銅包鋁電纜

對于機電安裝行業(yè)，電線電纜在機電安裝工程中占據(jù)了重要的地位，作為其主要原材料的銅，占了電纜產品總成本的70%~80%，銅電纜的價格隨著銅價的上漲而急劇增長，對投資方和施工方在工程造價控制方面帶來極大的困難，為此，銅包鋁電纜研究和應用迅速增長。

銅包鋁線纜是指以鋁芯線代替銅成為線纜主體，外面包一定比例的銅層的電線電纜。銅包鋁電纜就其用途來分，基本可分為兩類：一類是信號或通訊用途的銅包鋁電纜，另一類是供電用的銅包鋁電纜。就其特性，將銅包鋁和純銅電纜進行以下的比較。

一、銅包鋁通訊電纜

機械特性。純銅導體強度、伸長率比銅包鋁導體大，也就是說純銅在機械性能方面比銅包鋁好。從電纜設計的角度來看，純銅導體比銅包鋁導體機械強度好的優(yōu)點，在實際應用過程中不一定需要。銅包鋁導體比純銅輕很多，因此銅包鋁的電纜在整體重量上比純銅導體電纜要輕，這樣會給電纜的運輸和電纜的架設施工帶來方便。另外銅包鋁比純銅軟一點，用銅包鋁導體生產的電纜在柔軟性方面比純銅的電纜好一點。

電氣性能。因為鋁的導電性比銅差，使得銅包鋁導體的直流電阻比純銅導體大，這點有無影響主要看電纜是否會被用來供電，如給放大器提供電源，如果被用來供電的話，銅包鋁導體將會導致額外的電力消耗，電壓降低較多。當頻率超過5MHz時，此時的交流電阻衰減在這兩種不同的導體下沒有明顯的區(qū)別。當然，這主要是因為高頻電流的集膚效應，頻率越高，電流的流動就越接近導體表面，在銅包鋁導體的表面實際上純銅材料，當頻率高到一定時候，整個電流鍍在銅材質里面流動了。在5MHz情況下，電流在近表面的約0.025毫米厚度中流動，而銅包鋁導體的銅層厚度比此厚度多約一倍。對于同軸電纜，因為傳輸?shù)男盘柺窃?MHz以上，因此銅包鋁導體和純銅導體傳輸效果是相同的。在實際測試電纜的衰減可以證明這一點。銅包鋁較純銅導體軟，在生產過程中容易進行矯直處理，因此在一定程度上可以說用銅包鋁的電纜要比用純銅導體的電纜回波損耗指標好。

經濟性。銅包鋁導體是按重量出售的，純銅導體也是按重量出售的，銅包鋁導體的價格要比相同重量的純銅導體貴一些。但是同樣重量的銅包鋁要比純銅導體長度長很多，而電纜是按長度計算的。相同重量,銅包鋁線是銅線長度的2.5倍,價格僅僅是每噸多幾百元。綜合下來，銅包鋁就很有優(yōu)勢。由于銅包鋁電纜比較輕，電纜的運輸成本、安裝架設成本都會有所降低，會給施工帶來一定的方便性。

二、銅包鋁電力電纜

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，在陰值相同時，銅包鋁線重量約為純銅線的1/2。根據(jù)集膚效應計算，在5MHz以上高頻時，與相同截面的銅導體相比，其電阻率相等。在50Hz頻率的電力電纜的使用中，其銅導體的集膚效應和鄰近效應在150mm2以上就逐漸顯得突出，同時由于科學技術的不斷發(fā)展，產生高次諧波電流和能源會注入到供電系統(tǒng)中，在系統(tǒng)的阻抗上產生出相應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，使導體發(fā)熱增加;此外，電纜使諧波放大，在接頭處產生過電壓而損壞電纜頭。采用銅包鋁導體會起到降低高次諧波產生的交流阻抗(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的工藝措施，使銅包鋁/銅復合導體在現(xiàn)有同規(guī)格導體的外徑尺寸上限內，滿足導體直流電阻要求。

接駁方式。采用銅包鋁導體可滿足目前待續(xù)多年的電線電纜在產品選型、設計、使用、安裝等方面的習慣，還對電纜的接線端子緊壓、錫焊接有利。

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)集膚效應的原理，單根導線的表面，其單位面積通過的電流比導線的圓心單位面積通過的電流要大，也就是說，大截面導體的圓心在相同導體相成的圓面積內，圓心比圓周通過的電流要小，所以把圓心導體與圓周導體用不同的金屬組成是最合理、最經濟的。影響交流電阻指標除直流電阻、集膚效應外，還有鄰近效應，與相同直流電阻的銅導體相比，采用銅復合導體后，單根導體內，鋁在園心，銅在外緣;在絞合導體內，內層是銅包鋁，外層是純銅，而鋁對集膚效應和鄰近效應都沒有銅敏感，同時銅復合導體會使導體總截面增加一部份，因此也增加了導體的表面積，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，交流電阻的指標要經濟得多。

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完全冶金化，鋁完全被銅所覆，不會被水、空氣接觸，完全達到與銅一樣的性能。銅包鋁/銅復合導體還更用利于避免電纜在長期使用過程中由于腐蝕、碰傷或因緊壓、錫焊接不好使導體與接線端子接觸不良、發(fā)熱引起銅層脫落和銅鋁兩種金屬之間形成電勢差，加速電化腐蝕，造成電纜端部燒毀的隱患。對于鋁導體，特別是在沿海地區(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，加劇鋁導體的腐蝕。

成本低重量輕。與相同技術指標的銅芯電纜相比，銅包鋁導體電纜可節(jié)約成本40%以上，銅包鋁/銅復合導體電纜可節(jié)約成本20%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。

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。

雖然銅包鋁電纜已經誕生，并正逐步得到應用，但尚有不小阻力，主要表現(xiàn)為銅包鋁電纜尚比較難找到國家、行業(yè)的應用依據(jù)，難以得到設計單位的認可。銅包鋁電纜尚有相當多的產品還沒有3C認證，行業(yè)尚停留在產品鑒定，制定企業(yè)標準的階段，不同品牌之間的產品規(guī)格、特性、使用標準差異較大，工程設計者應用時難以把握，投資方暫時也不樂意接受。

但是，隨著國家的標準和法規(guī)的逐步完善和認可，銅包鋁電纜必將走向規(guī)范化，無疑將成為了未來幾年電線電纜的亮點，帶動整個行業(yè)的發(fā)展。

　　2011年，銅價漲得太離譜了，面對高的離譜的銅價，安徽中盛電纜集團開發(fā)了銅包鋁電纜與鋁芯力纜,銅比鋁具有更好的導電性和導熱性、在輸送電流時電能的損失更小，而被認定為電線電纜的首選材料。但是我國盛產鋁而銅資源貧乏，近年來銅價上漲過快，以鋁代銅是否可行成為業(yè)界關注的熱點，也一再引發(fā)不同觀點的爭論?！　　　≈行‰姍C行業(yè)協(xié)會就對漆包線以鋁代銅持反對態(tài)度，認為在中小電機中用鋁代銅是不可行的，是技術倒退，違反國家產業(yè)政策。線纜制造業(yè)也有人一面疾呼銅價高得離譜，一面又以節(jié)能為借口，抵制使用鋁芯電纜。其實，以鋁代銅是我國的既定技術政策。在電纜標準中，明確規(guī)定銅、鋁都可作為電力電纜導體。然而，實際上電力電纜導體以鋁代銅的推廣緩慢?！　　　　斑@是一個很大的認識誤區(qū)。需要節(jié)能節(jié)電的環(huán)節(jié)很多，降低線路損耗也不僅僅是導體的問題，還有其他輸配電設備和器材的原因?！卑不罩惺㈦娎|集團機電技術開發(fā)中心經理黃堯生告訴筆者，“從國際發(fā)展趨勢來看，歐美和日本都在推廣應用鋁芯電力電纜，所見到的發(fā)展中國家的電纜工程招標書中，很多都提出用鋁芯電力電纜。”　　　　據(jù)悉，在當前銅價高企不下、線纜企業(yè)難以承受的態(tài)勢下，銅包鋁導體的推廣已開始破局。有關專家預測，銅包鋁導體電纜將會得到迅速推廣。安徽中盛電纜集團“銅包鋁(CCA)和銅復合導體電線電纜”兩項新產品通過鑒定，并簽約千萬元訂單就是一個很好的佐證。　　　　該集團董事長告訴北極星電力網筆者：’’銅價漲得太離譜了，已遠遠超過企業(yè)的承受能力。在幾年前我們就在研發(fā)銅包鋁，希望能在不降低線纜各項性能指標的前提下，找到破解線纜原材料瓶頸的一條出路，銅包鋁技術是可行的?！b定結果表明：該產品與銅導體同類產品相比，成本下降了20%~40%。而且比重小、易于加工、便于安裝、傳輸性能好。　　　　

樹上鳥教育電氣設計

民用建筑導體的選擇根據(jù)上述規(guī)范的規(guī)定， 民用建筑線纜的導體除及以下線路及消防線路應選銅導體外， 可選擇銅、鋁、鋁合金材料。民用建筑中銅導體使用最為普遍， 性能上優(yōu)勢明顯， 純鋁導體基本沒有采用， 在此不再贅述。而鋁合金導體和銅包鋁導體相較純鋁導體在性能上改進很多， 下面主要說明一下鋁合金導體和銅包鋁導體技術的應用。

鋁合金電纜鋁合金電纜在我國的應用概況鋁合金電纜在國外尤其是北美地區(qū)應用廣泛， 自年引入國內以來， 在國內發(fā)展很快， 國家和行業(yè)也相繼出臺相關導體標準和產品標準規(guī)范生產。 樹上鳥教育電氣設計

鋁合金電纜相關標準情況國外標準。美國ASTM B800 - 05 （2011） 標準規(guī)定了電氣用退火及中溫回火8000 系列鋁合金導線標準， 規(guī)定了6 種用于電纜導體的8000 系列鋁合金導體要求； UL44 - 2014 對鋁合金電纜做了要求。

國內標準（如表4 所示）。包括《電纜導體用鋁合金線》、《額定電壓0. 6 / 1 kV 鋁合金導體交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜》、GB / T 31840 - 2015 系列標準《額定電壓（Um = 1. 2 kV） 到35 kV （Um = 40. 5 kV） 鋁合金芯擠包絕緣電力電纜》， 以及國家建筑標準設計圖集《鋁合金電纜敷設與安裝》。

鋁合金導體性能特點（如圖3 所示）鋁合金導體的電導率是銅的61. 2%， 鋁合金的密度為2. 7g / cm3， 銅的密度為8. 9 g / cm3， 則（8. 9 / 2. 7）× （0. 612 / 1） = 2， 即2 單位質量的銅的電阻與1 單位質量的鋁合金的電阻相同。因此， 在滿足相同導電性能的前提下（比銅纜截面大1 ~ 2 個等級或1. 5 倍的銅纜外徑）， 質量只有相同載流量銅纜的一半， 對鋁合金電纜安裝非常有利。 樹上鳥教育電氣設計

使用中可能出現(xiàn)的問題由于我國電纜廠家眾多， 電纜產能嚴重過剩， 鋁合金電纜剛出來就一哄而上， 絕大部分企業(yè)根本就不具備檢驗試驗驗證導體是否是8000 系列導體的手段和設備設施， 生產質量堪憂。

其次是連接問題： 正確的連接是用好鋁合金電纜的關鍵。鋁合金電纜連接附件（接線端子） 也應該是鋁合金和銅的專用過渡端子， 這種附件國內還沒有相關產品標準。而很多生產企業(yè)還是采用傳統(tǒng)銅、鋁過渡端子， 這種端子連接與過去鋁芯電纜的連接沒有區(qū)別， 增加了隱患。 樹上鳥教育電氣設計