알루미늄 합금 케이블이 좋을까요?
대형 공공건물의 경우 전기 투자가 전체 프로젝트 투자의 약 10%를 차지하는 반면, 케이블은 전체 프로젝트 투자의 거의 10%를 차지합니다. 예산의 절반 이상을 프로젝트에 투자합니다. 저연 할로겐 프리 구리 케이블을 사용하면 이미 높은 케이블 비용이 크게 증가합니다. 국가 차원에서 볼 때, 중국은 구리 광석 자원이 약 2,600만 톤에 달하며, 정제된 구리 광석에 대한 수입 의존도가 70%를 초과하며 이는 철광석 및 석유에 대한 대외 의존도보다 높습니다. 구리 가격의 급격한 상승은 비용 증가를 초래했습니다. 반면, 대형 공공건물의 경우 전력 소모가 많고 전력량도 높아 케이블 선정 시 185mm2, 240mm2의 대형 케이블이 여러 개 나타나는 경우가 많으며, 고층 빌딩의 경우 수직 샤프트에 단면적이 큰 케이블을 배치하는 것이 어렵습니다. . 건설 예산 할당량에서 케이블 수직 포설 비용은 수평 포설 비용의 2.6~4배에 이른다. 따라서 케이블을 선택하는 방법과 어떤 종류의 케이블 재료를 선택할 것인지가 큰 문제입니다. 안전하고 신뢰할 수 있으며 교체 가능한 제품을 찾는 것은 소유자, 계약자 및 설계자의 공통된 소망입니다.
미국, 캐나다 등 선진국에서는 알루미늄 합금을 도체로 하고, 가교 폴리에틸렌 절연체와 알루미늄 합금 테이프 아머를 연동한 일종의 저전압 케이블이 널리 사용되고 있다. 기갑 케이블은 북미에서 널리 사용되며 안정적인 연결, 경량, 작은 굽힘 반경, 쉬운 설치, 우수한 방열, 교량 절약으로 인해 거의 40년 동안 시장에서 설치 및 운영되었습니다. 공항, 군사 기지, 사무실, 주거지, 호텔, 슈퍼마켓, 학교, 경기장, 병원, 산업 공장, 데이터 처리 센터, 감옥 및 기타 장소.
다음은 알루미늄 합금 전원 케이블의 장점에 대한 간략한 분석입니다.
1. 도체 재료
현재 시중에서 판매되는 일반적인 케이블 도체에는 구리와 알루미늄. 많은 사람들은 알루미늄 도체의 저항률이 구리 도체의 저항률보다 크다고 생각하므로 알루미늄을 케이블 도체로 사용하는 경우 전송 중 에너지 손실은 구리 재료의 저항률보다 커야 합니다. 사실 이 견해는 이론적 근거가 없습니다. 전송 중 에너지 손실은 저항률보다는 도체 저항에 따라 달라지기 때문입니다. GB/T 3956-2008 "케이블 도체"에 따르면 20°C에서 특정 구리 도체 단면의 DC 저항 값은 하나 또는 두 개의 사양에 해당하는 알루미늄 도체의 DC 저항 값과 동일합니다. 즉, 전송 과정 중 에너지 손실을 고려하면 특정 구리 도체 전원 케이블을 두 가지 크기에 해당하는 알루미늄 도체 케이블로 완전히 교체할 수 있습니다. 이때 알루미늄 케이블의 전류 전달 용량은 그보다 큽니다. 구리 케이블의.
우리나라는 이미 1960년대부터 '구리를 알루미늄으로 대체'하는 국가정책을 시행하기 시작했다. 코어. GB50217 "전력 엔지니어링 케이블 설계 규정" 제94판 해석의 3.1.4항에는 "구리를 알루미늄으로 대체하는 기술 및 경제 정책을 계속 채택하는 것이 분명히 적절하다"고 명시되어 있습니다. 그러나 실제 응용 분야에서 알루미늄 와이어는 기계적 강도가 약하고 부서지기 쉽습니다. 오랫동안 사용하면 부서지기 쉬워 유지 관리에 도움이 되지 않습니다. 초기 주거용 알루미늄선은 단면적이 작아 전력소비 증가를 감당할 수 없었고, 주민이 직접 구매한 구리선도 습한 공기 속에서 전기화학적 부식이 일어나 접촉저항이 발생했다. 시간이 지남에 따라 단락, 개방 회로 등이 열악한 절연재와 원래 전선 및 케이블의 낮은 융점과 결합되어 화재 가능성이 높아집니다. 공안부 소방국의 통계에 따르면 전선으로 인한 화재는 항상 상대적으로 높았으며 전체 화재 건수의 약 15%를 차지했습니다. (전기화재가 발생하는 원인은 크게 3가지가 있습니다. 1. 전기설계도면이 화재안전요구사항을 충족하지 못함, 2. 시공이 도면을 준수하지 않고 시공인력이 규정에 따라 작업하지 않음, 3. 전기제조사가 가짜, 조잡한 재료를 사용했습니다.)
북미에서도 동일한 경험이 발생했습니다. 단단한 순수 알루미늄 전선의 접점을 처리하지 못해 화재, 회로 차단 및 기타 사고가 많이 발생했습니다. 2년간의 주의 깊은 조사와 분석 끝에 문제는 주로 도체 재료와 연결 지점에 있는 것으로 밝혀졌습니다. 주거용 전선의 알루미늄 도체는 단단한 순수 알루미늄(AA1350)으로 만들어졌습니다. 기계적 연결 중에 압력을 가하면 장기간 작동하면 되돌릴 수 없는 변형이 발생하는데, 이를 소위 "크리프"라고 합니다. 크리프가 발생한 후에는 본래의 압축력이 부족하여 접촉점의 압력이 감소하여 접촉저항이 급격히 증가하고, 전류가 흘러 접합부가 과열되어 정기적으로 유지관리를 하지 않으면 사고의 위험이 크게 높아집니다. .
알루미늄 케이블을 적용하는 동안 발생하는 문제에 대응하여 미국은 1960년대 초반에 알루미늄 합금 도체를 연구 개발했으며, 일련의 알루미늄 합금 재료를 연속적으로 개발하여 AA8000 시리즈 알루미늄을 형성했습니다. 합금 재료; 우리 나라는 2005년에 이 합금을 개발하기 시작했으며 특허 기술을 획득하고 미국 UL 인증을 통과했습니다. 모든 성능 지표는 AA8000 시리즈 알루미늄 합금 재료의 성능 요구 사항을 충족합니다.
이러한 알루미늄 합금 도체 재료는 순수 알루미늄의 많은 단점을 해결하고 구리 도체의 특성 중 일부를 보유하고 있습니다. 이러한 성과에 대해서는 아래에서 자세히 분석하겠습니다.
1. 전기적 특성
구리에 비해 알루미늄 합금의 전기 전도도는 구리의 61.8%이며 전류 전달 용량은 단면적과 길이가 구리의 약 78%입니다. 동일합니다. 케이블 단면적의 사양 분포에 따르면, 알루미늄 합금 케이블의 단면적이 약 1.5배 증가하면 전류 전달 용량 및 전압 강하와 같은 전기적 매개변수가 구리와 동일해집니다. 미국 국가 전기 코드 NEC330.14에서는 다음과 같이 규정합니다. "8, 10 및 12AWG 단면적(국내 8.37mm2, 5.26mm2, 3.332mm2에 해당)의 단선 도체는 AA8000 시리즈 전기 등급 알루미늄 합금 재료로 만들어야 합니다. 연선 도체는 8AWG(중국의 8.37mm2에 해당)부터 1000kcmil(중국의 506.7mm2에 해당)까지 AA8000 시리즈 전기 등급 알루미늄 합금 도체 재료로 만들어야 합니다.
알루미늄 합금 케이블을 한두 개 사용하세요. 구리 케이블을 대체하기 위해 더 큰 크기를 사용하면 도체의 외경이 너무 커져 설치 연결에 영향을 미칠 수 있는지 걱정할 것입니다. 단면적으로는 압축 계수가 0.93인 고급 압축 기술을 사용할 수 있으며, 교체된 알루미늄 합금 케이블의 외경은 구리 케이블에 비해 약 10%만 증가하므로 설치 연결에 영향을 미치지 않습니다.
2. 연결 성능
알루미늄 합금 소재에는 철, 마그네슘, 희토류 등 다양한 원소가 첨가되어 연결 성능이 크게 향상되었습니다. 특히, 도체를 어닐링할 때 추가되는 철 성분은 높은 크리프 저항을 생성하여 장시간 과열 시에도 연결 안정성을 보장할 수 있습니다.
과거의 경험과 이해에 따르면 구리-알루미늄 연결은 항상 가장 중요한 문제는 구리와 알루미늄(또는 알루미늄 합금)이 직접 접촉하는 경우 금속 재질에 따라 전위차가 발생하며, 전력 시스템에서는 이러한 부식이 증가하게 됩니다. 접촉 저항이 발생하고 접합부에서 열이 발생합니다. 이는 시스템의 안전한 작동에 숨겨진 위험입니다.
전기화학적 부식은 다음 요인이 동시에 작용한 결과입니다.
(1) 전극 전위의 차이(>0.5V), 금속 간 저항의 차이, 금속의 분극 특성
(2) 전해질의 전도도와 접촉면적(전류밀도)
또한 구리와 알루미늄(또는 합금)의 팽창 계수는 다릅니다. 단단한 연결을 사용하면 피로로 인해 연결이 느슨해집니다.
알루미늄 합금 전원 케이블의 처리는 주로 다음 방법에 의존합니다.
첫째, 주석 도금입니다. 구리 바 또는 알루미늄 단자의 주석 도금이 가능합니다. 구리 바의 주석 도금과 알루미늄 단자의 주석 도금은 안전하고 신뢰할 수 있는 것으로 입증되었습니다.
둘째, 특수 전환입니다. 구리와 알루미늄 사이에 가스켓을 사용하여 구리와 알루미늄의 접촉으로 인한 부식 문제를 효과적으로 방지합니다.
셋째, 전기 장비의 구리 접점에 주석 도금을 하지 않은 경우, 알루미늄 단자에 산화 방지제를 바르십시오. 주석도금이 아닌 구리와 알루미늄 사이에 산화방지제를 도포하는 방식을 사용하면 전해액의 유입을 효과적으로 방지하여 전기화학적 부식을 방지할 수 있습니다.
위의 첫 번째와 세 번째 배선 방법을 사용할 경우, 구리/알루미늄의 서로 다른 팽창 계수로 인해 발생하는 느슨함을 흡수하기 위해 디스크 모양의 가스켓을 설치해야 합니다. 전체 연결 시스템을 수정할 필요가 없으며 수리 및 2차 조임도 수행할 수 없습니다.
3. 기계적 특성
(1) 우수한 인장 특성: 알루미늄 합금은 특수 성분 첨가 및 특수 가공 기술로 인해 순수 알루미늄에 비해 인장 강도가 크게 향상됩니다. 개선되고 신장률이 30%로 증가됩니다.
(2) 뛰어난 굽힘성: 설치 중 알루미늄 합금 케이블의 최소 굽힘 반경은 케이블 외경의 7배보다 클 수 있으며, 이는 "케이블 설치 중 최소 굽힘 반경"보다 훨씬 좋습니다. GB12706 - —케이블 외경의 12배 ~ 20배.
(3) 탁월한 낮은 반동 성능: 알루미늄 합금 케이블은 구리 케이블보다 반동 성능이 40% 낮습니다.
(4) 뛰어난 크리프 저항성: 알루미늄 합금 도체의 특수 합금 및 열처리 공정은 열과 압력 하에서 금속의 "크리프" 경향을 크게 줄여 순수 알루미늄에 비해 크리프 저항성이 더 우수합니다. . 성능이 300% 향상되었습니다.
4. 내식성
알루미늄은 공기 중에서 약 2×10-4mm 두께의 치밀한 산화막을 빠르게 형성합니다. 내부의 금속이 더 부식되는 것을 방지하십시오. 구리는 산화피막을 형성하지 못하기 때문에 오염물질이 표면에 머물며 부식 기간이 지나면 빗물에 의해 산화물이 씻겨 내려가고 새로운 오염물질이 축적되어 다시 새로운 금속을 부식시키게 되는데, 구리에는 산화피막이 없습니다. 이는 구리가 빠르게 산화되어 많은 금속 손실을 유발합니다.
알루미늄 합금 도체에 희토류 금속을 첨가함으로써 화학적 성질 측면에서 알루미늄을 도체로 사용한 금속재료의 내식성이 더욱 향상되고, 이종 금속 간의 전위차가 감소된다. , 전위차가 클수록 부식이 심해지기 때문입니다. 추가된 다른 금속 원소는 전위차로 인한 접촉 부식을 줄이기 위해 허용되는 금속 쌍입니다.
2. 난연성
이제 고층 건물에서 화재가 발생하면 짙은 연기가 화재의 치명적인 원인이 됩니다. 다량의 짙은 연기를 인체에 흡입하게 됩니다. 짙은 연기를 흡입하면 사망에 이를 수 있으므로, 국가 소방서 및 건물 관리 부서에서는 저연, 할로겐 프리, 난연성 사용을 명확히 규정하고 있습니다. 케이블.
YJHL8, YJHL8Y 유형(알루미늄 합금 벨트 연동 외장 케이블) 외장 케이블은 알루미늄 합금 도체, 난연성 실란 가교 폴리에틸렌 절연체, 알루미늄 합금 벨트 연동 외장 구조를 사용합니다(또는 연기가 적고 연기가 없는 할로겐 추가) 폴리올레핀 피복)은 난연성 레벨 IA, 내화 레벨 IA를 달성할 수 있으며 연기가 적고 할로겐이 없습니다. 우수한 안전 성능과 경제적 이점을 가지고 있습니다.
3. 설치 특성
알루미늄 합금 연동 외장 케이블은 구리 케이블과 비교하여 금속 도관 및 케이블이 함께 통합된 것과 같습니다. 실제 적용에서는 전기 설계가 노출되면 교량을 생략할 수 있어 소유자의 비용이 절감되고, 종합 건설업체의 작업 시간이 절약되며, 공사 기간이 단축되고, 철근을 절약할 수 있습니다. 오염과 에너지 낭비를 줄입니다.
알루미늄의 밀도는 구리의 약 1/3이므로 알루미늄 합금 케이블은 동일한 운반 능력에서 구리 케이블보다 절반 정도 가볍습니다. 고층 건물의 경우 수직 부설의 난이도와 작업량이 크게 줄어들어 건설 노동자의 노동 강도를 줄이고 공사 기간을 단축하며 인건비를 절약하고 과도한 케이블 중량으로 인한 잠재적 손실도 줄입니다.
알루미늄 합금 외장으로 케이블을 더 쉽게 구부릴 수 있습니다. 장갑 케이블의 굽힘 반경은 케이블 외경의 7배에 달할 수 있습니다. 이러한 작은 굽힘 반경은 건물 내부 배선을 매우 편리하게 만들고 회전 시 유연성을 제공합니다. 특히 원래 공간이 매우 좁은 일부 오래된 건물 개조 프로젝트의 경우 전력을 더 많은 방으로 쉽게 전달할 수 있습니다. PVC 피복 외장 외장케이블의 경우 장애물을 쉽게 우회할 수 있으며, 곡률반경이 작아 시공이 용이하여 케이블 길이가 절약됩니다. 알루미늄 합금 외장은 비자성 재료로, 불균형한 3상 전류가 있어도 와전류가 발생하지 않아 라인 손실을 줄일 수 있습니다.
IV. 에너지 절약 및 환경 보호 성과
에너지 절약과 배출 감소는 경제 구조 조정을 촉진하고 성장 모드를 전환하는 유일한 방법이며, 자원을 절약하고 환경친화적인 사회를 지향합니다. 알루미늄 합금을 도체 재료로 사용하여 동일한 전류 전달 용량에서 케이블 무게가 구리 케이블의 절반에 불과합니다. YJHL8 및 YJHL8Y 외장 케이블은 브리지 및 강철 없이 배치됩니다. 파이프를 사용하여 많은 양의 강철을 절약합니다.
반면, 알루미늄 합금의 재활용률은 매우 높습니다.
재활용 알루미늄은 에너지를 절약하고 환경 친화적인 산업입니다. 재활용 알루미늄의 종합 에너지 소비량은 전해 알루미늄의 5%에 불과한 반면, 재활용 구리의 종합 에너지 소비량은 제련 구리의 18%입니다.
5. 재료비와 설치비 비교
동일한 성능을 달성한다는 전제에서 알루미늄 합금 케이블의 직접 비용, 즉 케이블 자체의 비용은, 알루미늄 합금 케이블은 구리 케이블에 비해 약 35% 정도 가벼우며 굴곡성이 우수하고 무게도 가벼우므로 브리지를 없애거나 브리지 사용량을 줄일 수 있으며, 설치 비용도 20~50% 절감할 수 있습니다. %.
위의 비교에서 알 수 있듯이 알루미늄 합금 케이블은 순수 알루미늄의 단점을 보완하여 구리에 도달하는 전기적 특성을 바탕으로 더 가볍고 유연하며 에너지를 절약합니다. , 기계적, 안전하고 경제적입니다. 국내 동심 케이블의 설계 수명은 30년이고, 알루미늄 합금 케이블의 수명은 40년이다. 40년간의 외국 응용 제품과 경험을 우리나라에도 모방할 수 있다. 우리나라의 풍부한 알루미늄 자원을 활용하여 산업 및 민간 배전의 요구에 맞는 알루미늄 합금 케이블을 제조하는 것은 과학 발전의 요구에 부합하며 국가와 국민에게 이익이 되는 좋은 일입니다.