在電纜原材料銅價格居高不下,電纜生產(chǎn)企業(yè)利潤率急劇下滑的今天,同樣作為電纜原材料的鋁價遠低于銅價,因此“以鋁節(jié)銅”話題一直被吵的火熱,那么新型鋁合金電纜性能會達到要求嗎?

在此,以市面上比較成熟而普遍的銅包鋁電力電纜和電氣裝備用電線電纜為例進行對比。

a)直流電阻率:銅包鋁線的電阻率比純銅線大,約為純銅線的1.5倍,在阻值相同時(截面積比銅大),銅包鋁線重量約為純銅線的1/2。根據(jù)集膚效應(yīng)計算,在50MHz以上高頻時,與相同截面的銅導(dǎo)體相比,其電阻率相等。在50Hz頻率的電力電纜的使用中,其銅導(dǎo)體的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)在150mm2以上就逐漸顯得突出,同時由于工礦企業(yè)設(shè)備動力(如高頻爐、大功率電機等)起動、運行時的故障,產(chǎn)生高次諧波電流的能源會注入到供電系統(tǒng)中,在系統(tǒng)的阻抗上產(chǎn)生相應(yīng)頻率的高次諧波電壓,致使電壓的波形發(fā)生畸變,增加供電系統(tǒng)的損耗,使導(dǎo)體發(fā)熱增加。

此外,電纜使諧波放大,在接頭處產(chǎn)生過電壓而損壞電纜頭。采用銅包鋁導(dǎo)體會起到降低高次諧波產(chǎn)生的交流阻抗(電阻)的作用。在其他使用場合,通過采取提高銅包鋁單絲中銅的體積和相應(yīng)的工藝措施,使銅包鋁導(dǎo)體在現(xiàn)有同規(guī)格導(dǎo)體的外徑尺寸上限內(nèi),滿足導(dǎo)體直流電阻要求。

b)采用銅包鋁導(dǎo)體可滿足目前延續(xù)多年的電線電纜在產(chǎn)品選型、設(shè)計、使用、安裝等方面的習(xí)慣,還對電纜的接線端子緊壓、錫焊接有利。

c)降低交流電阻:交流電阻是電流載流量的主要依據(jù),根據(jù)集膚效應(yīng)的原理,單根導(dǎo)線的表面,其單位面積通過的電流比導(dǎo)線的圓心單位面積通過的電流要大。也就是說,大截面導(dǎo)體的圓心在相同導(dǎo)體組成的圓面積內(nèi),圓心比圓周通過的電流要小,所以把圓心導(dǎo)體與圓周導(dǎo)體用不同的金屬組成是最合理、最經(jīng)濟的。

此外,影響交流電阻指標(biāo)除直流電阻、集膚效應(yīng)外,還有鄰近效應(yīng),與相同直流電阻的銅導(dǎo)體相比,應(yīng)采用截面放大的銅包鋁導(dǎo)體,在單根導(dǎo)體內(nèi),鋁在圓心,銅在外圓;放大后的銅包鋁導(dǎo)體由于導(dǎo)體總截面增加一部分,因此也增加了導(dǎo)體的表面積,改善了電纜的散熱條件,增加了散熱面積,而鋁的導(dǎo)熱系數(shù)與銅相近,在同等的材料成本條件下,交流電阻的指標(biāo)要經(jīng)濟得多。

d)具有良好的耐腐蝕性:鋁比銅易腐蝕,但由于銅包鋁材料已經(jīng)完全冶金化,鋁完全被銅所包覆,不會被水、空氣接觸,完全達到和銅一樣的性能。對于鋁導(dǎo)體,特別是沿海地區(qū),大氣中鹽霧所含有的氯離子會凝聚在鋁的表面,易在表面的雜質(zhì)和缺陷周圍引起局部腐蝕,形成孔洞、裂紋和微電池,加劇鋁導(dǎo)體的腐蝕。

e)成本低,重量輕:與相同技術(shù)指標(biāo)的銅芯電線相比,銅包鋁導(dǎo)體電纜可節(jié)約成本40%以上。銅包鋁線的比重僅為純銅線的37%-40%,在線徑、重量相等的情況下,其長度是純銅線的2.5倍。

f)良好的焊接性:銅包鋁線由于其表面同心包覆了一層純銅,因此具有跟純銅線一樣的可焊性,方便生產(chǎn)。

通過以上性能對比,可見,“以鋁節(jié)銅”將更加卓有成效,趨勢明顯,日后隨著“以鋁節(jié)銅”事業(yè)的推進,"銅鋁之爭"有望決出勝負(fù),"以鋁節(jié)銅"將成纜業(yè)發(fā)展的大趨勢,同時國內(nèi)電纜產(chǎn)品將有望實現(xiàn)產(chǎn)品價格低且性能穩(wěn)定的合格產(chǎn)品的目標(biāo),加強我國纜業(yè)在國際上的競爭力,從而擺脫“不合格產(chǎn)品”這個惡名。