清洁能源与铝合金电缆应用前景如何

发布时间: 2014-04-28 12:57 作者: 浏览次数: 567次 字号:

2014年3月27日,在2014中国清洁电力峰会暨中国国际清洁能源博览会智能电网论坛上,安徽和电普华电气有限公司於国良先生介绍了铝合金电缆发展历程、特点及清洁能源与铝合金电缆应用前景,以下为详细内容。

主持人:谢谢!下面,欢迎第三位演讲嘉宾,於国良,于总2001年加入安徽和电普华电气有限公司,现在任公司总工程师,高工,於总1982年毕业于上海应用技术学院,从事铝线加工行业30多年,安徽和电普华公司是铝合金电线专业的生产公司,致力于成为中国铝合金电缆的领导者,有请於总做精彩演讲!

於国良:各位嘉宾,先生们、女士们:下午好!

我是安徽和电普华於国良,我今天演讲讲包括四方面内容:一、铝合金电缆发展历程。二、铝合金电缆特点。三、和电普华铝合金电缆特点。四、清洁能源与铝合金电缆应用前景。

一、铝合金电缆发展历程

第一,电缆产业,电力是国民经济的血液,电缆是血管。

第二,国内铝工业的于是历史,中国铜储量少,品位低,作为战略物资,铜的进口量受到国际制约,80年代,铝加工水平比较低,特别是硅、铁含量比较高,导电量比较低;90年以后,引进了国际先进水平,铝含量以及加工技术得到了很大的提高。

1968年美国提出8030专利,从1980年开始制成铝合金电缆,1985年美国电器委员会将8000铝合金电缆纳入电气规范,1986年、1987年持续发生一些电气故障,经过调查,电气故障是由不正确的安装导致的,与电缆无关,随后,NEC制定了铝合金电缆的安装规范,2008年NEC规定铝合金电缆具有明确的特性以及安装方法。

二、铝合金电缆的特点

可以分为五个方面:第一,采取微量合金化处理,获得优良的导体合金组织,具有优良的强度和导电率。第二,经过退火处理。第三,抗蠕变性强。铝合金的高性能化有几种途径:其中微合金化强韧化是近20年来高性能铝合金研究的前沿领域。

三、和电普华铝合金电缆的性能

和电普华铝合金电缆的改进。和电普华的铝合金电缆产品研发制造致力于以下性能的提高:安全性能,可靠使用,符合运行条件,提供全过程的技术服务,电气性能,力学性强,高温性能,抗蠕变性能。由于添加了稀土元素,提高了耐腐蚀性。

为获得上述性能,和电普华采取以下措施:采用多元微合金化,添加稀土元素。铝中加入适量的稀土,可使其强度、硬度、伸长度、断裂韧度啊和耐磨性能等综合力学性能提高;La和Ce可明显提高合金的超塑性,而且合金的种类不同,稀土的最佳加入量也不同,AL-Re系合金具有很好的耐热性能,在连接方面,采取铜铝连接端子,不会产生蠕变。在成分上,在8000系列成分基础上,采用全锌合金化成分和配比,添加Sc元素,高纯铝中添加稀土对导电性有害,但在工业纯铝和AL-Mg-SI等导电合金中添加适量的稀土,电导率却可以得到一定程度的提高。稀土钪的作用,钪对铝及铝合金有强烈的晶粒细化作用,其效果比其它过渡族元素大的多,无论是在纯铝还是在铝合金中,钪的晶粒细化作用比Ti、Zr和V强。钪作为一种过渡族元素以及稀土元素加到铝及铝合金中,不仅能够显著细化铸态合金晶粒、提高再结晶温度五从而提高铝合金的强度和韧性,而且能显著改善铝合金的可焊性、耐热性、抗蚀性、热稳定性和抗中子辐照损伤的作用。

我们电缆的改进:第一,工艺方面的改进,有六方面:采用高效节能熔炼,高温快速熔化技术,蓄热燃烧技术;和传统燃烧技术相比,可以提高10%的热效率;自动化精炼技术,采用炉内除气和炉除气的方法;中间合金颗粒化,快速熔化,成分均匀,无偏析,加入过程自动化,损耗小;电磁搅拌工艺,合金熔化程度均匀,降低劳动强度,烧损小;自动浇铸技术,原来的浇铸技术靠人工操作,而且铝液在浇铸过程中容易翻滚吸气,自动浇铸技术,流速稳定,无紊流和铝液翻滚造成的吸气,劳动强度低,安全;高型热处理技术。第二,连接工具,材料精良,端子所采用的铜材为纯度高达99.9%的国际标准T2紫铜,铝管部分是由经过微合金化的铝合金制备,强度高、导电性好、耐腐蚀性强;工艺先进,运用数字化摩擦焊接工艺将铜和铝合金焊接为一体,使连接端子性能更加可靠;可靠性高,产品符合国家标准要求,同种材料,机械性能相同,连接的材料没有差异,极大的提高了接头的可靠性,安装方便,铝合金管内存有组两进口的高品质导电膏,保护铝合金接头不被氧化便于运输和安装。

我们电缆的优点,通过合金成分优化配比、工艺创新改革控制,使导体获得更理想的合金组织,从而具有优异的综合性能。高能方面,第一,高导电,具有微合金化的严肃配比,降低了合金组织不利畸办,并配合工艺形成沿导体长度方向的织构。稀土加入越高,导电率越高,0.1%的时候有降低的作用,以后就上升了,说明合金元素并不是越多越好,也是有最佳配比成分的。通过配比,形成了非常合理的组织结构,因长度方向排列,导电性能以及电阻最小。强化和延伸率,通过核心成分的优化配比、工艺创新改革控制,和电普华铝合金电缆的导体获得理想的合金组织,从而具有优异的综合性能。高强度,在不影响导电率和柔韧性的同时,提高了导体强度,在满足导体强度要求的同时,大幅提高其延伸率。

稀土优化机理,大家知道,铝是面心立方晶体结构,稀土为密排六方结构,故稀土在铝合金中固溶度较小,大部分稀土富集在晶界处,在凝固过程中,稀土聚集在一液界面前,沿增大该处的成分过冷。稀土在铝合金中存在的形式,固溶在基体中、偏聚和相界-晶界和枝晶界、固溶在化合物中或以化合物形式存在,当稀土含量较低时,稀土主要以前面形式分布。固溶在基体中的稀土起到了有限固溶强化的作用,偏聚在相界-晶界和枝晶界处的稀土则增加了变形阻力,促进位错增殖,而且二次枝晶间距有可能细化。

铝合金抗蠕变性能,由于铝合金中添加里钪,形成了细小的弥散第二相,提高了蠕变应力值,我们在90度、96MPa模拟条件下,分别对电工铜、电工铝、8030铝合金制成的导线进行了压蠕变实验,测量了各自的变形量,蠕变曲线斜率很高。

耐腐蚀性能,钪等稀土元素可以改变氧化铝膜的晶型,增加铝合金表面钝化膜的致密性,从而降低复杂环境下对铝合金钝化膜的穿透力。在环境不同腐蚀条件下,腐蚀气体难以进入铝气体表面,提高了腐蚀性能。人工海水腐蚀模拟试验,腐蚀深度是不一样的,加到0.28%左右,腐蚀深度效果最好。

国民经济发展与能源利用,现在来看,人均用电量跟美国用电量还有很大的差别,总的来说,到2020年,和现在相比,还有所提高,大概提高到20亿度,有必要通过发展清洁能源来解决能源短缺的问题。国民经济发展与能源的利用,电网是科学合理利用能源的重要载体,为在更大范围内实现能源资源优化配置和增加能源利用率提供了平台,从中国国情出发,必须加快节能电网,提高煤炭利用率和优化利用方法,增强清洁能源利用,解决电力的大规模、远距离、低损耗输送问题,促进大型水电、煤电、核电、可再生清洁能源集约化开发,我国资源人均占有水平图,在中国,煤炭占79%,耕地面积只有40%,相当少。

四、清洁能源与铝合金电缆应用前景

铝合金电缆在清洁能源中的应用前景,高导电性能,安全可靠,环境友好,大家知道,铝与空气接触以后,在表面迅速形成氧化膜,避免进一步腐蚀。我跟大家说一个比较直观的数据,中国现在一年消耗的铜可能1000万吨,其中,600万吨用在电缆上,包括大小的电缆,1000万吨中,80%需要进口,这是什么概念呢?铝是地球上最丰富的元素之一,地球上23%都是铝矾土,中国铝加工业占全世界的70%,合理利用铝合金电缆,不但可以节省资源,还可以消化我们的电解铝生产能力,还可以为我们的清洁能源做贡献。

结论,铝合金电缆,要在达到与铜电缆相同情况下,面积增加60%,直径增加20%,重量减轻50%,寿命是30年,标准化支持,应用场合:电池板到逆变器,不但可以重量轻,我们一方面大力发展光伏电场的作用,另外,充分利用现有的量大面广的屋面资源,现有屋面资源负载不够,使用铝合金电缆可以减轻重量,还可以用在逆变器上,还包括逆变器到升压站和风电场到升压站。

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