中華人民共和國國家標準

GB50217—20XX

《電力工程電纜設計規范》

Codefordesignofcablesofelectricpowerengineering

專題報告之三

鋁合金電纜應用和選擇

二○一六年三月成都

1概述

據統計，2004年至今我國每年約有10%左右的鋁需要出口，國內電解鋁行業產能

嚴重過剩。而與此同時，我國銅資源卻相對短缺，目前國內資源供給率不足20%，銅

金屬市場嚴重依賴進口。針對這種情況，2005年7月國務院發出《關于做好建設節約

型社會近期重點工作的通知》，特別提出要積極推進原材料節約，完善資源節約標準。

國家發改委、建設部等部門也將資源節約、新材料、新技術推廣作為其重要工作。相

關資料顯示，目前我國電纜行業產值超過1萬億元，規模居全球第一，如果能在電纜

行業推廣技術成熟的新型合金材料，無疑對建設資源節約型社會具有重大的現實意

義。

本專題對鋁合金電纜和傳統的銅芯、鋁芯電纜進行了技術經濟比較，分析了鋁合

金電纜的應用前景以及存在的問題，提出了鋁合金電纜的選用方法和注意事項。

2鋁合金電纜在國內外的應用簡介

北美地區：美國南方電線電纜公司于1968年率先發明了AA8176導體鋁合金，之后

美國鋁業公司發明了AA8030導體鋁合金。1970年，美國的相關電纜公司同電氣產品實

驗室和連接器制造公司等企業共同努力，研制了AA8176、AA8030牌號鋁合金電纜各自

專用的連接器。1988年秋，美國材料試驗學會(ASTM)完成了AA-8000系列鋁合金導體

技術規范的編制，并出版了ASTMB-800和ASTMB-801標準。至此，AA-8000系列鋁合金

正式合法的作為建筑電線電纜和電力電纜導體。以AA8176、AA8030牌號為主的鋁合金

電纜產品在北美地區國家已有了40多年的安全、無事故應用歷史。目前在北美地區低

壓建筑安裝領域鋁合金電纜占有絕對的市場優勢，市場份額已經超過了銅芯電纜。在

北美等地區，鋁合金電纜的制造主要依據美標ASTMB80005(2011)、80107(R2012)

進行生產和檢驗。北美地區部分應用鋁合金電纜的項目見表1：

1

表1北美地區部分應用鋁合金電纜的項目

序號項目類型項目地點項目名稱

1賓館佐治亞Cumbeiland喜來登賓館

2賓館加利福尼亞洛杉磯國際機場Ramada

3軍事馬里蘭陸軍研究實驗室

WrightPatterson空軍基

4軍事俄亥俄

地

5辦公樓賓夕法尼亞Alcao總部

6辦公樓紐約IBM公司

7工業建筑賓夕法尼亞Koons鋼業

SSACMartinsburg飛機制

8工業建筑西弗吉尼亞

造廠

9政府大樓馬里蘭美國國家安全局

10市政項目紐約自由塔

…………

歐洲地區：歐洲多個國家從電纜生產過程中的能耗、對環境產生的影響、電纜使

用全生命周期的成本等多方面綜合考慮，最終還是決定采取銅芯電纜和純鋁電纜的解

決方案。

日韓：日韓兩國主要將鋁合金特別是耐熱鋁合金應用于架空輸電線領域，在電纜

方面基本還是采用銅芯電纜。其中在日本市場，根據JCMA（日本建筑與機械協會）的

統計，銅芯電纜的市場占有率超過95%。

國內：2006年左右鋁合金電纜產品開始進入中國，通過十年的推廣，鋁合金電纜

的產品已經逐漸被國內市場所接受，市場需求增長快速。目前國內在鋼鐵、石化、商

業地產、高速公路等領域中已有不少鋁合金電纜的應用業績。國內鋁合金電纜的制造

主要依據NB/T42051-2015《額定電壓0.6/1kV鋁合金導體交聯聚乙烯絕緣電纜》以

及國標GB/T31840.1~3-2015《額定電壓1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)鋁合金芯擠

2

包絕緣電力電纜》。國內部分應用鋁合金電纜的項目見表2，國內部分鋁合金電纜成功

應用的案例見本專題附錄1。

表2國內部分應用鋁合金電纜的項目

序號項目類型項目地點項目名稱

1鋼鐵河南安陽安陽鋼鐵焦化項目

2鋼鐵安徽馬鞍山馬鋼-鋼軋硅鋼線2期項目

3商業地產吉林長春長春東田青年城

4商業地產內蒙古鄂爾多斯內蒙古鄂爾多斯市麗景灣

5高速公路河北石家莊西北坡高速項目

6高速公路廣東廣州增從高速公路

7化工陜西寶雞霸王河工業區秦力橡膠廠

奧聯(肇慶)玻璃有限公司

8化工廣東廣州

ZQ3項目

9電力福建三明福建永安電廠

華能托什干河別迭里水電

10電力新疆喀什

站

11電力全國武漢凱迪生物質發電廠

…………

3鋁合金電纜與銅芯、鋁芯電纜的性能比較

本節內容中的數據參考了GB/T30552-2014《電纜導體用鋁合金線》和GB/T

3956-2008《電纜的導體》中規定的數值，并綜合考慮了電纜生產廠家提供的數據。

3.1物理與機械性能比較

銅、鋁、鋁合金材料在物理與機械性能方面的指標對比見表3：

表3銅、鋁、鋁合金材料在物理與機械性能方面的指標對比

導體特性電工銅(Cu)電工鋁(Al)電纜用鋁合金

3

軟態硬態軟態

密度（g/mm3)8.892.7032.7032.710

物理熔點（℃）1083660660660

特性熔解熱(J)51959595

線膨脹系數17×10-623×10-623×10-623×10-6

抗拉強度(Mpa)220~270160~20060~90100~160

力學

屈服強度(Mpa)60~8070~9020~3050~80

特性

伸長率(%)30~450.5~2.020~3010~30

從表3可知，硬態純鋁的伸長率很低，應用在電纜上表現就是其柔韌性很差，在反

復彎折時容易損傷或折斷；軟態純鋁的伸長率比硬態純鋁大幅提高，但是其屈服強度

只有銅的一半，應用于電纜上表現就是抗蠕變性較差，安裝一段時間后，連接處容易

松弛，造成接觸電阻增大，引起發熱，易形成線路安全運行的隱患。

鋁合金材料與純鋁的物理性能基本一致，但在力學特性方面兼顧了硬態純鋁屈

服強度高和軟態純鋁伸長率好的特點，可以比較有效地改善上述問題。

3.2電氣性能比較

銅、鋁、鋁合金材料在電氣性能方面的指標對比見表4：

表4銅、鋁、鋁合金材料在電氣性能方面的指標對比

電工銅（Cu)電工鋁（Al)

導體電氣特性電纜用鋁合金

軟態硬態軟態

電阻率（Ω·mm2/m）0.0172410.0282640.0273660.0279

電阻溫度系數

0.003930.004030.004030.00403

(0~100℃)(1/℃)

電導率%IACS(20℃)100616361~63

根據表4可知：鋁/鋁合金材料的電阻率約為銅的1.6倍。由于銅材的電阻率低，

4

因此相同截面的銅芯電纜要比鋁/鋁合金電纜允許的載流量高30%左右；同時在相同截

面流過相同電流的情況下，銅芯電纜的電壓降將小于鋁/鋁合金電纜。

由于導體的電導率與導體截面積成反比，如果按銅的電導率是100%計算，鋁合金

的電導率約為61%，鋁合金的比重為2.7t/m3，銅的比重為8.9t/m3。按此參數計算

(8.9/2.7)×(0.61/1)≈2，即鋁合金電纜的截面積是銅電纜的約1.5倍時，兩者的電

氣性能相當；在相同載流量條件下，相同長度的鋁合金電纜的重量約為銅電纜的一半。

3.3穩定性、耐腐蝕性

銅芯電纜抗氧化，耐腐蝕，而鋁芯電纜易受氧化和腐蝕。銅芯電纜的連接頭性能

穩定，不會由于氧化而發生事故；鋁芯電纜的接頭不穩定，時常會由于氧化使得接觸

電阻增大，造成接頭發熱而發生事故。事故率比銅芯電纜大。另外鋁芯電纜如與銅端

子連接，由于金屬材質不同，存在電位差，在潮濕的空氣中會發生電化學腐蝕，同樣

會增大接觸電阻，使接頭處發熱，給系統安全運行造成隱患。而銅芯電纜不存在這個

問題。鋁合金電纜中由于加入了其他元素成分，從而可提高以純鋁為導體的金屬材料

的耐腐蝕性能，減少不同金屬之間的電位差（電位差越大，腐蝕會越嚴重），而且鋁

合金電纜應要求配套專門的接線端子，以保證接觸面的安全運行，從整體上提高電纜

的抗腐蝕能力。

3.4小結

鋁合金電纜材料與傳統的鋁芯電纜材料在電氣性能基本完全一致，但由于加入了

其他元素成分，使得鋁合金材料在力學特性方面較純鋁有了明顯地改善，能夠比較有

效地解決純鋁電纜反復彎折易折斷和抗蠕變性較差的固有問題。

與銅芯電纜相比，在相同載流量條件下，相同長度的鋁合金電纜的重量約為銅電

纜的一半，具有重量輕的優點。

4鋁合金電纜的選型

鋁合金電纜的選型主要考慮：載流量、短路熱穩定截面、允許電壓降等幾個方面

的因素。本節表格中的數據引用自通用（天津）鋁合金產品有限公司和四川明星電纜

有限公司樣本,由于各電纜廠家產品參數難免有所差異，因此本專題中相關數據僅供

參考。

5

4.1載流量選擇

1kV三芯交聯聚乙烯絕緣銅芯電纜和鋁合金電纜的載流量對比見表5：

表51kV三芯交聯聚乙烯絕緣銅芯電纜和鋁合金電纜的載流量對比

銅芯電纜截面電纜載流量鋁合金電纜截面電纜載流量

（mm2）（A）（mm2）（A）

1610025103

2512735127

3515850160

5019270198

70246120281

95298150324

120346185371

150399240437

185456300504

240538400601

注：表5中載流量按導體溫度90℃考慮，環境溫度30℃，有孔托盤敷設條件考慮。其他規格及敷設條件下的

載流量表不在此處一一羅列，如有需要可參考GB16895.15-2002《建筑電氣裝置第5部分：電氣設備的選擇和安裝第

523節：布線系統載流量》和09BD1《建筑電氣通用圖集電氣常用圖形符號和技術資料》、10CD106《鋁合金電纜敷

設與安裝圖集》。

根據上表可知，當鋁合金電纜的截面放大1~2級時，其與銅芯電纜的載流量相當。

4.2短路熱穩定選擇

根據《電力工程電纜設計規范》GB50217，按短路熱穩定條件計算電纜導體允許

最小截面的公式如下：

Q

S102

C

6

1Jq120

Clnm

K120

p

2

IP

poHo

IH

除電動機饋線外，均可取

pH

2

式中S——電纜導體截面(mm)；

Q——短路電流熱效應(J)；

J——熱功當量系數，取1.0；

q——電纜導體的單位體積熱容量(J/cm3·℃)，鋁芯取2.48，銅芯取3.4；

o

m——短路作用時間內電纜導體允許最高溫度(C)；

o

P——短路發生前的電纜導體最高工作溫度(C)；

o

H——電纜額定負荷的電纜導體允許最高工作溫度(C)；

o

o——電纜所處的環境溫度最高值(C)；

IH——電纜的額定負荷電流(A)；

IP——電纜的實際最大工作電流(A)；

oo

——20C時電纜導體的電阻溫度系數(1/C)，銅芯為0.00393，鋁芯

為0.00403；

o24

——20C時電纜導體的電阻系數(cm/cm)，銅芯為0.018410，

4

鋁芯為0.03110；

——計入包含電纜導體充填物熱容影響的校正系數，對3～10kV電動機

饋線回路，宜取0.93，其他情況可按1；

K——電纜導體的交流電阻與直流電阻之比，K1。

根據《電力工程電纜設計規范》，交聯聚乙烯絕緣的電纜，m取250，P取90。

7

按上述條件計算，銅芯電纜C銅=137，鋁合金電纜C鋁合金=90。

在通過相同的短路電流，且短路持續時間相等的情況下，導體允許最小截面S鋁合

金≥1.52S銅，即在相同的條件下，鋁合金電纜的截面須為銅芯電纜截面的1.52倍及以

上。在選用鋁合金電纜時一定要進行熱穩定校核，確保其滿足熱穩定的要求。

4.3允許電壓降

對于供電距離較遠、容量較大的電纜線路，需校驗其電壓損失。其計算公式如下：

173

三相交流：U﹪=ILrcosxsin

Ug

200

單相交流：U﹪=ILrcosxsin

Ug

200

直流線路：U﹪=ILR

Ug

式中：U——線路工作電壓，三相為線電壓，單相為相電壓（V）；

Ig——回路工作電流（A）；

L——線路長度（km）；

r——電阻（Ω/km）；

x——電抗（Ω/km）；

cosφ——功率因數。

按照上述公式，以1kV三芯交聯聚乙烯銅纜和鋁合金電纜為例，其電纜壓降計算

見表6、表7：

表61kV三芯交聯聚乙烯銅芯電纜壓降表（導體溫度按90℃考慮）

電纜截面電纜電阻電纜電抗功率因數電纜壓降功率因數電纜壓降

（mm2）（Ω/km）（Ω/km）（%/A*km）（%/A*km）

161.4640.0750.850.5840.90.615

250.9250.0750.850.3760.90.394

350.6670.0740.850.2760.90.288

500.4930.0720.850.2080.90.216

700.3410.0720.850.1490.90.154

8

950.2460.070.850.1120.90.115

1200.1950.0690.850.0920.90.0935

1500.1580.070.850.0780.90.079

1850.1260.0710.850.0660.90.066

表71kV三芯交聯聚乙烯鋁合金電纜壓降表（按導體溫度90℃考慮）

電纜截面電纜電阻電纜電抗功率因數電纜壓降功率因數電纜壓降

（mm2）（Ω/km）（Ω/km）（%/A*km）（%/A*km）

251.4750.0810.850.5900.90.620

351.0410.0780.850.4220.90.442

500.7290.0750.850.3000.90.314

700.520.0740.850.2190.90.228

950.3840.0720.850.1660.90.172

1200.3040.0710.850.1350.90.139

1500.2430.0710.850.1110.90.114

1850.1970.0720.850.0940.90.095

2400.1520.0710.850.0760.90.076

4000.0920.070.850.0540.90.053

根據表6和表7可以看出，根據上表可知，當鋁合金電纜的截面放大1~2級時，銅

芯電纜和合金電纜電壓降相近。

4.4額定電壓、絕緣和護套材料

（1）額定電壓

鋁合金電纜的額定電壓表示為U0/U(Um)

其中：

U0---電纜設計用的導體對地或金屬屏蔽之間的額定工頻電壓；

9

U---電纜設計用的導體間的額定工頻電壓；

Um---設備可承受的“最高系統電壓”的最大值。

根據GB/T31840-2015的規定，目前鋁合金電纜電壓可為0.6/1（1.2）

kV~26/35(40.5)kV。

（2）絕緣和護套材料

電纜的運行條件按正常運行時導體的最高溫度為90℃，短路時導體的最高溫度

為250℃考慮。鋁合金電纜絕緣材料采用交聯聚乙烯(XLPE)；護套材料采用聚氯乙烯

(PVC)和/或低煙無鹵阻燃聚烯烴。

注：GB/T31840-2015中對絕緣材料還規定有聚氯乙烯（PVC）和乙丙橡膠（EPR/HEPR），前者因

運行溫度不滿足上述運行條件要求，后者因實際應用中較少采用，故均未在本專題中計列。

4.5小結

綜上所述，采用鋁合金電纜替換銅芯電纜時，在將對應的銅芯電纜截面放大1~2

級后，鋁合金電纜在載流量、熱穩定截面、電纜壓降方面能夠與銅芯電纜性能相當。

5采用鋁合金電纜的經濟性分析

5.1電纜材料成本

電纜材料成本主要考慮導體材料成本和絕緣材料成本。對于35kV電壓等級以上的

電纜，絕緣材料為電纜材料成本的主導因素，采用鋁合金電纜并無優勢；對于35kV

電壓等級以下的電纜，鋁合金電纜較銅芯電纜有一定的優勢。

由于各電纜生產廠家的設備成本、工藝成本、原材料成本、人工與售后服務成本

等均不同，所以各家電纜銷售價格各有不同，這里不再對各種規格銅芯電纜和鋁合金

電纜進行詳細的經濟比較。按保守計列，采用鋁合金電纜替代銅纜后可以節約20%左

右的費用。采用鋁合金電纜替代銅芯電纜，其經濟效益還是比較明顯的。

5.2電纜安裝成本

與銅芯電纜相比，合金電纜具有重量輕的優點，載流量相近的條件下，鋁合金電

纜的重量約為銅芯電纜的一半（針對低壓電纜而言）。因此鋁合金電纜安裝較銅纜更

為高效、方便。但鋁合金電纜的安裝需要使用特殊工具，接頭安裝工藝較銅纜復雜，

10

對施工人員的要求更高，如果鋁合金電纜接頭安裝不正確易留下故障隱患。鋁合金電

纜和銅芯電纜接頭施工比較，見本專題附錄2。

關于電纜安裝費用的預算，據了解目前是根據電纜的電壓等級，按照長度來計列

的。因此同一電壓等級，相同長度的銅芯電纜和鋁合金電纜在安裝費用預算上是體現

不出差異的。如果不考慮電纜截面的限制，采用鋁合金電纜替換銅芯電纜后，電纜長

度不會增加，因此電纜的安裝費用也不會增加；但目前工程實際應用中，單根電纜的

最大截面一般不超過185mm2。按此原則，對于150mm2和185mm2截面的銅芯電纜若采用

鋁合金電纜進行替換，替換后電纜的總長度將會增加，進而將增加電纜的安裝費用。

另外采用鋁合金電纜替換銅芯電纜后，由于電纜外徑增加，相應的電纜構筑物也將隨

之增加。隱含將增加整個電纜安裝工程的成本。

5.3運行成本

電纜運行成本主要考慮電能損耗。

導體損耗計算公式如下：

WI2RLT

式中W——年電纜導體的損耗；

I——回路電流；

R——電纜的電阻；

L——電纜長度；

T——年工作小時數。

根據本報告表6和表7可以看出：鋁合金電纜截面≥120mm2時，鋁合金電纜和對應

替換的銅芯電纜電阻基本相當；鋁合金電纜截面＜120mm2時，鋁合金電纜比對應的銅

芯電纜電阻略大。綜合考慮，兩者的導體損耗大致相當，鋁合金電纜的導體損耗比銅

芯電纜略大。

5.4小結

本節對采用鋁合金電纜的經濟性進行了分析，綜合本節內容：35kV電壓等級以下

的電纜（尤其是低壓電纜），鋁合金電纜在電纜材料價格方面有一定的優勢；由于重

量較輕，鋁合金電纜在敷設施工時較銅芯電纜方便，但鋁合金電纜的接頭施工較銅芯

11

電纜復雜、要求更高，另外采用鋁合金電纜后還可能需要增加電纜構筑物，這樣又將

增加安裝工作量；運行維護方面鋁合金電纜的導體損耗比銅芯電纜略大，維護成本略

高。

6選用鋁合金電纜應注意的問題

鋁合金電纜的選型主要考慮：載流量、短路熱穩定截面、允許電壓降等幾個方面

的因素。本節表格中的數據引用自通用（天津）鋁合金產品有限公司和四川明星電纜

有限公司樣本,由于各電纜廠家產品參數難免有所差異，因此本專題中相關數據僅供

參考。

6.1鋁合金材質的選擇

鋁合金電纜好壞的關鍵就在于導體，這個原因無需贅言。合金配方是電纜生產廠

家的核心技術。在美國ASTMB800-05《StandardSpecificationfor8000Series

AluminumAlloyWireforElectricalPurposes》中，明確列出了能夠符合該標準

規范的AA-8000系列鋁合金見表8：

表8AA-8000系列鋁合金

鋁材名稱美國專利編號

ANSI-H35.1UNS…

8017A98017…

8030A980303711339

8076A980763697260

8130A98130…

8176A98176RE28419

RE30465

8177A98177…

目前國外成熟的鋁合金電纜主要采用的是8176(鋁鐵鋅硅合金)和8030(鋁鎂銅鐵

合金)兩個牌號的材料。其中美國南方電線電纜公司采用的是AA8176，美國通用電纜

公司采用的是AA8030，上述2家公司分別擁有以上2種鋁合金配方的專利技術。在北美

等地區，鋁合金電纜的制造主要依據美標ASTMB80005(2011)、80107(R2012)進

行生產和檢驗。

近年來國內鋁合金電纜的市場發展較快，很多生產銅纜或者鋁纜的廠家加入了鋁

12

合金電纜的生產行業，但傳統的銅芯、鋁芯電纜其導體為單種金屬材料，材料品質較

容易把控，而鋁合金電纜因導體為合金材料，其生產裝備、生產技術和工藝與生產傳

統銅芯、鋁芯電纜有很大區別。需要具有導體合金熔煉、導體合金材料連鑄連軋的裝

備和技術。對于鋁合金導體材料的制造，目前國內大多數廠家的制造技術還達不到美

標ASTMB80005(2011)的要求，然而國內相應配套的標準、規范沒有及時跟上。一

些電纜廠家趁機大鉆空子推出了五花八門的“鋁合金電纜”，利用用戶對鋁合金電纜

不熟悉，大肆推銷偽劣產品，造成了鋁合金電纜市場的混亂。采用這些產品，不僅性

能、安全得不到保證，還將影響鋁合金電纜在國內的健康發展。

加拿大第三方測試機構POWERTECH曾對國內生產的一些8000系列鋁合金電纜進

行了熱循環和抗蠕變性能測試，結果發現中國生產的鋁合金電纜的抗蠕變性能，甚至

不如美國生產的鋁電纜。通過對這些電纜的鋁合金成分進行分析，發現中國生產的鋁

合金電纜產品中Si含量差異性非常大，成分差異高達68%。作為8000系列鋁合金電纜

的重要成分，Si含量對電纜的性能影響很大。由于國內生產的鋁合金電纜成分控制不

穩定，因此造成產品性能差異大。由此可見，目前國內市場上的鋁合金電纜產品魚龍

混雜，質量參差不齊。相對傳統的電纜生產，鋁合金電纜對生產的裝備、技術、工藝

要求更高、更先進，行業門檻高，不具備實力和成熟生產條件的廠家是難以參與的。

國內鋁合金電纜行業的亂象引起了國家有關部門和業內人士的高度重視，《額定

電壓0.6/1kV鋁合金導體交聯聚乙烯絕緣電纜》(標準編號NB/T42051-2015)已于

2015年4月2日正式獲批，并于9月1日正式實施，該標準中明確規定了6個電纜導體用

鋁合金的化學配比（對應借鑒AA-8000系列6個牌號的導體，詳見表8），另外國標GB/T

31840.1~3-2015《額定電壓1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)鋁合金芯擠包絕緣電力

電纜》也已正式發布。以上標準的制定為鋁合金電纜的順利推廣和運用提供了強有力

的標準依據，提高了鋁合金電纜行業的準入門檻，從源頭上杜絕了偽劣產品，有利于

規范鋁合金電纜的制造和市場競爭次序。標志著國內鋁合金電纜行業進入了規范化時

代。

關于國標GB/T31840.1~3-2015需要澄清：由于編制單位的因素，在標準附錄A

“鋁合金導體成分”中加入了稀土高鐵鋁合金規格。而稀土鋁合金是上海電纜研究所

13

上世紀八十年代基于在純度不足的鋁材中加入微量稀土達到改善鋁材機械性能目的

而開發研制的產品。上海電纜研究所在2013年電纜行業學術年會發表的研究報告中曾

明確指出“鋁的純度達99.7%、硅的含量在0.04%以內，做導體鋁合金，加入稀土是不

必要的”，由此可見，只有當用純度較差的鋁材料做導體鋁合金的基材時，才可能會

考慮添加稀土來彌補其材料性能的不足，現階段在合格的鋁材中加入稀土是沒有意義

的。另外在GB/T30552-2014《電纜導體用鋁合金線》和NB/T42051-2015《額定電壓

0.6/1kV鋁合金導體交聯聚乙烯絕緣電纜》規范中均未有提及稀土鋁合金的內容。因

此在選用鋁合金導體時，不應考慮選用稀土鋁合金。電纜導體用鋁合金線的化學成分

見表9：

表9電纜導體用鋁合金線的化學成分

化學成分（質量分數）

%

成分

代號其他

SiFeCuMgZnBAl

單個合計

10.100.55~0.80．10~0.200.01~0.050.050.010.03a0.10余量

0.001~0.0

20.100.30~0.80.15~0.300.050.050.030.10余量

4

30.100.6~0.9b0.040.08~0.220.050.040.030.10余量

40.15b0.40~1.00.05~0.15-0.10-0.030.10余量

50.03~0.150.4~1.0--0.10-0.05c0.15余量

60.100.25~0.450.040.04~0.120.050.040.030.10余量

注1：表中規定的化學成分除給定范圍外，僅顯示單個數據時，表示該單個數據為最大允許值。

注2：對于注腳中的特定元素，僅在需要時測量。

a該成分的鋁合金中Li元素的質量分數應不大于0.003%。

b該成分的鋁合金應同時滿足(Si+Fe)元素的質量分數應不大于1.0%。

c該成分的鋁合金中Ca元素的質量分數應不大于0.03%。

6.2鋁合金電纜的適用范圍

（1）適用的電壓等級

35kV以上的高壓電纜，交聯電纜占市場主導地位。由于對絕緣的要求很高，交聯

14

聚乙烯絕緣材料在電纜成本中占有較大比例。在此類高壓電纜中若采用鋁合金導體代

替銅導體，由于電纜截面的增大將導致絕緣材料用量的增加，進而推高了電纜的成本，

其經濟性較差。另外35kV以上的高壓電纜可認為是系統內的重要供電回路，此類電纜

應考慮采用銅芯電纜。

在35kV及以下中壓電纜系統中，絕緣厚度較高壓電纜薄，由于電纜截面的增大而

導致的絕緣材料用量增加有限，在國內的應用中也有銅芯、鋁芯電纜并用的情況，因

此此類電纜理論上可考慮采用銅芯或鋁合金電纜。但應該注意到，即使是在鋁合金電

纜發源地的北美地區，其中壓系統也幾乎不使用鋁合金電纜。此類鋁合金電纜產品的

穩定性和可靠性還有待觀察。國內某鋼鐵企業，在新建技改項目中，大量使用8000

系列鋁合金電纜。2013年冬，投產1年時間，新建廠區主變至廠區的電纜隧道突發火

災，80個回路10kV鋁合金電纜被燒毀300余米，造成近半個廠區停產10多天。被燒毀

的鋁合金電纜用新的鋁合金電纜替代后，時隔四個月，在同一區域的電纜隧道，再次

發生火災，除幾十個回路的10KV鋁合金電纜燒毀外，同時造成新區變電站4臺主變壓

器燒毀，新區再次停電近半個月，造成了較大的經濟損失。進行事故分析后發現，事

故原因與電纜安裝時損傷和未采用阻燃電纜直接相關，但也不能排除電纜本身存在質

量問題。

在35kV及以下中、低壓電纜系統中，由于絕緣較薄，絕緣材料在成本中所占比重

較小，采用鋁合金電纜經濟性比較明顯，且此類產品比較成熟，對35kV及以下一般性

負荷回路，電纜故障引起中斷供電不會對安全生產造成影響，不會對公共場所秩序造

成混亂和不影響正常生產的負荷回路，且具有較大經濟性有優勢時，可以采用鋁或鋁

合金電纜。

（2）適用的電纜類型

a.鋁合金的熔融溫度為660℃，銅的熔融溫度為1080℃。根據GB/T19216.11-2003

和GA306.2-2007的規定，耐火電纜的試驗溫度最小不低于750℃。雖然電纜的耐溫等

級取決于絕緣、護層和附件材料，而并不取決于導體材料，但在實際火場中由于溫度

極高，不論電纜采取何種隔熱措施，在火災發生后的極短時間內高溫就會使鋁合金導

體熔化。因此雖然目前一些廠家宣稱可以生產耐火型鋁合金電纜，但從安全角度考慮，

15

不宜選用鋁合金材料作為耐火電纜的導體。

b.對于阻燃電纜可選用對應的鋁合金電纜產品。

c.耐高溫電纜的結構與阻燃電纜相同，區別在于耐高溫電纜一般采用氟塑料或硅

橡膠作為絕緣材料，而阻燃電纜采用聚乙烯絕緣。經了解，鋁合金電纜廠家生產耐高

溫鋁合金電纜完全沒有問題，只是目前尚未有業主提出這方面的需求，因此暫未推出

此類產品。

6.3電纜截面替換的問題

采用鋁合金電纜替換銅芯電纜，并不是簡單的放大一級截面。根據本報告第4節

的內容，從載流量和電壓降方面的因素綜合考慮，使用時應按照鋁合金電纜截面是銅

芯電纜截面的1.5倍左右進行替換。按此原則，銅電纜截面50mm2及以下規格的，對應

鋁合金電纜截面應增大一級；銅電纜截面70mm2及以上規格的，對應鋁合金電纜截面

應增大兩級。但由于鋁合金電纜采用了緊湊型絞合技術，可有效減少電纜外徑，根據

本專題6.6節比較結果，在電纜截面較銅芯電纜增大1~2級的情況下，鋁合金電纜外徑

約僅增加了10%~20%。

另外，16mm2以下的電纜理論上即可用銅，也可用鋁。但考慮到小截面的鋁合金

電纜與銅芯電纜相比并無明顯的經濟優勢；同時電纜在安裝時，16mm2以下的電纜可

以直接連接到設備上，而現場的電器設備的連接部位大部分是銅質的，所以16mm2以

下的電纜不適合采用鋁合金電纜。

6.4鋁合金電纜連接問題

國內銅芯電纜和鋁芯電纜經過幾十年的發展，電纜的連接技術已經非常成熟，與

之配套的電纜連接附件等產品也已形成完整的產業和產品供應鏈。反觀鋁合金電纜，

因其導體是鋁合金材料，無論是美國AA-8000系列還是《額定電壓0.6/1kV鋁合金

導體交聯聚乙烯絕緣電纜》(標準編號NB/T42051-2015)均規定有6個牌號的鋁合金導

體。導體鋁合金牌號多，各規格的端子需求量又有限，各電纜廠家生產的電纜因導體

緊壓程度不同，造成電纜導體外徑各異，端子通用性差，進而推高了端子的生產費用，

專業連接端子生產廠家根本無法為鋁合金電纜廠家生產能與各廠家、各鋁合金牌號性

能都匹配的鋁合金銅專用連接端子。客觀上造成鋁合金電纜連接技術和附件產品的配

16

套困難，在市場上很難買到與鋁合金電纜配套的專用鋁合金連接端子等附件產品。因

此在實際使用中，部分廠家采用了銅鋁過渡端子做為連接器用于鋁合金電纜的連接。

然而銅鋁過渡端子因端子中鋁的存在，所有鋁作為導體的缺陷與不足的問題依然存

在，并且由于銅鋁過渡端子，來是用于鋁電纜連接，端子安裝尺寸與終端設備尺寸不

匹配，為適應連接需要施工時常需削磨端子接觸面，以減小端子接觸面尺寸。但這將

直接破壞端子的機械性能，并造成端子接觸面電氣性能、載流能力不足，連接部位過

載、發熱，造成了安全隱患。再則因鋁電纜與鋁合金電纜生產工藝不同，用于鋁電纜

的銅鋁過渡端子內徑與鋁合金電纜導體外徑不匹配，需要專用壓接工具和嚴格的規范

施工，但國內在鋁合金電纜安裝施工中難以保證鋁合金電纜與端子連接的規范施工，

因此造成鋁合金電纜與端子連接質量隱患很大。目前鋁合金電纜的連接解決方案是國

內鋁合金電纜生產廠家的短板，廠家在宣傳介紹產品的時候也會刻意回避這一點。

綜上所述，鋁合金電纜在連接時必須使用與鋁合金電纜性能一致的鋁合金連接

器。這種連接解決方案，在北美地區已經是規范的方案，也正是依靠這種規范的方案

才保證了鋁合金電纜近50年安全、無事故的運行業績。但在國內的應用中鋁合金電纜

的連接問題卻往往容易被人忽略，希望用戶能引起足夠的警惕，在采購連接端子時要

查驗該供貨商是否能提供由國家權威檢測機構出具的《電纜導體與連接端子的鋁合金

材料一致性判定》檢查報告，以有效維護自身利益，保障使用鋁合金電纜的安全性。

6.5接地電容電流的影響

單相接地時的故障電容電流對發電機和廠用電系統中性點接地方式的選擇均有

影響。

GB/T50064-2014《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》中對發電

機單相接地故障電容電流最高允許值規定見表10：

表10發電機單相接地故障電容電流最高允許值規定

發電機額定電發電機額定容電流允許值發電機額定電發電機額定容電流允許值

壓（kV）量(MW)(A)壓（kV）量(MW)(A)

6.3≤50413.80~15.75125~2002

10.550~1003≥18≥301

17

DL/T5153-2014《火力發電廠廠用電設計技術規程》中對高壓廠用電系統中性點

接地方式及保護動作對象的選擇規定見表11：

表11高壓廠用電系統中性點接地方式及保護動作對象的選擇規定

高壓廠用電系統的高壓廠用電系統中性點接地方式

接地電容電流Ic及保護動作對象

不接地，經高電阻接地，

Ic≤7A

保護動作于信號c保護動作于信號c

不接地，經低電阻接地，

7A＜Ic≤10A

保護動作于信號c保護動作于跳閘c

Ic＞10A經低電阻接地，保護動作于跳閘

選用鋁合金電纜后電纜截面將較銅芯電纜增大1~2個規格，電纜的電容電流隨著

電纜截面的增大而增加，以10kV電力電纜為例，對比了銅芯電纜和鋁合金電纜每公里

的電容和電容電流比較見表12。表中電纜電容電流根據《電線電纜手冊第1冊》（第2

版）中2.5.3節公式計算得出，具體公式如下：

IcUC

式中U——電纜的對地電壓(V)；

2f

f——電源頻率（1/s）；

C——每厘米長度電纜每相的電容（F/cm）。

表1210kV三芯銅芯/鋁合金電纜電容、電容電流比較

銅芯電纜截面電纜電容電容電流鋁合金電纜截電纜電容電容電流

（mm2）(μF/km)(A/km)面(μF/km)(A/km)

（mm2）

700.2170.591200.3801.04

950.2400.661500.3871.06

1200.2610.711850.4261.16

18

1500.2840.782400.4641.27

1850.3120.853000.4911.34

2400.3440.944000.5291.45

采用鋁合金電纜其電容電流相較采用銅芯電纜增加較為明顯，因此在工程設計中

應當考慮由此帶來的影響。

6.6對電纜構筑物設計的影響

由于選用鋁合金電纜相比銅芯電纜截面將放大1~2級，電纜外徑也將相應增加，

1kV三芯交聯聚乙烯絕緣電纜外徑、重量比較見表13：

表131kV三芯交聯聚乙烯絕緣電纜外徑、重量比較

銅芯電纜電纜近似電纜近似鋁合金電纜電纜近似電纜近似鋁合金電纜

2

截面外徑重量截面（mm）外徑重量外徑增加比

率

（mm2）（mm）（kg/km）（mm）（kg/km）

1618.96782523.844025.9%

2522.610123525.955314.6%

3525.113385028.973915.1%

5028.518387033.597114.9%

7033.2252312040.9156423.2%

9537.6335315044.8194219.1%

12041.8420118550.5241420.8%

15046.4521324057.4303223.7%

18551.7642830062.7374421.3%

24058.3826540069.9492319.9%

根據表13比較結果：對于低壓電力電纜而言，截面為50mm2及以下的銅芯電纜采

用相應的鋁合金電纜替換后，電纜外徑約增加15%；截面為50mm2以上的銅芯電纜采用

19

相應的鋁合金電纜替換后，電纜外徑約增加20%。另外從表13還可看出：在低壓系統

中，鋁合金電纜與對應的銅芯電纜相比在重量方面具有比較明顯的優勢。

10kV三芯交聯聚乙烯絕緣電纜外徑、重量比較表（8.7/10kV，帶鎧裝）見表14：

表1410kV三芯交聯聚乙烯絕緣電纜外徑、重量比較表（8.7/10kV，帶鎧裝）

銅芯電纜電纜近似電纜近似鋁合金電纜電纜近似電纜近似鋁合金電纜

2

截面外徑重量截面（mm）外徑重量外徑增加比

率

（mm2）（mm）（kg/km）（mm）（kg/km）

5057.045627060.042735.3%

7061.0550012067.3540210.3%

9565.0654415070.559758.5%

12068.5756418575.6685110.4%

15072.0869024082.4865614.4%

18577.01022630088.1985914.4%

24082.01202640094.31135915%

根據表14比較結果：對于中壓電力電纜而言，截面為120mm2及以下的銅芯電纜采

用相應的鋁合金電纜替換后，電纜外徑約增加10%；截面為120mm2以上的銅芯電纜采

用相應的鋁合金電纜替換后，電纜外徑約增加14%。另外從表12還可看出：在中壓系

統中，由于鋁合金電纜截面增加，造成導體直徑增加，進而引起外層絕緣、內外護套、

鋼帶的用料增多，使得鋁合金電纜重量增加較多，與對應的銅芯電纜相比，在重量方

面已沒有太大的優勢。

根據表13和表14的比較結果，采用鋁合金電纜替換銅芯電纜后，電纜外徑增加

還是比較明顯。敷設在電纜橋架中的電纜，按中壓電力電纜占積率40%~50%，低壓電

力電纜占積率50%~70%考慮，對于主廠房等電纜原本就比較密集的場所，若采用鋁合

金電纜替換銅芯電纜，原有的電纜構筑物將需增加1~2層。采用鋁合金電纜的項目，

應對電纜構筑物進行復核。

6.7鋁合金電纜的檢驗報告

20

由于鋁合金電纜是新型材料產品，因此除需一般電纜產品的基本性能檢驗外，還

應特別注意生產廠家是否具有以下檢測報告：

(1)《導體鋁合金桿材料的檢測報告》：該報告涉及鋁合金材料的化學成分、抗拉

強度、延伸率、導電率、材料密度等方面內容，是考核鋁合金電纜導體材料是否合格

的最重要的報告。

(2)《導體鋁合金材料的100小時抗壓蠕變試驗報告》：該報告考核鋁合金電纜所

使用的導體材料的抗壓蠕變性能。由于必須要有足夠的試驗時間保證，才能真實地反

映導體鋁合金的抗壓蠕變特性，因此對于該項試驗國標規定試驗時間為100小時。

(3)《鋁合金電纜導體與鋁合金銅連接端子的鋁合金材料一致性檢查報告》：據統

計配電網的電氣事故絕大部分發生在電氣連接部位，因此電纜導體與連接器(接線端

子)之間連接的穩定性與可靠性對于電力系統來說至關重要。鋁合金電纜的正確連接

方案是采用與所連接的鋁合金電纜性能一致的鋁合金銅連接端子，之前有過采用銅鋁

過渡端子用于鋁合金電纜連接的錯誤做法。因此要注意要求生產廠家提供鋁合金電纜

導體與鋁合金銅連接端子的鋁合金材料一致性檢查報告，證明所使用的鋁合金專用端

子的鋁合金材料與鋁合金電纜材料性能的一致性，以保證鋁合金銅連接端子的鋁合金

與鋁合金電纜的電氣、機械、抗蠕變性能相同，從而確保鋁合金電纜的使用安全。該

報告對于判定鋁合金連接端子是否匹配至關重要。

(4)《電纜與端子的1000次熱循環報告》：該報告檢測銜接端子的牢靠性，但該項

檢驗無法反映材料的抗壓蠕變性能。

7結束語

當前我國在國家層面已對鋁合金電纜技術的發展作出戰略安排，明確將鋁合金電

纜列入國家產業調整目錄。十二屆全國人大二次會議專門