電力儀表在本文著重闡述配電線路導(dǎo)體(包括相導(dǎo)體、N導(dǎo)體、PE導(dǎo)體、PEN導(dǎo)體和等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體)的分類(lèi)、主要性能和配電線路導(dǎo)體導(dǎo)體材料的選用方法。
1、導(dǎo)體材料的種類(lèi)
①銅導(dǎo)體：是電線、電纜和母排應(yīng)用最廣泛的優(yōu)質(zhì)導(dǎo)體材料。
②鋁導(dǎo)體：是僅次于銅應(yīng)用較多的導(dǎo)體材料。
③銅包鋁導(dǎo)體：是利用銅和鋁兩種材料的優(yōu)勢(shì)制成的復(fù)合導(dǎo)體材料。
④鋁合金導(dǎo)體：在純鋁中滲入少量其他金屬元素，從而改善純鋁的部分性能的一種導(dǎo)電材料。
2、銅導(dǎo)體的主要性能
①銅的導(dǎo)電性能好：用做電線、電纜的銅材的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不應(yīng)小于99.90%，具有高電導(dǎo)率；冷變形度達(dá)90%的硬銅，作為架空線，20℃時(shí)電阻率（ρ0)為0.01777×10-6Ω·m；而用做電線、電纜的經(jīng)過(guò)450-600℃退火處理的軟銅，按IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電阻率(ρ0)為0.017241×10-6Ω·m。
②機(jī)械性能良好：銅的延展性、機(jī)械抗拉強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率都明顯優(yōu)于鋁。
③連接性能好：施工、安裝方便，使用、運(yùn)行可靠性高。
④安全性：導(dǎo)致火災(zāi)事故明顯低于鋁導(dǎo)體。
⑤運(yùn)行中維護(hù)工作量小，維護(hù)費(fèi)用低。
⑥質(zhì)量大：密度為8.89g/cm3，當(dāng)在橋架、馬道、屋架上敷設(shè)多條電纜及架空線時(shí)，應(yīng)計(jì)算其機(jī)械應(yīng)力。
⑦我國(guó)銅資源不夠，價(jià)貴(相對(duì)于鋁)。
3、鋁導(dǎo)體的主要性能
①價(jià)格便宜(相對(duì)銅)。
②質(zhì)量輕：密度為2.7g/cm3，相同截面積和長(zhǎng)度時(shí)，質(zhì)量?jī)H為銅的30.4%(不計(jì)絕緣層重)，折算到相同電導(dǎo)率條件時(shí)，約為銅的50%。
③導(dǎo)電性能較好：僅次于銅(不包括銀)，用作導(dǎo)電的鋁純度不低于99.5%，硬電工鋁的電阻率(ρ0)為0.028264×10-6Ω·m，用做電線、電纜的軟電工鋁的ρ0為0.027366×10-6Ω·m，大約為銅的1.64倍。
④鋁的機(jī)械強(qiáng)度約為銅的一半左右。
⑤鋁的連接性能遠(yuǎn)不如銅，增加了施工、安裝的難度，降低了運(yùn)行的可靠性和安全性。
4、銅包鋁導(dǎo)體的主要性能
①充分發(fā)揮銅的連接性能和導(dǎo)電性能的優(yōu)勢(shì)，依據(jù)電流集膚效應(yīng)的原理，而出現(xiàn)的銅包鋁的復(fù)合導(dǎo)體，以便發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)。
②在英、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家，這種復(fù)合導(dǎo)體的應(yīng)用大約有三十年的歷史，并制定了相關(guān)的應(yīng)用于電線、電纜和母線的標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
③銅包鋁電線、電纜中，銅的體積不得低于10%，通常為10%-15%；銅層厚度不應(yīng)小于線芯直徑的2.57%左右，通常銅層厚度為線芯直徑的 2.57%-3.9%。銅包鋁母線中，銅的體積約占18%-20%。
④銅包鋁導(dǎo)體主要應(yīng)用于母線和大截面積的電線、電纜中，具有較大優(yōu)勢(shì)；在我國(guó)電力行業(yè)中，已有較多地應(yīng)用了，并于2012年制定了電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
⑤銅包鋁電線、電纜的制造費(fèi)用較高，導(dǎo)體材料的回收再利用增加了難度，限制了推廣應(yīng)用，特別是較小截面積電線、電纜不宜應(yīng)用。
5、鋁合金導(dǎo)體的主要性能
①為了提高純鋁導(dǎo)體的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性等性能，在盡量少降低電導(dǎo)率的前提下，在鋁中添加約0.3%~0.5%的硅(Si)、鐵(Fe)、鎂(Mg)、銅(Cu)、鋅(Zn)、硼(B)等元素形成鋁合金導(dǎo)體。
②電線、電纜用鋁合金導(dǎo)體的電阻率(ρ0)為0.029×10-6左右，略高于軟純鋁導(dǎo)體。
③由于硬純鋁導(dǎo)體的伸長(zhǎng)性和柔韌性較低，軟純鋁導(dǎo)體抗蠕變性較差，連接處容易松動(dòng)，降低了可靠性，合金鋁導(dǎo)體可以改善部分機(jī)械性能和斷裂延伸率，使一部分性能優(yōu)于純鋁導(dǎo)體。應(yīng)注意到，鋁合金在提高機(jī)械抗拉強(qiáng)度和抗蠕變性能時(shí)，可能降低導(dǎo)電率和彎曲性能。此外，在酸、堿、鹽溶液環(huán)境，鋁合金導(dǎo)體的耐腐蝕性將降低。
6、配電線路導(dǎo)體材料的選用
①以下配電回路和場(chǎng)所應(yīng)選用銅導(dǎo)體：
1)可靠性要求高的重要電源回路、應(yīng)急電源回路、消防救援相關(guān)的回路：
2)電機(jī)的勵(lì)磁回路、重要的二次回路和控制、計(jì)量回路；
3)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境、火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的配電、照明和信號(hào)、控制回路：
4)振動(dòng)劇烈的場(chǎng)所，接至振動(dòng)設(shè)備的回路；
5)連接移動(dòng)設(shè)備和手持電器的線路；
6)重要的公共建筑、居住建筑、計(jì)算機(jī)房、圖書(shū)館、資料和檔案室、庫(kù)房；
7)人員密集的公共場(chǎng)所；
8)耐火電纜；
9)核電站常規(guī)島及其附屬設(shè)施的回路、重要的工業(yè)設(shè)備的回路；
10)連接插座的回路，照明分支回路。
②鋁導(dǎo)體的應(yīng)用場(chǎng)合：
1)架空配電線路宜選用鋁導(dǎo)體；
2)非重要的公共和工業(yè)建筑的母干線和電線、電纜可選用鋁導(dǎo)體；
3)對(duì)銅有腐蝕的場(chǎng)所或設(shè)備的線路應(yīng)選用鋁導(dǎo)體。但應(yīng)注意鋁合金導(dǎo)體對(duì)某些腐蝕環(huán)境的不適用性。
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