Алуминиево окабеляване в България, САЩ и Европа
Известно е, че алуминият е естествен проводник на електрически ток. Допълнителни предимства на алуминиевите проводници се осигуряват от ниското им специфично тегло.
Алуминий и трансмисия
Алуминият е стандартният материал за електрически проводници при преноса на електрическа енергия от всички електроцентрали и буквално до входа на къща или апартамент. Там се използва повече от сто години. Проводниците за високо напрежение на стълбовете винаги са алуминиеви проводници. Това се дължи на факта, че алуминиевите проводници са два пъти по-леки от медните. Алуминият дава възможност да се използват две опори по-малко от медта. В допълнение, от подстанции до разпределителни трансформатори, алуминиевите кабели и проводници също са стандартни проводници както за надземни, така и за подземни мрежи. В тази област понякога се използват медни проводници, но все още се използва предимно алуминий.
Алуминиево окабеляване в България
Въпреки това, за вътрешно окабеляване на сгради и помещения, основният материал на проводниците е мед. Алуминият вече не се използва като стандартно вътрешно окабеляване в сградите поради проблемите, които имаше с алуминиевото окабеляване в миналото, още през далечните 60-те и 70-те години. Оттогава много се е променило, но недоверието към алуминиевите кабели остава.
В същия дух използването на алуминиево окабеляване в сгради също е ограничено от Правилата за строителство SP 31-110-2003 в неговия раздел 14.3.
В момента използването на медни проводници в строителството на сгради в България е много по-скъпо от алуминиевите. Естествено, има желание да се спестят пари и да се премине от медно към алуминиево окабеляване. Въпреки това, всеки дизайнер и производител на електрически работи е длъжен да действа стриктно в съответствие с държавните разпоредби.нормативни документи - правила, стандарти и инструкции. С всичко това милиони хора живеят в къщи и апартаменти, които са построени преди 2000 г. и са оборудвани със същата алуминиева електрическа инсталация.
Алуминиево окабеляване в САЩ
През 60-те и 70-те години на миналия век американската кабелна индустрия произвежда алуминиеви проводници за вътрешно окабеляване в сгради. Те бяха от същия клас алуминий като проводниците за високо напрежение, а именно алуминий 1350. След известно време този алуминиев проводник 1350 започна да има проблеми, главно с прегряване на контактите, в резултат на което се формира устойчиво негативно отношение към използването на алуминиева инсталация в жилищното строителство.
Минус на алуминиева тел
Негативното отношение към алуминиевото окабеляване се основава на 6 установени мнения, някои от които вече са се превърнали в митове [1]:
- Алуминиевите кабели са крехки и трудни за инсталиране.
- Алуминиевите кабели са обект на повишено топлинно разширение, което води до отслабване на електрическия контакт.
- Прекомерната склонност към пълзене на алуминиевите кабели допринася за отслабването на електрическия контакт.
- Алуминиевите проводници трябва да са много по-дебели от медните проводници, за да осигурят същия ампераж като медните проводници.
- Окисляването на алуминиевите кабели създава високо електрическо контактно съпротивление.
- Алуминиевите кабели са подложени на корозия и могат да бъдат унищожени на открито.
Американски "PUE" - NEC
1350 алуминиеви проводници
До 1970 г. за всички алуминиеви проводници в Съединените щати се използва алуминий клас 1350 в най-студено обработеното състояние, H19. Домашният аналог на тази марка алуминий е марката деформируем алуминий AD0E съгласно GOST 4784-97 или клас A5E на първичен алуминий съгласно GOST 11069-2001. Този твърд алуминий 1350-H19 е специално проектиран за надземни самоносещи проводници и продължава да се използва днес за надземни електропроводи от електроцентрали до разпределителни трансформатори.
Алуминият 1350 има висока електрическа проводимост (62% от медта), но трябва да бъде в напълно твърдо обработено и дори прекалено закалено състояние (H19), за да осигури висока якост на опън, необходима за използването му като вътрешно електрическо окабеляване. В това напълно студено обработено състояние алуминият има много ниска пластичност с удължение от само около 1,5%. Това е причината за неговата "крехкост".
8030 жици от алуминиева сплав
Още в началото на 70-те години на миналия век ALCAN разработи специална алуминиева сплав - вече не марка - наречена Stabloy, за да повиши якостните свойства на алуминиевата тел, като същевременно запази нейните високи пластични свойства. Тази алуминиева сплав е регистрирана като алуминиева сплав 8030.
В сравнение с клас алуминий 1350, тази алуминиева сплав 8030 има:
Желязото решава два проблема наведнъж:
- осигурява висока якост при отгряване
- елиминира склонността на алуминия към повишено пълзене.
Медта допринася за запазване на якостните свойства при повишени температури.
Алуминиева сплав 8030: ползите от желязото
Атомите на желязото в алуминиевата сплав 8030 укрепват алуминиевата кристална структура и по този начин значително намаляват склонността на алуминия да пълзи. В допълнение, добавянето на желязо осигурява увеличаване на якостта на алуминия при запазване на добри пластични свойства [1].
Алуминиевата тел е 1,5 пъти по-дебела
Алуминият има два пъти по-голяма електропроводимост на единица маса от медта. Въпреки това, на единица обем, електрическата проводимост на алуминия е само 60% от тази на медта. В резултат на това алуминиевата тел обикновено трябва да има два пъти по-голямо напречно сечение от медната жица, за да осигури същия ампераж.
Проблем с оксиден филм
Алуминият образува оксиден филм веднага след контакт с атмосферния кислород. Този филм е самоограничаващ се и следователно не става по-дебел от 200 нанометра или 0,2 микрометра. Средно дебелината на този оксиден слой варира от 5 до 200 нанометра.
Наистина алуминиевият оксид е добър изолатор с диелектрична якост от 16,7 kV. Въпреки това, тъй като дебелината на оксидния филм е много тънка, електрическото напрежение на пробив е само 3 волта. Така се оказва, че при напрежение да речем 220 волта този оксиден филм не създава особени проблеми за електрическия контакт на алуминиевата жица.
Въпреки това, в някои видове клеми от алуминиева сплав се използват специални пасти за решаване на този проблем, за да се предотврати окисляването на контактната повърхност на алуминиевата жица.
Клемни блокове за алуминиево окабеляване
В миналото - през 60-те и 70-те години, тези контактни блокове са използвани за алуминиево окабеляване, което след товабяха и които, разбира се, бяха разработени за медни проводници. Тези контактни блокове са направени от мед и стомана. Тъй като алуминият се разширява с 30% повече при нагряване от медта и стоманата, имаше проблеми с разхлабването на контактите на алуминиевите кабели.
В момента са разработени специални контактни устройства, които са изработени от алуминиеви сплави. Подходящи са както за медно, така и за алуминиево окабеляване.
Електрически алуминиеви сплави от серия 8000
В допълнение към алуминиевата сплав 8030 са разработени няколко други електрически алуминиеви сплави.
Американски стандарт ASTM B 800
Американският стандарт ASTM B 800 от 1988 г. определя изискванията за алуминиеви сплави от серия 8000, които се използват за направата на кръгли проводници за електрически кабели и единични проводници.
Съгласно този стандарт алуминиевата тел се произвежда от алуминиева тел прът с химичен състав, който е посочен в таблицата.
Маса - Алуминиеви сплави за електрически проводници
Телта се доставя в средно усилено състояние:
- H1X - само деформационно втвърдяване и
- H2X - деформационно втвърдяване и частично отгряване.
Якостта на опън на телта, изработена от сплави от серия 8000, при тези тежки условия е от 103 до 152 MPa, а относителното удължение не пада под 10%.
Тел от алуминий клас 1350 с неговите 1,5% относително удължение може да издържи само 5-6 прегъвания, след което е крехък. Тел от сплав от серия 8000 има удължение повече от 10% и издържа много по-дълго при редуващи се огъвания.
Европейски стандарт EN 1715-2
За съжаление, домашниНе са ни известни стандартизирани аналози на електрически проводници, изработени от сплави от серия 8000.
Чуждестранният опит в използването на алуминиево окабеляване през последните 30 години казва следното.
За ефективното и безопасно използване на алуминиеви проводници като вътрешно окабеляване в жилищни сгради е необходимо:
- при инсталиране на алуминиево окабеляване използвайте контактни устройства (контактни блокове, контактори), които са предназначени специално за алуминиеви проводници, включително използване на специална паста за защита на проводниците от окисляване;
- използвайте алуминиева тел от сплави от серия 8000 в проводниците.