鋁合金電纜在風電場中的應用

    中國風電材料設備網：近年來我國的風力發電事業得到了飛速發展，風電總裝機量和年度新增裝機量均居世界前列，但由于風電場環境條件較惡劣，場內集電線路的電纜終端、電纜本體等易出現故障，因此不斷采用技術先進和性能可靠的新材料、新工藝來提高集電線路運行質量對風電場的安全穩定運行是十分必要的。
    電力電纜是風電場集電線路的重要組成部分，通常情況下，風電場電纜導體的選擇有鋁芯和銅芯兩種。鋁芯電纜與銅芯電纜各有不足，鋁芯電纜的缺點是柔韌性差，反復折彎易斷裂；穩定性較差，易受腐蝕和氧化；電阻率高，比同截面銅芯能耗高，損耗大；延展性差，不便于安裝等。銅芯電纜的缺點是價格高；重量較重；施工及運輸成本高。
    基于上述現狀，國內電纜廠家開始生產鋁合金電纜，目前國內生產鋁合金電纜的企業已有10余家。事實上，早在1968年，美國南方電纜公司就發明了鋁合金電纜，美國和加拿大等國家至今已有了40多年的應用歷史。因此為提高風電場集電線路運行質量并降低工程造價，有必要對鋁合金電纜的產品使用進行分析。
    鋁合金電纜的特點分析
    鋁合金電纜的導體中主要成份有：銅、鐵、硅、鎂、錳、鈦、鉻、鋅、稀土等，其中銅的作用增加了導體在高溫時的電阻穩定性；鐵的作用是增加導體的抗蠕變性；鎂的作用是提高導體的抗拉強度；稀土的作用是提高導體的抗腐蝕性能。
    一、鋁合金電纜的電氣性能、：
  （一）導電率：鋁合金的導電率介于鋁和銅之間，比銅差，比鋁略優。
  （二）電纜緊壓特性：鋁合金導體采用分層緊壓絞合技術，導體的緊壓系數可達到0.93，而銅導體的緊壓系數一般只有0.80。通過最大極限的緊壓，可以彌補鋁合金導體在體積導電率上的不足，使絞合導體線芯如實體線芯一般，明顯降低了線芯外徑，提高了導電性能，因此載流量相同時，鋁合金電纜代替銅芯電纜后的電纜外徑增加不大。
    二、鋁合金電纜的機械性能
    銅、鋁、鋁合金（以常用AA8030鋁合金導體為例）的金屬力學特性對比見表1。
    由表1可以看出，硬態純鋁的伸長率很低，反復折彎時易損傷或折斷，軟態純鋁的伸長率比硬態純鋁有了很大提高，但是其屈服強度只有銅的一半，抗蠕變性差，安裝一段時間后，連接處容易松弛，造成接觸電阻增大，形成安全運行隱患。通過表1的比較可以得出鋁合金導體的機械特性具有以下優點：
   （一）高延伸。鋁合金導體退火后的延伸率能達到30％，接近于銅而遠高于鋁。這也表明了鋁合金導體比鋁導體能承受更大的外力。
   （二）強柔韌、易彎曲。安裝時鋁合金導體比鋁導體有更小的彎曲半徑，更容易進行接線端子的連接。
   （三）抗蠕變性好。鋁合金中的合金元素經過特殊的工藝處理，抗蠕變性與壓緊性有了很大提高，當導體遇到冷流、過載過熱等極端情況時，也能保證穩定的連接。