近年來我國的風力發(fā)電事業(yè)得到了飛速發(fā)展，風電總裝機量和年度新增裝機量均居世界前列，但由于風電場環(huán)境條件較惡劣，場內(nèi)集電線路的電纜終端、電纜本體等易出現(xiàn)故障，因此不斷采用技術先進和性能可靠的新材料、新工藝來提高集電線路運行質(zhì)量對風電場的安全穩(wěn)定運行是十分必要的。

電力電纜是風電場集電線路的重要組成部分，通常情況下，風電場電纜導體的選擇有鋁芯和銅芯兩種。鋁芯電纜與銅芯電纜各有不足，鋁芯電纜的缺點是柔韌性差，反復折彎易斷裂;穩(wěn)定性較差，易受腐蝕和氧化；電阻率高，比同截面銅芯能耗高，損耗大；延展性差，不便于安裝等。銅芯電纜的缺點是價格高；重量較重；施工及運輸成本高。

基于上述現(xiàn)狀，國內(nèi)電纜廠家開始生產(chǎn)鋁合金電纜，目前國內(nèi)生產(chǎn)鋁合金電纜的企業(yè)已有10余家。事實上，早在1968 年，美國南方電纜公司就發(fā)明了鋁合金電纜，美國和加拿大等國家至今已有了40多年的應用歷史。因此為提高風電場集電線路運行質(zhì)量并降低工程造價，有必要對鋁合金電纜的產(chǎn)品使用進行分析。

鋁合金電纜的特點分析

鋁合金電纜的導體中主要成份有：銅、鐵、硅、鎂、錳、鈦、鉻、鋅、稀土等，其中銅的作用增加了導體在高溫時的電阻穩(wěn)定性；鐵的作用是增加導體的抗蠕變性；鎂的作用是提高導體的抗拉強度；稀土的作用是提高導體的抗腐蝕性能。

一、鋁合金電纜的電氣性能

(一)導電率：鋁合金的導電率介于鋁和銅之間，比銅差，比鋁略優(yōu)。

(二)電纜緊壓特性：鋁合金導體采用分層緊壓絞合技術，導體的緊壓系數(shù)可達到0.93，而銅導體的緊壓系數(shù)一般只有0.80。通過最大極限的緊壓，可以彌補鋁合金導體在體積導電率上的不足，使絞合導體線芯如實體線芯一般，明顯降低了線芯外徑，提高了導電性能，因此載流量相同時，鋁合金電纜代替銅芯電纜后的電纜外徑增加不大。

二、鋁合金電纜的機械性能

(一)高延伸。鋁合金導體退火后的延伸率能達到30%，接近于銅而遠高于鋁。這也表明了鋁合金導體比鋁導體能承受更大的外力。

(二)強柔韌、易彎曲。安裝時鋁合金導體比鋁導體有更小的彎曲半徑，更容易進行接線端子的連接。

(三)抗蠕變性好。鋁合金中的合金元素經(jīng)過特殊的工藝處理，抗蠕變性與壓緊性有了很大提高，當導體遇到冷流、過載過熱等極端情況時，也能保證穩(wěn)定的連接。

三、 鋁合金電纜的耐腐蝕性

鋁合金導體中加入的稀有金屬，在化學性能方面，進一步提高了單純以鋁為導體的金屬材料耐腐蝕性能，減少了不同金屬之間的電位差，電位差越小，腐蝕會越輕。合金材料中的稀土元素能夠起到填補表層缺陷、細化晶粒，消除導體局部腐蝕的作用，同時也帶來鋁的電極電位負移，具有了陽極效應，從而大大提高了耐腐蝕性能。

四、 鋁合金電纜的經(jīng)濟性能

與銅芯電纜相比， 鋁合金電纜的價格優(yōu)勢也比較明顯，同等載流量的鋁合金電纜價格只有銅芯電纜的60% - 70%。另外由于重量較輕，也間接降低了安裝成本。

風電場所采用的35kV高壓電纜，起初為了節(jié)省工程造價，導體優(yōu)先選用鋁芯，在滿足電壓降及修正后的載流量的前提下利用經(jīng)濟電流密度計算合適的電纜截面。

隨著風電場數(shù)量增多和運行時間推移，鋁芯電纜的缺點逐漸顯現(xiàn)出來，主要體現(xiàn)在下列幾個方面：

一、機械強度差，容易折斷。風電場所在地區(qū)環(huán)境比較惡劣，風速較大，電纜上塔后受到的風荷載較大，尤其是電纜終端處由于傘群的影響，該部位的受風面更大，因此更容易出現(xiàn)故障。電纜與導線連接如圖1 所示。

二、抗蠕變性較差。風電場電纜上塔后，當通過導體的電流過大時，鋁導體發(fā)熱發(fā)生蠕變，電纜接頭容易出現(xiàn)松動、變形，導致線路接觸不好，從而引起線路和設備故障事故。

三、電阻率高，損耗大。風電場選擇電纜導體截面，鋁芯截面要比銅芯截面大很多，如電纜截面選擇過大，電纜長度遠超過電纜廠家最大生產(chǎn)盤長時，電纜分段及中間接頭增多，這樣對集電線路的長期運行是不利的。

基于上述原因， 近幾年風電場中電力電纜主要采用銅芯。銅芯電纜可以很好的解決鋁芯電纜的各種問題，但是最近幾年我國對銅材的需求量逐漸上升，銅價也不斷上升，無形中增加了許多工程成本，更是增加了施工現(xiàn)場被盜纜的風險。此外由于銅芯電纜重量較重，對電纜支架的要求也較高。