隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)步入開(kāi)展新常態(tài)，鋁合金電纜在電氣商場(chǎng)中占有了一定份額。相關(guān)媒體和企業(yè)提出了在電力電纜領(lǐng)域全面推廣“以鋁代銅”，并冠之以未來(lái)“開(kāi)展方向”，解決銅資源缺少的“戰(zhàn)略舉措”。本文首要對(duì)鋁合金電纜和銅電纜進(jìn)行八個(gè)方面橫向比照，并結(jié)合實(shí)際運(yùn)用狀況，理性審慎地看待銅鋁代替問(wèn)題。
銅鋁礦產(chǎn)資源的實(shí)際比較
我國(guó)銅資源相對(duì)缺少是客觀事實(shí)，但鋁資源其實(shí)并不殷實(shí)。所謂“富鋁缺銅”更是不符合國(guó)情的誤導(dǎo)宣揚(yáng)〔1〕。眾所周知，國(guó)內(nèi)鋁加工職業(yè)因?yàn)楫a(chǎn)能?chē)?yán)峻過(guò)剩，早已列入國(guó)家約束淘汰落后生產(chǎn)序列。國(guó)產(chǎn)鋁土礦石的鋁硅比偏低，氧化鋁生產(chǎn)本錢(qián)偏高。鋁礦的過(guò)度挖掘使國(guó)內(nèi)儲(chǔ)采比僅有6.6年，遠(yuǎn)低于石油工業(yè)10年的儲(chǔ)采比〔2〕，顯著儲(chǔ)量不能滿足經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的需求。但是為保持龐大的鋁業(yè)產(chǎn)能，有必要從海外很多收購(gòu)鋁礦資源，預(yù)計(jì)到“十三五末”鋁礦的海外依存度將到達(dá)60%以上。從長(zhǎng)時(shí)間來(lái)看，客觀上存在鋁資源缺少的系統(tǒng)性危險(xiǎn)。反觀銅作為100%可循環(huán)運(yùn)用的金屬，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)采比尚有16年之久，若能運(yùn)用當(dāng)前外匯儲(chǔ)備和低價(jià)銅礦的優(yōu)勢(shì)，很多收購(gòu)國(guó)外銅礦資源，“藏銅于國(guó)內(nèi)”無(wú)疑更具有杰出戰(zhàn)略意義。
鋁合金電纜與銅電纜的功能比較
鋁合金電纜是在普通鋁的基礎(chǔ)上參加微量元素作為導(dǎo)體的電纜形式，雖然是純鋁電纜升級(jí)版別，但與銅電纜相比仍有顯著的比較下風(fēng)。
（1）鋁合金電纜的導(dǎo)電性較差。
鋁合金電纜導(dǎo)電率只要銅電纜的61%。相同電纜截面下，偏大的電阻必定構(gòu)成線損偏高，下降能源運(yùn)用效率。相同載流量條件下，鋁合金電纜電阻率總是略大于銅電纜（見(jiàn)表1）。以負(fù)荷電流380A，年運(yùn)用小時(shí)數(shù)4500h，運(yùn)轉(zhuǎn)壽數(shù)30年為例，銅電纜截面若選用150mm2，則鋁合金電纜截面需240mm2，兩者的電阻率分別是0.148Ω/km和0.150Ω/km，年能耗為288495kwh/km和292410kwh/km，全壽數(shù)周期內(nèi)兩者能耗差為117450kwh/km〔3〕。顯著全壽數(shù)周期內(nèi)鋁合金電纜的損耗偏大，違背國(guó)家“節(jié)能減排”的開(kāi)展方向。
表1 三種電纜電阻率比照
電纜類(lèi)型
功能參數(shù)
8000系鋁合金鋁芯
銅芯
導(dǎo)電功能
R態(tài)電阻率
≤n?Ω?m
28.264
27.59
17.241
Y態(tài)電阻率
≤n?Ω?m
28.976
28.264
17.241
R態(tài)電阻率
≥IACS
61%
62.5%
100%
Y態(tài)電阻率
≥IACS
59.5%
61%
97%
（2）鋁合金電纜載流量偏低。
城市電網(wǎng)供電牢靠性要求到達(dá)99.99%，核心區(qū)需到達(dá)99.999%的更高水平。因?yàn)槌鞘须娎|網(wǎng)選用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，毛病狀況下短時(shí)間內(nèi)保護(hù)動(dòng)作，迅速將負(fù)荷切轉(zhuǎn)至對(duì)側(cè)線路，保證不間斷用戶(hù)供電。但要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)高牢靠性，完善的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、優(yōu)秀的設(shè)備和線路都是必不可少的。電網(wǎng)中的供電線路有必要具有較高的載流量，除本身負(fù)荷外還能承擔(dān)臨時(shí)切換負(fù)荷。平等截面的銅芯電纜比鋁合金電纜的載流量高出30%以上，顯著更能滿足城市供電牢靠性的要求。
（3）鋁合金電纜機(jī)械抗拉強(qiáng)度低。
鋁合金電纜的抗拉強(qiáng)度只要銅電纜的46%，答應(yīng)牽引力比銅電纜低60%（見(jiàn)表2）。城市配電網(wǎng)很多選用電纜環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，規(guī)劃設(shè)計(jì)上考慮盡量減少電纜中心接頭的運(yùn)用。實(shí)際運(yùn)用中，單根銅電纜敷設(shè)長(zhǎng)度一般在600~800米區(qū)間。考慮在平等載流量條件下，單根普鋁電纜的敷設(shè)長(zhǎng)度僅為500米。考慮牽引力的影響，單根鋁合金電纜的敷設(shè)長(zhǎng)度只要350米。顯著抗拉強(qiáng)度偏低必定導(dǎo)致單次牽引電纜的長(zhǎng)度受限，需額定添加很多中心接頭，添加后續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)危險(xiǎn)。
表2 三種電纜機(jī)械功能比照
電纜類(lèi)型
功能參數(shù)
8000系鋁合金
鋁芯
銅芯
抗拉強(qiáng)度
規(guī)范值
≥Mpa
98~159
125~205
220~270
典型值
≥Mpa
110
160
240
最大答應(yīng)牽引強(qiáng)度
≥Mpa
28
40
70
（4）鋁合金電纜耐腐蝕功能弱。
電纜導(dǎo)體的腐蝕首要是金屬電化學(xué)腐蝕，即在金屬表面發(fā)作原電池或雜散電流攪擾引起的電解電池作用。鋁合金電纜在生產(chǎn)工藝中為了改進(jìn)抗蠕變功能參加了鎂、銅、鋅、硅等元素，并添加熱處理工序。因?yàn)殡娎|運(yùn)轉(zhuǎn)工況雜亂，在含有電解質(zhì)的環(huán)境中，電極電位更低的鋁與其他參加的金屬元素存在電極差，然后構(gòu)成電流通路，發(fā)作孔蝕和裂隙腐蝕等電化學(xué)現(xiàn)象。鋁合金電纜熱處理工藝還簡(jiǎn)單構(gòu)成導(dǎo)體表面物理狀態(tài)不均勻，添加電化學(xué)腐蝕的或許，繼而發(fā)作應(yīng)力腐蝕裂紋和晶間腐蝕。
（5）鋁合金電纜耐高溫功能差。
銅的熔融點(diǎn)為1080℃，而鋁的熔融點(diǎn)僅為660℃，顯著銅導(dǎo)體是耐火電纜更好的挑選。火災(zāi)狀況下，中心環(huán)境溫度可上升到750℃以上，電纜有必要可以保持通電的基本功能以構(gòu)筑生命保證線。顯著當(dāng)火場(chǎng)溫度高于鋁合金和鋁的熔融點(diǎn)后，無(wú)論采取何種隔熱措施，電纜導(dǎo)體都會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)作融化，損失導(dǎo)電功能，然后嚴(yán)峻影響火場(chǎng)人員安全分散。
（6）鋁合金電纜接頭毛病危險(xiǎn)高。
電纜運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)標(biāo)明，80%毛病均發(fā)作在接頭部位。銅具有鋁和鋁合金無(wú)法比擬的優(yōu)越性。銅接頭氧化生成的氧化銅是優(yōu)秀導(dǎo)體，仍可以保證接頭和端子的電氣銜接功能。鋁和鋁合金接頭發(fā)作氧化生成的氧化鋁是絕緣體，質(zhì)地堅(jiān)固、粘結(jié)力強(qiáng)的特性使其難以構(gòu)成良好的導(dǎo)電觸點(diǎn)，易構(gòu)成觸點(diǎn)發(fā)熱。電氣設(shè)備終端多選用的是銅制接頭，運(yùn)用鋁合金電纜就會(huì)構(gòu)成銅鋁銜接。鋁合金的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)高于銅。因?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)一直存在峰谷差，當(dāng)負(fù)荷發(fā)作顯著改變時(shí)，溫度快速改變，觸摸區(qū)呈現(xiàn)較大的側(cè)向運(yùn)動(dòng)，切斷了金屬觸點(diǎn)的有用銜接，增大觸摸阻抗，導(dǎo)致銜接處溫度上升。冷卻時(shí)再次發(fā)作熱應(yīng)力改變，進(jìn)一步構(gòu)成界面剪切作用。在長(zhǎng)時(shí)間冷熱重復(fù)作用下，當(dāng)熱應(yīng)力大于鋁的屈服力時(shí)，就會(huì)在觸摸區(qū)內(nèi)構(gòu)成不可逆的塑性變形，加快接頭處的損耗程度，直至最終呈現(xiàn)銜接毛病。鋁合金導(dǎo)體在熱脹冷縮后更簡(jiǎn)單產(chǎn)生觸摸不良的現(xiàn)象，觸摸區(qū)的惡性循環(huán)又對(duì)接頭安全運(yùn)轉(zhuǎn)構(gòu)成巨大檢測(cè)。
（7）鋁合金電纜占用通道資源多。
在附近能耗條件下，鋁合金電纜截面需大于銅電纜兩個(gè)規(guī)格以上，才能到達(dá)附近的載流量（見(jiàn)表3）。但是增大的導(dǎo)體截面對(duì)電纜敷設(shè)和電纜通道結(jié)構(gòu)尺度都帶來(lái)嚴(yán)峻影響。電纜通道資源是城市電纜網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。受城市道路規(guī)劃和交通安排的影響，大多數(shù)電纜選用排管和拉管方法敷設(shè)。選用鋁合金電纜進(jìn)行排管內(nèi)敷設(shè)，則排管孔徑有必要擴(kuò)大到敷設(shè)銅電纜孔徑的1.6倍以上〔4〕，顯著添加了電纜土建工程建設(shè)本錢(qián)。一起擴(kuò)大的土建規(guī)劃添加了占地，在城市地下資源日益緊張的條件下，顯著并不具有可行性。
表3銅、鋁合金電纜能耗比
銅纜截面(mm2)
電壓降（%/A*km,
cosΦ=0.8）
鋁合金電纜截面(mm2)
電壓降（%/A*km,
cosΦ=0.8）
壓降比（鋁合金/銅）(%)
截面比（鋁合金/銅）(%)
35
0.249
50
0.276
110.84
1.43
50
0.18
70
0.203
112.78
1.40
70
0.134
120
0.126
94.03
1.71
95
0.105
150
0.105
100.00
1.58
120
0.087
185
0.089
102.30
1.54
150
0.074
240
0.074
100.00
1.60
185
0.064
300
0.063
98.44
1.62
240
0.054
400
0.052
96.30
1.67
（8）鋁合金導(dǎo)體裝置工藝要求高。
裝置鋁合金電纜需求運(yùn)用特殊工具，不同廠家接頭甚至需求裝備不同工具，無(wú)疑添加施工裝置本錢(qián)。鋁合金電纜裝置程序雜亂,一般分為剝離絕緣層、去除導(dǎo)體氧化層、涂覆抗氧化劑、刺進(jìn)端子、壓接成型、擦除剩余抗氧化劑等6個(gè)首要步驟。不正確的裝置簡(jiǎn)單導(dǎo)致接頭觸摸電阻過(guò)大，異常溫升直至發(fā)作電纜毛病。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在的電纜施工力氣參差不齊，現(xiàn)場(chǎng)管理水平也落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。相比較而言，銅電纜運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)豐富，具有更好的機(jī)械功能和裝置容錯(cuò)性，施工工藝比較簡(jiǎn)化，更適合現(xiàn)階段的實(shí)際狀況和開(kāi)展水平。
綜上所述，鋁合金電纜是一種出資危險(xiǎn)大、商場(chǎng)空間有限、對(duì)用戶(hù)安全牢靠性保證度低的產(chǎn)品，相對(duì)鋁電纜僅是在抗蠕變功能方面有局部改進(jìn)，卻不能對(duì)鋁電纜的其他缺乏方面供給有用的解決方案。通過(guò)上述比照分析，鋁合金電纜并不適合在中壓系統(tǒng)和城市配電網(wǎng)推廣運(yùn)用。 | 
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