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铝合金电缆安全性是一场不该争论的争论(2015-06-25)

孙兆渭 


   【南方电缆网】现在,国内关心铝合金电缆推广应用的人士终于明白了一个极为重要的技术事实,即:推广应用铝合金电缆的最大技术障碍是铜铝电缆连接金具附件和插头插座的适应性,而不是及其肤浅、泛泛而谈的铝合金电缆产品本身的质量问题。
   早在2013年6月,在长沙举行的铝合金电缆专题研讨会上,笔者就发表过文章《现代铝合金导体建筑电缆》,对铝合金导体建筑电缆技术发展的来龙去脉做了简要、重点、概括的阐述。文中特别提到,在使用铝合金导体建筑电缆的配电系统中所发生的火灾,主要起因于铜铝电缆插头插座的技术性能,并呼吁研发新型、专用插头插座,以保障铝合金电缆配电系统的消防安全。
   文章摘编如下:
   第二次世界大战后,铜金属资源十分短缺,美国开始在电业领域实施"以铝代铜"技术政策。尤其是1965-1971年间,在建筑布线网中大量采用普通纯铝芯电线电缆。大约有200万户居民住宅和车库安装了铝芯电线电缆。但由于当时所用的铝芯电线与铜制端接部件在电气-物理性能上不匹配,曾经发生过多次建筑火灾事故。
   1974年4月,纽约发生了一起住宅火灾,2人死亡。1977年5月28日深夜,美国肯塔基州索斯盖特著名的比佛利山庄晚餐俱乐部发生大火,167人死亡,200多人受伤。这是美国历史上最严重的第三起夜总会大火。消防部门调查发现,这些火灾是由于铝芯电源线的插接不良引起的,并发现多起建筑火灾都是起因于铝芯电缆供电系统。
   美国人习惯上把1965-1971年间安装的AA-1350纯铝芯建筑电缆称为"老技术电缆",而把1972-1975年间安装的AA-8000系列铝合金芯电缆称为"新技术电缆"。"老技术"铝线的缺点是:蠕变率比铜线大,冷流性和脆性比铜线严重,热膨胀系数比铜线大,耐腐蚀性差,表面氧化膜使接触电阻增大而引起局部过热,机械强度和柔软性都比铜线差,因而发生电气连接点松弛,发生过热、电弧和火花引燃可燃物质。"新技术电缆"是专门针对克服"老技术电缆"的缺陷而研制的,比1972年以前的电缆有很大改善,但热膨胀系数和氧化问题尚未完全消除。
   据美国消费者产品安全委员会(CPSC)1974年3、4月间对多个州市做的火灾调查 [2],发现很多起火灾都与铝芯电缆、插座或开关接线端子过热有关。CPSC还专门为此举行了由电缆用户、行业界、实验研究部门和政府部门代表参加的听证会,并委托国家标准局和UL实验室做了多次试验,以期深入了解引起建筑火灾的原因。
   CPSC进一步调查确认,铝芯电缆系统是引发火灾的关键。主要原因是:铝线的热膨胀系数与铜接线端子不同,导致铝线与插座或开关之间发生松弛、微观损坏、起弧,使接触电阻增大发生过热而引发火灾。凡是使用1972年以前制造的铝芯电缆的建筑物,电源插头、插座处发生火灾的几率为使用铜芯电线时的55倍,尤其是使用小规格单线电缆的建筑物内的电气线路。
于是,CPSC发出通知,对建筑物内的铝芯电缆线路进行全面安全排查,并规定:从1972年起,只能由经专门培训、有资格的电工检查和维修住宅内的铝芯电缆线路;还规定必须使用经改进的"新技术电缆"和为安装"新技术电缆"专门研制的CO/ALR插座。这些重要发现和规定,为铝芯建筑电缆的技术进步和应用发挥了重要推动作用。
   美国Leviton公司专门研制成功了铜铝线连接用的墙壁插座CO/ALR,获得UL认可,被大量用于住宅内部电气线路。在安装铝芯电缆时,剥除绝缘层后,铝导体暴露于空气中立刻会形成一层绝缘性的氧化膜,导致接触不良而发生过热。CO/ALR插座是专门设计用于铜铝电缆过渡连接的。其主要技术措施是增大导线接触面和使用铜铝性能兼容的材料。美国连接器制造厂商正在用AA-1350铝导体电缆进行实验研究,以期研制成既适用于AA1350铝芯电缆也适用于AA8000系列铝合金电缆的连接器。

美国Leviton公司专门研制的铜铝线连接用的墙壁插座CO/ALR

铝线不正确地接在铜插座上而被烧毁

铝芯电缆接在铜芯电缆连接器上发生过热使铝芯电缆烧毁、螺丝发黑

铝电线在插头内被烧毁

   调查也发现了建筑电气线路连接处的腐蚀和连接方式问题。连接处的铝导体表面氧化膜清除不干净、连接器材不合适、连接方式不当等,都会引起局部电阻增大引发局部过热。这是需要电缆和连接器制造商共同解决的技术问题。
   美国1965年以前使用铝芯建筑电缆很少。1965-1972年间,在新建的、翻新的、装修的住宅内大量使用铝芯电缆,因而暴露出很多电缆技术和质量问题。
   尽管CPSC查明了火灾的原因,明令禁止使用老式铝芯电缆和插头插座,电缆和插头插座制造商也对其产品做了技术改进,但1972年后,不法经销商的货架上还是有老式电缆、开关和插座摆卖,所以还有一些建筑火灾事故报道。
   美国这种情况与中国目前的情况很相似。在铝合金电缆市场上,美国和其他国家也存在着假冒伪劣产品,而不仅仅是中国。因此,整治铝合金电缆质量,是一个世界性的课题。
   要执行"以铝代铜",推广技术成熟而先进的铝合金电缆,不仅仅是整治电缆制造厂,也要在与铝合金电缆使用配套的连接附件、金具、插头插座等器材的研发上多下功夫,这才是最重要的当务之急。





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