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銅和鋁合金在電力工程中的應(yīng)用必須持謹(jǐn)慎和科學(xué)態(tài)度
點(diǎn)擊次數(shù)：765 發(fā)布時(shí)間：2016-4-21
銅和鋁合金在電力工程中的應(yīng)用必須持謹(jǐn)慎和科學(xué)態(tài)度
銅是人類zui早使用的金屬，曾創(chuàng)造了人類青銅器時(shí)代的輝煌。銅金屬的特點(diǎn)是：密度8.92g/cm3。熔點(diǎn)1083.℃，沸點(diǎn)2567℃，具有很好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。自從人類進(jìn)入電氣時(shí)代以后，銅一直在電力傳輸中占有主導(dǎo)地位。但是，銅的密度較大，價(jià)格較高，對其的主導(dǎo)地位產(chǎn)生負(fù)面影響。
鋁合金導(dǎo)體，是以金屬鋁為主要成分，通過添加銅、錳、鎂、鈦、鋅、鉻、鐵和硅等元素，經(jīng)過退火等工藝，改善了電工鋁電纜的機(jī)械性能和工藝性能，提高了抗蠕變能力，提高了接頭穩(wěn)定性，但仍比銅遜色。
鋁合金導(dǎo)體的電阻率與鋁相當(dāng)，稍大于電工鋁，約為銅的1.68倍，由于銅芯電纜的電阻率低，在相同截面情況下，銅芯電纜的電壓降較小。但在一般的工程應(yīng)用中，大約是為了達(dá)到相同的載流量，放大截面后，電壓降大約是銅的102%－115%。
如果按銅的導(dǎo)電率是100%，鋁合金的導(dǎo)電率與鋁相當(dāng)，約為61.2%，由于導(dǎo)體的導(dǎo)電能力與截面積成正比，則（8.9/2.7）×（0.612/1）=2，即同樣載流量銅比鋁合金重1倍，另外，鋁合金電纜的截面積是銅電纜的約1.5倍時(shí)，其導(dǎo)電性能才比較接近。作為電纜的導(dǎo)電性能而言，鋁合金電纜明顯不如銅電纜，而且標(biāo)稱截面越大，銅電纜的優(yōu)勢越突出。
根據(jù)《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50217-2007，按照短路熱穩(wěn)定條件計(jì)算電纜導(dǎo)體允許zui小截面，經(jīng)計(jì)算，可得銅電纜熱穩(wěn)定系數(shù)C值為13700，鋁合金電纜值為9000，通過相同的短路電流，并且短路持續(xù)時(shí)間相等時(shí)，鋁合金電纜的截面必須為銅電纜截面的1.52倍。
據(jù)《電網(wǎng)設(shè)備金屬材料監(jiān)督與檢測》一書提供的資料，同為標(biāo)稱120mm²；截面的導(dǎo)體，在20℃時(shí)，銅導(dǎo)體的電阻不大于0.158Ω/km，而鋁合金導(dǎo)體為0.249Ω/km。在電纜強(qiáng)度方面，銅導(dǎo)體也優(yōu)于鋁合金導(dǎo)體，同為標(biāo)稱120mm²；截面的導(dǎo)體，銅電纜的拉斷力為不小于39911N，而鋁合金電纜僅為30146N。通過以上分析，可以看出銅的導(dǎo)電性能和抗拉強(qiáng)度明顯優(yōu)于鋁。
與銅電纜相比，從經(jīng)濟(jì)上看，鋁合金電纜的優(yōu)點(diǎn)是：制造成本較低，安裝、運(yùn)輸成本較低。
同時(shí)，鋁合金電纜的缺點(diǎn)也十分明顯：載流量小，在鋁中加入其它多種合金元素后，導(dǎo)電性能下降，盡管通過工藝控制，可以使導(dǎo)電率接近電工鋁水平，但仍無法略大于電工鋁。體積較大，盡管通過一些工藝的嚴(yán)格控制，來提高緊壓系數(shù)，以減小鋁合金電纜截面的增量，但鋁合金電纜的外徑基本仍是要大于銅電纜的1.2倍。
耐高溫能力弱，鋁的熔融溫度為660℃，而銅可達(dá)1080℃，耐火電纜要求在750℃～1000℃高溫下維持通電，因此鋁合金不能用來制造耐火電纜。
對“以鋁節(jié)銅”幾點(diǎn)看法
與銅電纜相比，鋁合金電纜的主要技術(shù)性能并不占優(yōu)勢，電纜行業(yè)提出“以鋁節(jié)銅”或“以鋁代銅”，甚至“鋁合金比銅節(jié)能等“都是商業(yè)宣傳行為，根據(jù)以上分析可知，此類宣傳並不靠譜。關(guān)鍵還是經(jīng)濟(jì)因素起作用。目前鋁合金電纜造價(jià)大約時(shí)銅的70-80%，利潤空間大，以至于生產(chǎn)廠家一哄而上，品質(zhì)良莠不齊，過度宣傳攻勢此起彼伏。
堅(jiān)持嚴(yán)格的科學(xué)態(tài)度
盡管鋁合金電纜的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，但受技術(shù)性能制約，在城市供電主干線路、大型電廠電站、重污染環(huán)境、不易維修的環(huán)境下，從使用安全出發(fā)，還是應(yīng)該選擇使用銅電纜。
規(guī)范市場秩序，制止盲目發(fā)展
國內(nèi)電線電纜行業(yè)集約化程度不高，生產(chǎn)企業(yè)接近一萬家，技術(shù)和管理水平參差不齊，無序競爭問題突出。鋁合金電纜生產(chǎn)過程的質(zhì)量管理要求較高，對連接器的配套要求較高。如果眾多企業(yè)不顧自身?xiàng)l件，沒有足夠技術(shù)支撐，一哄而起搞鋁合金電纜，必然造成市場秩序混亂，產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，一旦出現(xiàn)安全事故，必定嚴(yán)重影響電纜行業(yè)的聲譽(yù)。
依靠科技創(chuàng)新，完善工藝技術(shù)
與銅電纜相比，國內(nèi)鋁合金電纜的生產(chǎn)和使用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還十分有限，不少深層次的技術(shù)問題還需要進(jìn)一步研究。目前國家尚未發(fā)布鋁合金電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，電纜使用單位更應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把握電纜產(chǎn)品性能和質(zhì)量。