CC BY
25
ВОПРОС - ОТВЕТ
ВОПРОС:
В советские годы алюминий активно использовался при монтаже электрических сетей. В последние годы при реконструкции зданий и сооружений различного назначения алюминиевые провода постепенно заменяются на медные. Считается, что причиной такой замены является высокая хрупкость алюминия при изгибах, низкая механическая прочность при разрыве, а также его способность окисляться на воздухе с образованием защитной пленки, обладающей большим электрическим сопротивлением. Почему же в настоящее время медные проводники предпочтительнее алюминиевыхи во всех ли случаях следует выполнять такую замену?
Машиностроение
(9 %)
Фольга и упаковка (16%)
Энергетика (131
Потребительские товары (5 %)
Строительство
(25 %)
Потребление алюминия по отраслям
Прочее
(5%)
Транспорт (27 %)
ОТВЕТ*:
С каждым годом границы потребления алюминия в различных отраслях промышленности расширяются. Это объясняется тенденцией применения для конструирования современных зданий и сооружений более дешевых, надежных и легких материалов. Согласно статистике по потреблению алюминия в России второе место занимает такая отрасль, как строительство (см. рисунок). Помимо использования алюминия в качестве строительного материала, анализируется экономическая целесообразность применения этого металла в качестве электропроводки в жилых и общественных зданиях.
Правила устройства электроустановок(ПУЭ) [1] разрешают применять алюминиевую проводку только большого сечения (не менее 16 мм2), что в значительной мере затрудняет ее прокладку и монтаж. В то же время алюминиевые провода обладают меньшим весом и более низкой ценой по сравнению с медными, поэтому их применение в качестве кабельной продукции создает определенные перспективы.
В связи с высокой пожарной опасностью алюминиевых проводов и низкой прочностью Минэнерго России рассматривает возможность применения инновационных алюминиевых сплавов для производства современной кабельной продукции при соблюдении определенных условий [2]. Для этого необходимо научное обоснование применения такой продукции с проведением ряда экспериментов и последующим заключением профильных экспертных организаций, таких как ВНИИКП, ВНИИПО и т. п.
Подготовлен проект приказа Минэнерго России "О внесении изменений в Правила устройства электроустановок в части использования кабельно-про-водниковой продукции из алюминиевых сплавов" [3]
* Окончание (часть 2). Начало см. в журнале "Пожаро-взрывобезопасность" № 6 за 2017 г.
взамен п. 7.1.34 ПУЭ [1]. В настоящее время текст данного документа [3] под рабочим названием "Правила безопасности энергопринимающих установок. Особенности выполнения электропроводки в зданиях с токопроводящими медными жилами или жилами из алюминиевых сплавов", представленный на сайте федерального портала проектов нормативных правовых актов (http://regulation.gov.ru/pro-]ейэ#пра=49614), проходит стадию общественного обсуждения.
В прил. 2 к Правилам [3] определены минимальные сечения медных проводников и проводников из алюминиевых сплавов для прокладки электропроводки в жилых зданиях (табл. 1). Минимальные сечения для медных проводов, указанных в прил. 2 Правил [3], аналогичны сечениям, приведенным в п. 7.1.34 [1].
В Правилах [3] также указано, что в качестве проводников должны использоваться сплавы электротехнического назначения серии 8000. Данная серия алюминиевых сплавов впервые появилась в США в 70-е годы. Первый сплав получил название '^аЫоу" и был зарегистрирован под номером 8030. Он обладает улучшенными прочностными свойствами при сохранении высокой пластичности. Такие показатели достигнуты за счет увеличенного содержания
Таблица 1. Наименьшие допустимые сечения кабелей и проводов электрических сетей в жилых зданиях
Вид линий Наименьшее сечение, мм2, кабелей и проводов
с медными жилами с жилами из сплава алюминия
Линии групповых сетей 1,5 2,5
Линии от этажных до квартирных щитов и к расчетному счетчику 2,5 4,0
Линии распределительной сети (стояки) для питания квартир 4,0 6,0
76
!ББМ 2587-6201 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ/ НРЕЛШ ЕХРШБЮИ БЛРЕТУ 2017 ТОМ 26 №7
ВОПРОС - ОТВЕТ
Таблица 2. Требования к химическому составу алюминиевых сплавов серии 8000
Содержание компонента, % от общей массы сплава
Сплав Алюминий Кремний Железо Медь Магний Цинк Бор Прочие
Каждый Всего
8017 0,10 0,55-0,8 0,10-0,20 0,01-0,05 0,05 0,04 0,03А 0,10
8030 0,10 0,30-0,8 0,15-0,30 0,05 0,05 0,001-0,04 0,03 0,10
8076 Остаток 0,10 0,6-0,9 0,04 0,08-0,22 0,05 0,04 0,03 0,10
8130 0,15B 0,40-1,0B 0,05-0,15 - 0,10 - 0,03 0,10
8176 0,03-0,15 0,40-1,0 - - 0,10 - 0,05C 0,15
8177 0,10 0,25-0,45 0,04 0,04-0,12 0,05 0,04 0,03 0,10
А Литий максимум 0,003 %. в Кремний и железо максимум 1,0 %. с Галлий максимум 0,03 %.
железа (до 0,8 %) и меди (до 0,3 %). Железо исключает склонность алюминия к повышенной текучести (ползучести) и обеспечивает высокую прочность после термической обработки (отжиг), а медь улучшает прочностные свойства сплава при повышенных температурах.
Кроме алюминиевого сплава 8030, разработаны и могут использоваться в качестве электрических проводников иные сплавы серии 8000, которые представлены в американском стандарте АБТМ В 800 (2015) [4]. В нем насчитывается шесть сплавов различного состава (табл. 2), из которых допускается изготавливать проводники с сечением жил от 2 до 107 мм2.
Алюминиевые сплавы серии 8000 представлены и в европейском стандарте ЕМ 573-3 [5], который принят в качестве национального стандарта многими странами Евросоюза. Согласно этому стандарту [5] для изготовления электропроводки могут использоваться не все виды сплавов серии 8000, а только марок 8030 и 8176 (см. табл. А.8, прил. А [5]).
Из представленной выше информации можно сделать вывод о том, что, наряду с медными проводниками, зарубежные страны активно внедряют в электромонтажную практику проводники из алюминиевых сплавов серии 8000, которые обладают большей прочностью и эластичностью по сравнению с используемыми в России (международное обозначение 1350, 1370 и др.).
Так как алюминиевые сплавы серии 8000 окисляются практически так же, как чистый алюминий, проблема надежности и пожарной безопасности контактных соединений на сегодняшний день остается по-прежнему актуальной.
В связи с этим объединенная компания "РУСАЛ" совместно с ВНИИКП и ФГБУ ВНИИПО МЧС России занимается анализом и испытаниями различных контактных соединений для алюминиевых проводни-
ков. По результатам исследований будет определена возможность безопасного использования таких соединений на практике при монтаже проводников в зданиях и сооружениях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). — 6-е изд. — М.: Энергоатомиздат, 1986.
2. Российская газета № 33(6901) от 17.02.2016. URL: https://rg.ru/2016/02/16/aliuminievaia-elektroprovodka-vernetsia-v-stroitelstvo.html (дата обращения: 20.06.2017).
3. Правила безопасности энергопринимающихустановок. Особенности выполнения электропроводки в зданиях стокопроводящими медными жилами или жилами из алюминиевых сплавов (проект) / Подготовлен Минэнерго России 21.10.2016. URL: http://www.garant.ru/ products/ipo/prime/doc/56587441/ (дата обращения: 20.06.2017).
4. ASTM B800-05. Standard Specification for8000 Series Aluminum Alloy Wire for Electrical Purposes — Annealed and Intermediate Tempers (Стандарт по спецификации электрических проводов из алюминиевого сплава 8000 серии обожженных и промежуточной закалки). — American Society for Testing and Materials. Current edition Oct. 1, 2015.
5. DIN EN 573-3:2013. Aluminium and aluminium alloys — Chemical composition and form of wrought products. Part3: Chemical composition and form of products, German version (Алюминий и алюминиевые сплавы —Химический состав и форма выделанных продуктов. Часть 3: Химический состав и форма продуктов, Немецкая версия). — American Society for Testing and Materials. Current edition Dec. 1, 2013.
Ответ подготовили сотрудники кафедры специальной электротехники, автоматизированных систем и связи Академии ГПС МЧС России: канд. техн. наук, профессор, академик НАНПБ В. Н. ЧЕРКАСОВ; старший преподаватель А. С. ХАРЛАМЕНКОВ (e-mail: [email protected])
ISSN 2587-6201 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ/FIRE AND EXPLOSION SAFETY 2017 TOM 26 №7
77
