铜电缆和铜包铝电缆对比分析.docVIP

铜电缆和铜包铝电缆对比分析 纵观世界“以铝节铜”的历史，根据各国的国情、科技的进步，各国有所不同，走走停停甚至出现反复，但总体是渐进式向前发展的，因此“以铝节铜”的前景大体上是明朗的。目前，中国电缆工业年产值已突破9 000 亿元大关，成为机械行业中仅次于汽车制造业的第二大产业，同时也极大带动了铜、铝等重要原材料产业和上、下游相关产业的快速发展，在国民经济发展中具有十分重要的作用。电线电缆产业发展的成就令人瞩目，但存在的问题，特别是质量问题不容回避。可以说，当前我国线缆产业集中体现了“中国制造”产业“大而不强”的突出特点。中国电缆工业“以铝节铜”的驱动力来自以下几个方面。 行业年用铜量很大，2011 年行业铜、铝用量分别已达484 万t( 约占全世界铜导体产量的1 /3)和220 万t，而且历来电工用铜都属高品位的99． 95 %和99． 99 % 铜。但我国铜矿藏缺乏，且目前回收废杂铜亦不多，要依靠进口2) 世界性铜价飞涨压缩了线缆产品利润空间。3) 经试用证明，确有取得良好技术经济效果的铝线缆产品。 2011 年中国金属导体“以铝节铜”进展的不完全统计见表1 表1： 2011 年中国金属导体“以铝节铜”进展的不完全统计 类别 导体种类 用量/万t 铜、铝导体总用量中各占的百分比/% 电力电缆类 铜 150． 0 以上 31． 0 以上 铝 22 10 铝合金 3.0 1.4 铜包铝 少量 —— 电气装备线缆类 铜 140.0以上 29.0以上 铝 少量 —— 铝合金 少量 —— 铜包铝 少量 —— 绕组线类 铜 120.0 24.8 铜合金 少量 —— 铜包铝 3.0左右 0.62 铝 5~6（≤10） 2.7 通信线缆类 铜 20.0 4.1 铜包钢 3.0左右 —— 铜包铝 8.0左右 —— 铝合金 10.0左右 4.5左右 光纤 8000多万千米 —— 裸导线类 铜（铜合金） 484.0 —— 铝（铝合金） 220.0 —— 复合双金属 25.3 —— 注: 2011 年中国电缆工业铜、铝导体总用量分别为484 万t 和220 万t 由表可知，铜包铝电缆在电缆行业使用的还不是很多，“以铝节铜”还有很大的发展空间。 一、铜包铝的基本特性 铜包铝线是采用包覆焊接拉拔法, 将铜层均匀而同心地包覆在铝芯线上,并使两者界面上的铜和铝原子实现冶金结合的双金属复合线, 它具有导电性好, 密度小, 柔软, 耐腐蚀, 易焊接, 价格较低等特点。铜包铝线的横截面上铜层面积所占的比例称为铜层体积比。铜包铝线按铜层体积比可分为: a.铜层体积占8%~ 12% 的用10% 表示; b. 铜层体积占13% ~ 17%的用15% 表示。铜包铝线按加工后的状态可分为: a. 保留了拉拔时加工硬化状态的硬态导体; b. 通过退火将加工硬化现象消除的软态导体。不同铜层体积比和不同加工状态的铜包铝线的基本特性及其与纯铜线和纯铝线的比较列于表2。由表2中可见, 铜包铝线的各项物理性能和力学性能介于铜线和铝线两者之间,如铜包铝线的抗拉强度与伸长率介于铜线与铝线之间。在化学性能方面, 铜线的表面抗氧化性能较好; 铝线的表面易于氧化, 形成氧化铝, 增大了导线的接触电阻; 铜包铝线表面的铜层隔断了铝线表面与空气的接触, 因而抗氧化性能较好, 但导线的端面暴露出铜与铝两种金属, 由于两者的电极电位相差很大, 在潮湿的介质中易产生电化学腐蚀, 这是使用时应注意的。 表2 铜包铝线的基本特性及其与铜线和铝线的比较 二、铜包铝的优点特性 1、密度低 对于铜层体积比为15% 的铜包铝线, 其密度为3. 63 gPcm3 , 约为纯铜线密度( 8. 89 gPcm3 ) 的39%, 这就意味着, 在相同质量和直径下, 铜包铝线的长度可达纯铜线的2. 4 倍~ 2. 7 倍, 因而使用铜包铝线可大大降低原材料成本。由于铜包铝线的密度小, 其作为内导体在挤包绝缘时便于采用高物理发泡的绝缘介质, 更容易处于绝缘介质的中心位置, 保证内、外导体同轴, 从而提高信号的传输质量。这种轻型导线材料便于加工, 成缆后便于网络施工, 减轻工作强度。 2、线膨胀系数与铝管外导体相近 电缆的外导体采用铝管时, 若使用纯铜线作内导体, 铜的线膨胀系数为1. 7 ×10^-5/℃ , 而铝的线膨胀系数为2. 4×10^-5/℃ 。当环境温度发生变化时, 由于两者的线膨胀系数不同, 电缆接头易产生芯线伸缩现象。当使用铜包铝线作内导体时, 由于其线膨胀系数为( 2. 19~ 2. 22) ×10^-5/℃, 与外导体铝管相近, 就可降低因温度变化产生电缆连接故障的概