推广铝芯电缆的时机成熟了 - 无图版
祖国万岁 --- 2006-09-20 07:59:02
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沈阳电缆厂高级工程师 朱宝宗
电线电缆工业是国民经济的装备工业，各行各业的发展都需要电线电缆。
电线电缆的基础材料（未考虑光纤和光缆）是铜和铝。铜铝导体消耗量体现了一个国家电缆工业水平。
根据国家统计局2002年公告，我国精铜产量140万吨，进口130万吨，电缆工业用铜150万吨，占用铜量的54%，2002年产铝440万吨，电缆工业用铝仅100万吨，占用铝量的23%。电缆工业总产值达1236亿元占全国总产值的1.2%。超过日本，仅次于美国居世界第二位，由此可见使用导体的数量是衡量一个国家发展的重要依据。
对电缆工业本身来说，铝导体用量占的比重过低，说明我国使用电缆的观念不太科学，过去水电部曾规定沿海地区，应少用铝芯电缆，即是内陆地区铝芯电缆使用量也较少。
客观上讲在二十世纪末，甚至二十一世纪初，铜和铝的差价比较小，以2001年为例，铜价约为1.7-1.8万元/吨，而铝的价格约为1.5-1.6万元/吨，因此，在电缆造价和投资上二者的差别较小，造成选用铝芯电缆的用量减少。
到2004年甚至2005年铜价在上升已达3.2万元/吨，而铝价仍在1.6-1.7万元/吨，二者价格相差近一倍，到2006年初铜价为4.6万元/吨，而铝价仅为2.1万元/吨，二者相差约为2.2倍。
在铜、铝差价这样悬殊的情况下，使用电缆单位多选用铝芯电缆是可以减少投资的，因此提出大量选用铝芯电缆是时机了。
除铜铝差价外，选用铝芯电缆还有很多优点，笔者在1998年“电线电缆”第3期，和在2003年“电线电缆信息”第3期，文章中都介绍过欧州一些国家，在电缆上大量用铝芯电缆的情况，以及铝芯电缆的一些优点，特别是实心铝导体的优点，在英国、德国、荷兰等国以及沿海地区的国家、使用的电力电缆，架空绝缘电缆以及移动用电缆，都是铝芯导体，并且都是实心圆铝线或实心扇形线，荷兰NKF电缆厂生产36/66KV，87/150KV和127/220KV，单芯高压电缆，截面到1200 mm2都是实心圆铝线，纵观这种形势，说明铝芯电缆在效能上和经济性是具备很多优点的。
一、电工用铜、铝线芯的主要性能
电工用铜的电阻为17.241Ω/km，电工铝为28.264Ω/km，根据导电线芯标准GB/T3956-1997第1种和第2种的规定，电缆铜芯电阻最大为18. 1Ω/km，铝芯电阻为30.8Ω/km，铜、铝电阻比为1：1.7。铜的比重为8.89kg/ mm2，铝的比重为2.7kg/ mm2，单位面积重量比为1：3.3，也就是说铜比铝重3.3倍，而导电率仅高1.7倍。
在标准规定中截面在6 mm2及以下，铝线截面的电阻值比铜线大一档，而大于10 mm2及以上截面到300 mm2截面要大二档，见表1。
表1（见附页）
电缆的选用一般都是按安全载流量来选择的，但其载流量的大小决定于导体的电阻，以三芯6/10KV钢带 装（22型）交联电缆为例，其部分载流量，重量及单价如表2所列：
表2 （见附页）
如果线路需要300A的电缆，按表选用铜芯则为120 mm2，选用铝芯则为185mm，正如表1规定相同铜、铝截面相差二档，而其价格为21万/km和15.6万/km之差，为1：0.74，也就是说达到同样的效果，满足工程的需要，选用铝芯电缆要比选用铜芯电缆投资减少30%甚至40%。
这个价格是2000年的红本标价，是在铜、铝价格相关不多的情况下制定的，如果在2006年初，铜铝价格相差一倍以上时，则铝芯电缆的价格还要便宜，更能节省大量的基建投资。
二、加强铝芯电缆用铝工艺的研究
我国氧化铝的资源非常丰富，电解铝能力达834万吨，不像铜要大量进口，从电缆用铝来看主要是电工铝，由于稀土优化综合处理方法的推广和普及，可以采用普铝（国家标准99.7%的铝锭）即可生产电工用铝杆。
电力电缆用铝芯，标准规定6mm2以下，铜铝线芯采用独根实心导体，国内目前电力电缆铝芯大于10mm2多采用标准中第2种结构，采用多根单线绞合而成，绞合导体的外径肯定是比实心的在，按标准规定其外径比较如表3所示。
表3（见附页）
从表3的外径来看，绞合导体平均增大4%，相应地外部用材料也要增加4%，由于线芯绞合有缝隙，材料用量远远大于4%。
绞合导体首先要经过拉线，老式十模拉线机效率非常低，先进一些的使用滑动式高速铝大拉机，绞线要用管绞1+6，X绞12+18+24，或根绞12+18+24盘，如果用笼式绞线机效率就更低了，线芯绞合时还要将绞线压圆正（或用拉模），这一系列的工序，无形中增加了导线制造的成本。
经过压模或拉模出来的线芯，表面是不光滑的，除有缝隙外尚有毛刺，如果生产6KV以上电压的电缆，使局部放电量增大。
从资料介绍和参观访问中，欧州多数电缆厂家生产铝芯电缆大部分采用实心铝单线，不但交联绝缘用，就是要求柔软的乙丙胶绝缘也用实、心铝单线，特别是绝缘架空线，几乎都是实心铝单线，由于绝缘架空线相对于同电压级的电力电缆绝缘厚度薄，机械强度较低，极易损伤，一旦损伤容易进入，如果线芯为绞线，水份极易沿着缝隙窜入线芯中很长距离，造成接地故障，因此，国外对绝缘架空线采用铝绞线时，必须采用纵向阻水措施，在国外阻水措施在导线绞合，成缆和护套前大量使用，在国内近期也在逐渐普及，国外使用的阻水材料有阻水线（绞线用），阻水粉和阻水带，这些材料目前国内都已生产。
通过以上介绍，采用铝芯绞合导体，不但费工、费时，消耗增多，在质量上还要采取很多措施，应该扩广铝芯电缆的实心导体，其优点是很多的。
1. 采用实心铝导体一个印象就是，是否太硬，特别是对于大截面，笔者与电业部门人员在德国，看到240 mm2乙丙胶绝缘实心铝导体电缆，在端头用手弯曲线芯，感到很柔软，完全可以满足施工要求。
2. 实心导体的加工，省去了拉线，绞线等工序、省工、省料、导体外径最小，与绝缘的结合较好，无缝隙，不易吸潮。
3. 实心导体表面较光滑，对中低压交联绝缘来说可以不用内半导体，就像我国交联氯乙绝缘架空电缆标准，规定的10KV电压级薄绝缘一样，绝缘厚度仅用2.5mm，而不用内半导体。
4. 实心导体不仅生产圆形，对于多芯电缆也可生产扇形结构，实心扇形导体不但可用于1KV电缆，也可用于中压交联电缆和塑力缆，使电缆的外形尺寸更小。
八十年代沈阳电缆厂曾生产过这些结构的电缆，圆形和扇形实心导体是由压铝机挤出来的，由于当时接头和接线端子不配套，而停止了生产。
总之，采用铝实心电缆的优点很多，特别是在运输、敷设架空等施工中，由于外径小，重量轻，较铜芯电缆省力、省工、对于电缆附件的配套也较容易解决，有的附厂已生产过。
作为电缆制造厂来生产实心铝导体，还要多作不少研究工作，首先是实心导体的制造，现在生产的铝杆主要采用连铸连轧机，生产圆形已有很成熟的经验了，一般圆铝杆直径在10-12mm，相当于70-120 mm2，如生产直径大的和扇形结构，还要进行很多研究工作，在国外一般在连轧机的最后2-3道机架，更换扇形轧轮即可，并且要保证导体表面光滑。
在6-10KV交联聚乙烯绝缘电缆上，采用扇形结构在国内尚未见到，因此，还要作一些试验研究工作。
总之，对铝芯电缆的推广应该提到日程上来了。 |
祖国万岁 --- 2006-09-20 08:00:07
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我们为什么要吊在“铜”一棵树上？
上海电缆研究所 吴长顺
众所周知，百分之九十九的电线电缆导体不是铜材料就是铝材料，这本身没有什么可讨论的。然而，近年来，我国电力电缆企业生产的无论是低压还是中、高压电力电缆，超过95%的产品导体材料都是铜，铝材料成了另类。这究竟怎么了？
近一年来，铜材料的价格一路飙升，长期居高不下，导致我国电线电缆生产企业特别是电力电缆生产企业生产成本大增，承担了巨大的风险，严重影响了我国电线电缆行业的发展，甚至影响了国民经济建设。
对于高增长的铜价，我们撇开国内、国外炒家推波助澜的因素不谈，作为铜材料使用大户——电线电缆行业，似乎应该冷静地分析一下，为什么电力电缆生产企业都用铜材料作为导体而不用铝？究竟是电缆用户的选择还是工程设计部门的偏见？铜导体的载流量不如铝导体吗？
在我国电线电缆行业发展史上，上世纪60年代有过以铝代铜的经历，而且现在还有很多铝导体电力电缆在使用。几年前，西部地区很多电缆企业还生产铝导体电缆产品，而现在全国各地电缆企业几乎都不生产铝导体电缆产品了，据说是因为没有市场。这有点令人难以置信，难道我们的国力、我们的生活水平到了如此高的程度了吗？
作为电线电缆，它的功能无非是传输信号或者传输电能。在这里我们讨论的导体材料用量最多的电力电缆产品的作用就是传输电能，当然要确保传输过程中能量损失最小。在一般人看来，铝导体的电阻率比铜导体的电阻率大，则用铝金属材料作为电力电缆的导体，在传输过程中能量损耗就应该会比铜材料大。其实，这种观点是错误的，因为传输过程中的能量损失取决于导体电阻而不是电阻率。根据国家推荐标准（GB/T3956-1997）中关于20℃时电力电缆导体直流电阻的比较列表显示，在20℃时，某一铜导体截面的直流电阻值与对应大两个规格的铝导体直流电阻值相当，也就是说，从传输过程中的能量损失考虑，某一铜导体电力电缆完全可以由对应大两个规格的铝导体电缆所替代，它们的载流量是相当的。
另外，从电缆造价上看，在同等载流量的情况下，铝导体电缆的金属导体原材料成本较铜导体电缆低得多，大约为其1/4左右。曾经有人告诉我，有一个项目设计院为某项目设计的铜心电缆预计要花费二百多万元，而该项目的业主将铜心电缆改成铝心电缆后，则仅仅花了五十多万元就解决问题了。我们不难看出，在铜价如此高的情况下，无论是电缆使用者还是设计单位，在保证载流量相同的情况下，选择铝心电缆是完全可行的，这样不仅使电缆生产企业能够回避风险，有利于行业的健康发展，同时对抑制铜价的上涨也会起到一定的作用。
我们在分析国外电缆行业用铜量时，往往忽视了对国外电缆行业用铝量的分析，其实，在国外即使是发达国家用铝作为电力电缆导体也是较普遍的。而且在有些场合，例如电缆桥架敷设，因为铝心电缆重量较轻，使用起来可能会更方便。
当然铝导体也有它的缺陷，例如表面容易氧化，接头处接触电阻大等，有些国家专门规定了低压电力电缆铝导体应采用单心成型导体的形式。所以，在铝导体连接时应注意，在氧化作用下铝会形成不导电的铝氧化层，因此在进行中间连接或做终端接头时，模压连接件和模压电缆鼻子需填充含有细颗粒成分的压接脂，它在高压情况下能破坏导体的氧化层并建立微观接触，这种微观接触应通过油脂包封起来并防止新的氧化。考虑到铝导体的这些缺点，我们建议电气装备线类的低压电线不要采用铝材料，而低压电力电缆和中压电缆，特别是中压电缆完全可以使用铝导体电缆替代铜导体电缆。
根据电缆行业用铜量的统计，2004年电力电缆产品的用铜量约86万吨，如果2005年电力电缆产品的增长按15%计算，那么2005年电力电缆产品的用铜量在100万吨左右。假定我们2005年用15万吨的铝导体材料替代铜导体材料，也就是说电力电缆产品有30%的铝金属材料，那么2005年电力电缆产品用铜量将减少30万吨，可以想象，如果2005年铜材市场上减少30万吨的需求，铜材价格还会有这么大的涨幅和波动吗？
我们呼吁，作为电缆生产企业应注重同电缆使用者进行交流和沟通；作为电缆使用者应正确认识电缆的使用特性，摒弃一些不正确的观念；作为工程设计部门则应采取科学合理和可持续发展观的态度进行工程设计，在一些场合采用铝导体电力电缆是完全可行的。考虑到子孙万代，合理使用有限的资源是我们的职责。 |
山人 --- 2006-09-20 09:18:21
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很多时候不是电缆厂不推广铝代铜，而是设计院设计的都是铜导体，客户又不懂，很是矛盾！
小雨 --- 2006-09-20 16:06:19
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我公司现在正推广铜包铝产品呢！
山人 --- 2006-09-20 16:08:07
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小雨:
我公司现在正推广铜包铝产品呢！
铜包铝很有发展前途的！希望你们早日成功！
tyuanwai --- 2009-12-15 11:04:42
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以后要买铝的股票了
wanghaizu --- 2010-01-19 22:52:28
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国家应该有政策推广和扶持，不然很难
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