Aluminiumkabel werden in unserem Land schon lange nicht mehr verwendet. Es gibt jedoch bereits Fälle, die zeigen, dass der Einsatz von Aluminiumkabeln in Städten, Fabriken und Bergwerken enorme Gefahren und Risiken birgt. Im Folgenden werden zwei praktische Fälle und acht Faktoren erläutert, die zu Unfallrisiken bei Aluminiumkabeln führen.
Fall 1
In einem Stahlwerk wurden in Chargen Kabel aus Aluminiumlegierungen verwendet. Innerhalb eines Jahres kam es zu zwei Bränden, die zu einer halbmonatigen Betriebsunterbrechung und einem direkten wirtschaftlichen Verlust von 200 Millionen Yuan führten.
Es handelt sich um eine Seilbrücke, die nach dem Brand wieder instand gesetzt wurde. Die Brandspuren sind noch deutlich zu sehen.
Fall zwei
Im Beleuchtungsverteilungssystem einer Stadt in der Provinz Hunan werden Kabel aus Aluminiumlegierungen verwendet. Innerhalb eines Jahres nach der Installation kam es zu starker Korrosion der Aluminiumlegierungskabel, was zu Schäden an Kabelverbindungen und Leitern sowie zu Stromausfällen in den Leitungen führte.
Anhand dieser beiden Fälle lässt sich erkennen, dass die großflächige Verbreitung von Aluminiumkabeln in chinesischen Städten, Fabriken und Bergwerken Gefahren für diese mit sich bringt. Anwender kennen die grundlegenden Eigenschaften von Aluminiumkabeln nicht und erleiden dadurch enorme Verluste. Würden Anwender die Eigenschaften von Aluminiumkabeln hinsichtlich Brandschutz, Zuverlässigkeit und Schutz im Voraus verstehen, würden sie große Verluste erleiden. Solche Verluste könnten jedoch im Voraus vermieden werden.
Entsprechend den Eigenschaften von Aluminiumlegierungskabeln weisen Aluminiumlegierungskabel natürliche Mängel im Brandschutz und Korrosionsschutz auf. Dies zeigt sich in den folgenden acht Aspekten:
1. Korrosionsbeständigkeit, Aluminiumlegierungen der Serie 8000 sind gewöhnlichen Aluminiumlegierungen unterlegen
In Tabelle 1, Anmerkung 4 der Norm GB/T19292.2-2003 heißt es, dass die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen schlechter ist als die von gewöhnlichen Aluminiumlegierungen und schlechter als die von Kupfer. Aluminiumkabel enthalten Magnesium, Kupfer, Zink und Eisen und sind daher anfällig für lokale Korrosion wie Spannungsrisskorrosion, Schichtkorrosion und interkristalline Korrosion. Darüber hinaus gehören Aluminiumlegierungen der 8000er-Serie zu den korrosionsanfälligen Legierungen, und Aluminiumkabel korrodieren leicht. Durch Wärmebehandlung können ungleichmäßige physikalische Verhältnisse entstehen, die leichter korrodieren als Aluminiumkabel. Die derzeit in China verwendeten Aluminiumlegierungen sind im Wesentlichen Aluminiumlegierungen der 8000er-Serie.
2. Die Temperaturbeständigkeit von Aluminiumlegierungen unterscheidet sich stark von der von Kupfer.
Der Schmelzpunkt von Kupfer liegt bei 1080 und der von Aluminium und Aluminiumlegierungen bei 660, daher sind Kupferleiter die bessere Wahl für feuerfeste Kabel. Mittlerweile behaupten einige Hersteller von Aluminiumlegierungskabeln, sie könnten feuerfeste Aluminiumlegierungskabel herstellen und die entsprechenden nationalen Normtests bestehen, aber in dieser Hinsicht gibt es keinen Unterschied zwischen Aluminiumlegierungskabeln und Aluminiumkabeln. Wenn die Temperatur im Brandherd (siehe oben) höher ist als der Schmelzpunkt der Aluminiumlegierung und des Aluminiumkabels, schmelzen die Kabel innerhalb kürzester Zeit und verlieren ihre Leitfähigkeit, unabhängig von den Isolierungsmaßnahmen, die sie ergreifen. Deshalb sollten Aluminium und Aluminiumlegierungen nicht als feuerfeste Kabelleiter oder in dicht besiedelten städtischen Verteilungsnetzen, Gebäuden, Fabriken und Bergwerken verwendet werden.
3. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminiumlegierungen ist viel höher als der von Kupfer, und der von AA8030-Aluminiumlegierungen ist sogar höher als der von gewöhnlichen Aluminiumlegierungen.
Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium deutlich höher ist als der von Kupfer. Die Aluminiumlegierungen AA1000 und AA1350 haben sich leicht verbessert, während AA8030 sogar noch höher liegt als Aluminium. Ein hoher Wärmeausdehnungskoeffizient führt zu schlechtem Kontakt und einem Teufelskreis der Leiter nach thermischer Ausdehnung und Kontraktion. Allerdings gibt es in der Stromversorgung immer wieder Höhen und Tiefen, die die Leistung des Kabels stark auf die Probe stellen.
4. Aluminiumlegierung löst das Problem der Aluminiumoxidation nicht
Aluminiumlegierungen oder Aluminiumlegierungen, die der Atmosphäre ausgesetzt sind, bilden schnell einen harten, haftenden, aber zerbrechlichen Film mit einer Dicke von etwa 10 nm und hohem Widerstand. Seine Härte und Bindungskraft erschweren die Bildung leitfähiger Kontakte. Aus diesem Grund muss die Oxidschicht auf der Oberfläche von Aluminium und Aluminiumlegierungen vor der Installation entfernt werden. Auch Kupferoberflächen oxidieren, die Oxidschicht ist jedoch weich und zerbricht leicht in Halbleiter, wodurch Metall-Metall-Kontakte entstehen.
5. Kabel aus Aluminiumlegierungen weisen eine verbesserte Spannungsrelaxation und Kriechfestigkeit auf, jedoch weit weniger als Kupferkabel.
Die Kriechfestigkeit von Aluminiumlegierungen kann durch die Zugabe bestimmter Elemente verbessert werden. Im Vergleich zu Aluminiumlegierungen ist der Verbesserungsgrad jedoch sehr begrenzt und es besteht immer noch ein großer Unterschied zu Kupfer. Ob Aluminiumkabel die Kriechfestigkeit tatsächlich verbessern können, hängt eng mit der Technologie und dem Qualitätsniveau des jeweiligen Unternehmens zusammen. Diese Unsicherheit stellt einen Risikofaktor dar. Ohne eine strenge Kontrolle ausgereifter Technologie kann die Verbesserung der Kriechfestigkeit von Aluminiumkabeln nicht garantiert werden.
6. Aluminiumlegierungskabel lösen das Zuverlässigkeitsproblem der Aluminiumverbindung nicht
Es gibt fünf Faktoren, die die Zuverlässigkeit von Aluminiumverbindungen beeinflussen. Aluminiumlegierungen haben lediglich einen Punkt verbessert, das Problem der Aluminiumverbindungen jedoch nicht gelöst.
Bei der Verbindung von Aluminiumlegierungen treten fünf Probleme auf. Lediglich die Kriechfestigkeit und Spannungsrelaxation der Aluminiumlegierung der 8000er-Serie wurden verbessert, andere Aspekte hingegen nicht. Daher stellt das Verbindungsproblem weiterhin ein erhebliches Qualitätsproblem dar. Aluminiumlegierungen sind ebenfalls eine Aluminiumart und kein neues Material. Solange die Unterschiede zwischen den Grundeigenschaften von Aluminium und Kupfer nicht behoben werden, können Aluminiumlegierungen Kupfer nicht ersetzen.
7. Die geringe Kriechfestigkeit von inländischen Aluminiumlegierungen aufgrund inkonsistenter Qualitätskontrolle (Legierungszusammensetzung)
Nach POWERTECH-Tests in Kanada ist die Zusammensetzung der heimischen Aluminiumlegierung instabil. Der Si-Gehalt nordamerikanischer Aluminiumlegierungskabel unterscheidet sich weniger als 5 %, während er in heimischen Aluminiumlegierungen 68 % beträgt. Si ist ein wichtiges Element, das die Kriechfestigkeit beeinflusst. Das bedeutet, dass die Kriechfestigkeit heimischer Aluminiumlegierungskabel technologisch noch nicht ausgereift ist.
8. Die Kabelverbindungstechnologie aus Aluminiumlegierung ist komplex und birgt leicht versteckte Gefahren.
Kabelverbindungen aus Aluminiumlegierungen erfordern drei zusätzliche Prozesse als Kupferkabelverbindungen. Die effektive Entfernung der Oxidschicht und die Beschichtung mit Antioxidantien sind entscheidend. Die inländischen Baustandards und Qualitätsanforderungen sind unterschiedlich, was versteckte Gefahren birgt. Da es in China zudem kein strenges gesetzliches Haftungsausgleichssystem gibt, müssen die endgültigen Schadensfolgen in der Praxis grundsätzlich von den Nutzern selbst getragen werden.
Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren gibt es für Aluminiumlegierungskabel keinen einheitlichen Standard für den Sperrstrom. Anschlussklemmen werden nicht durchgelassen, der kapazitive Strom steigt an, der Verlegeabstand von Aluminiumlegierungskabeln wird aufgrund der Querschnittsvergrößerung kleiner oder nicht ausreichend, die Konstruktionsschwierigkeiten werden durch die Vergrößerung des Kabelquerschnitts, die Anpassung des Kabelgrabenraums und den rapiden Anstieg der Wartungs- und Risikokosten verursacht. Eine Reihe von beruflichen Problemen, wie die steigenden Lebenszykluskosten und das Fehlen von Standards für Konstrukteure, wie z. B. unsachgemäße Handhabung oder vorsätzliche Vernachlässigung eines dieser Punkte, reichen aus, um den Benutzern schwere und irreparable Verluste und Unfälle zu bescheren.
Veröffentlichungszeit: 20. April 2017