì)差異很大。
要保證鋁合金電纜使用的安全性,須***是符合標(biāo)準(zhǔn)要求的鋁合金電纜,還需要嚴(yán)格的施工工藝保障,配上與電纜性能一致的配套鋁合金連接器共同使用。
由于鋁、銅的物理性能存在差異,因此,從鋁合金導(dǎo)體的物理性能分析可以看出,雖鋁合金電纜可以在很低端的配電領(lǐng)域替代銅電纜,據(jù)有關(guān)業(yè)內(nèi)人士分析,按目前生產(chǎn)水平要在中高壓配電領(lǐng)域取代銅電纜還是不可能的。
鋁的熔點(diǎn)為660℃,而銅為1080℃,所以鋁合金導(dǎo)體的耐高溫能力弱,耐火電纜要求可經(jīng)受750℃~1000℃作用下維持通電,所以此類電纜,不能采用鋁合金電纜。
前幾年見到一種銅包鋁電纜,號(hào)稱可替代銅電纜。但事實(shí)上它***適用于小截面且用于高頻器件,由于高頻電流的集膚效應(yīng),銅包鋁線可以發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)。國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也***限于電子器件。銅包鋁線不能用來制造電力電纜,一方面它***適用于單股線,采用多股線就失去意義,另一方面接頭技術(shù)無法解決。