以铝代铜,省能增效

2017-08-03 14:48 来源:未知 打印 扫码手机看

  ——专访安徽和电普华电气有限公司总工程师於国良先生

  2014中国国际清洁能源博览会(简称CEEC)于2014年3月26日-28日在北京中国国际展览中心隆重召开,本次展会安徽和电普华电气有限公司携自主研发的8030系列铝合金电缆精彩亮相,安徽和电普华电气有限公司一直致力于铝合金电缆在各行各业的应用研究和开发,通过“以铝节铜”将清洁能源和“省能增效”无缝衔接。在展会现场,安徽和电普华电气的总工程师於国良先生,接受了我们的采访。

  2014中国国际清洁能源博览会展会现场

  1.《电力设备》杂志:铝合金电缆尽管在国内才刚刚兴起,但在美国、加拿大和大部分欧洲等地区已经有40多年的应用历史。美国和加拿大已经制定了电缆产品标准,形成了规范化的生产。请您介绍什么是铝合金电缆?铝合金电缆的优势和特性;

  和电普华:铝合金电缆是基于电工铝的技术上发展起来的,铝合金电缆是以铝合金材料为导体,采用特殊紧压工艺和退火处理工艺等先进技术制造的新型电力电缆。铝合金电缆早在1967年由美国南方线材公司研发并申请了专利、1984年开始商业运营。铝合金电缆于2005年进入中国。铝合金电缆逐步获得国内市场认可原因在于,一是铜金属的资源紧缺,铜价的不断上涨。据不完全统计,目前我国全年电缆行业销售额近1万亿元,全年用铜量600万吨左右。而中国是铜资源极度缺乏国家,用铜80%需要进口。铜价因中国巨大需求几十年来涨了十倍。二是铝合金材料从塑性、抗拉强度、抗蠕变性,都比电工铝有较大提高,某些性能接近铜。在载流量等同的情况下,铝合金电缆导体的截面积比铜大60%,直在中国增加20%。价格比铜价格低30%以上。以铝代铜是早在上个世纪60年代,由于国外的经济封锁,中国进行了第一波铝电缆应用,因电工铝性能上的固有不足,效果不好。到了80、90年代,我国又进行了第二波的使用,由于没有解决好铝电缆的塑性、抗蠕变性和接头的问题,还是没有得到大规模应用。2005年以后,随着国外铝合金技术的引进,电缆接头问题得到了妥善的解决,铝合金电缆逐步为大众所认可、接受。铝合金电缆在电力领域可以代替大部分铜芯电缆,铝合金电缆的使用也掀开了新的篇章。

  铝合金电缆的优势有以下几个方面。铝合金电力电缆弥补了以往纯铝电缆的不足,虽然没有大幅提高电缆的导电性能,但弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀等性能大大提高,能够保证电缆在时间过载和过热时条件下保持连续性能稳定。采用铝合金导体,可以提高铝合金电缆的导电率、耐高温性,同时解决了纯铝导体电化学腐蚀、蠕变等问题。

  在满足同等电气性能的前提下,使用铝合金电缆导体的重量是铜的一半,其截面是铜的1.5~1.6倍,价格比的铜芯电缆低30%。

  铝合金有良好的弯曲性能,其独特的合金配方、加工工艺,使柔韧性大幅提高。铝合金比铜柔韧性高30%,反弹性比铜低40%。一般铜缆的弯曲半径为12~20倍外径,而铝合金的铝合金带铠装电缆弯曲半径仅为7倍外径,更容易进行端子连接。

  2.《电力设备》杂志:李克强总理在会议中提出,要积极发展风电、核电、水电、光伏发电等清洁能源,请您谈谈铝合金电缆在清洁能源行业的应用前景;

  和电普华:随着世界各国对能源需求的不断增长和环境保护的日益加强,清洁能源的推广应用已成必然趋势。铝合金电缆在清洁能源中有着广泛的应用前景。首先,在太阳能电厂电站,铝合金电缆只要面积增加60%,直径增加20%,而重量可减轻50%,就能达到与铜电缆相同载流量。采用铝合金带铠装技术,铝合金电缆具有很好的接地保护性,增加了防雷功能。应用场合从电池板到逆变器连接线,逆变器内部线路。此举可以使得太阳能电池板重量轻,也可以提高现有建筑物的屋面利用率。我们一方面大力发展光伏电厂,也要充分利用现有的量大面广的屋面资源用于太阳能发电。现有屋面资源负载小,使用铝合金电缆可以减轻屋面太阳能电池板重量。风电场中,由于铝合金电缆重量轻、防鼠咬等特性,可以把电缆直接埋入地下,不会破坏草原植被,保护生态环境。所以,铝合金电缆在新能源领域有很大的发展空间。

  3 .《电力设备》杂志:什么是应力转移导线?优势和特性;

  和电普华:应力转移导线的最大优势是增容。与钢芯铝绞线输送容量相比,应力转移型导线可增加50%~100%的输电能力。特殊情况下,其输电能力增量更是可增加100%乃至更高的150%,大大提高了线路的输电能力,为提升核能输出利用率提供了保障。

  应力转移导线蕴含了50%~100%的倍容输电能力,可在不增加线路数量的前提下提高电力输出量,节约土地资源。由型线绞成的导线所形成的光滑表面,可降低电磁干扰对环境的影响,有效保护周围生态环境。

  而且材料为软铝状态的应力转移导线,具备更好的抗振能力,紧密绞制的线型也减缓了导线腐蚀速度,使其使用寿命更长,从而减少线路拆旧再建工作,节约了资金投入。

  4 .《电力设备》杂志:“十二五”智能电网建设将投资2万亿,谈谈应力转移导线在智能电网建设上的应用;

  和电普华:智能电网以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展为目的,实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。应力转移导线与智能电网建设密不可分。

  应力转移导线的可应用于一般新建线路和扩容改造用线,应用方向为普通线路、跨区长距离输电线路。可以满足特高压、风电、大截面、重冰区、大跨越、线路改造增容等场合的输电要求。它完全适应了国内新型导线的要求:线路安全、节能降耗、节约走廊土地、降低投资、性价比高。

  5. 《电力设备》杂志:电缆行业“以铝节铜”的战略意义;

  和电普华:目前国际上使用铝合金导体电缆已成为一大趋势,在这一方面已有诸多国家的实践,我国也应该进行积极的尝试。国家电网部署节能导线试点规划,2012年,国网基建部选择30个试点工程,降低输电损耗,节约运维费用,综合效果显著。2013年,国网基建部将选择450项工程开展试点,2014年铝合金导线将替代普通钢芯铝绞线。

  由于铜比铝具有更好的导电性和导热性、在输送电流时电能的损失更小,而被认定为电线电缆的首选材料。但是我国盛产铝而铜资源贫乏,近年来铜价上涨过快,以铝代铜是否可行成为业界关注的热点。与铜相比,我国铝资源要丰富得多,价钱也要低很多。而且,如果以相同重量来说,铝的导电能力还强于铜,1吨铝的导电能力约等于2吨铜。

  电线电缆行业作为“料重工轻”的典型代表,如果采取以铝代铜方式制造电缆,电缆企业的生产成本就会少很多很多。近年来铝合金电缆的概念逐渐被国内市场所接受,市场用量快速增长,可以预见铝合金电缆在我国的应用将持续走高,铝合金电缆即将开启一个全新的电缆时代。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,地壳中23%都是铝矾土,中国铝加工能力占全世界的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,为我们的清洁能源做贡献。

  6.《电力设备》杂志:和电普华公司在铝合金线缆上的技术优势和制造、研发实力;

  和电普华:和电普华公司拥有自主知识产权的发明专利、实用新型专利15项,并掌握铝合金电缆的全流程工艺技术及优化方法。同时与合肥工业大学、上海电缆研究所展开产、学、研合作。

  和电普华的铝合金电缆产品研发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、断裂韧度和耐磨性能等综合力学性能提高。在连接方面,采取铜铝连接端子,不会因蠕变而发生的连接松弛。

  和电普华公司还进行了其他方面的改进:第一,工艺方面的改进,有六方面:采用高效节能熔炼技术、高温快速熔化技术、蓄热燃烧技术、自动化精炼技术、电磁搅拌工艺、高型热处理技术。第二,连接金具,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,

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