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"铜铝相争"谁胜谁负

  在电缆原材料铜价格居高不下,电缆生产企业利润率急剧下滑的今天,同样作为电缆原材料的铝价远低于铜价,因此“以铝节铜”话题一直被吵的火热,那么新型铝合金电缆性能会达到要求吗?
  在此,以市面上比较成熟而普遍的铜包铝电力电缆和电气装备用电线电缆为例进行对比。
  a)直流电阻率:铜包铝线的电阻率比纯铜线大,约为纯铜线的1.5倍,在阻值相同时(截面积比铜大),铜包铝线重量约为纯铜线的1/2。根据集肤效应计算,在50MHz以上高频时,与相同截面的铜导体相比,其电阻率相等。在50Hz频率的电力电缆的使用中,其铜导体的集肤效应和邻近效应在150mm2以上就逐渐显得突出,同时由于工矿企业设备动力(如高频炉、大功率电机等)起动、运行时的故障,产生高次谐波电流的能源会注入到供电系统中,在系统的阻抗上产生相应频率的高次谐波电压,致使电压的波形发生畸变,增加供电系统的损耗,使导体发热增加。
  此外,电缆使谐波放大,在接头处产生过电压而损坏电缆头。采用铜包铝导体会起到降低高次谐波产生的交流阻抗(电阻)的作用。在其他使用场合,通过采取提高铜包铝单丝中铜的体积和相应的工艺措施,使铜包铝导体在现有同规格导体的外径尺寸上限内,满足导体直流电阻要求。
  b)采用铜包铝导体可满足目前延续多年的电线电缆在产品选型、设计、使用、安装等方面的习惯,还对电缆的接线端子紧压、锡焊接有利。
  c)降低交流电阻:交流电阻是电流载流量的主要依据,根据集肤效应的原理,单根导线的表面,其单位面积通过的电流比导线的圆心单位面积通过的电流要大。也就是说,大截面导体的圆心在相同导体组成的圆面积内,圆心比圆周通过的电流要小,所以把圆心导体与圆周导体用不同的金属组成是最合理、最经济的。
  此外,影响交流电阻指标除直流电阻、集肤效应外,还有邻近效应,与相同直流电阻的铜导体相比,应采用截面放大的铜包铝导体,在单根导体内,铝在圆心,铜在外圆;放大后的铜包铝导体由于导体总截面增加一部分,因此也增加了导体的表面积,改善了电缆的散热条件,增加了散热面积,而铝的导热系数与铜相近,在同等的材料成本条件下,交流电阻的指标要经济得多。
  d)具有良好的耐腐蚀性:铝比铜易腐蚀,但由于铜包铝材料已经完全冶金化,铝完全被铜所包覆,不会被水、空气接触,完全达到和铜一样的性能。对于铝导体,特别是沿海地区,大气中盐雾所含有的氯离子会凝聚在铝的表面,易在表面的杂质和缺陷周围引起局部腐蚀,形成孔洞、裂纹和微电池,加剧铝导体的腐蚀。
  e)成本低,重量轻:与相同技术指标的铜芯电线相比,铜包铝导体电缆可节约成本40%以上。铜包铝线的比重仅为纯铜线的37%-40%,在线径、重量相等的情况下,其长度是纯铜线的2.5倍。
  f)良好的焊接性:铜包铝线由于其表面同心包覆了一层纯铜,因此具有跟纯铜线一样的可焊性,方便生产。
  通过以上性能对比,可见,“以铝节铜”将更加卓有成效,趋势明显,日后随着“以铝节铜”事业的推进,"铜铝之争"有望决出胜负,"以铝节铜"将成缆业发展的大趋势,同时国内电缆产品将有望实现产品价格低且性能稳定的合格产品的目标,加强我国缆业在国际上的竞争力,从而摆脱“不合格产品”这个恶名。

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