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铜包铝在电力电缆的应用
2015-12-22   浏览量:208

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  铜包铝采用先进的包覆焊接制造技术,将高品质铜带同心地包覆在铝杆或钢丝等芯线的外表面,并使铜层和芯线之间形成牢固的原子间的冶金结合。使两种不同的金属材料结合成为不可分割的整体,可以象加工单一金属丝那样作拉拔和退火处理,拉拔过程中铜和铝同比例地变径,铜层体积比则保持相对恒定不变。

铜包铝

  铜包铝在电力电缆的应用具有以下特点:

  1.直流电阻率

  铜包铝线的电阻率比纯铜线大,约为纯铜线的1.5倍,在阴值相同时,铜包铝线重量约为纯铜线的1/2。根据集肤效应计算,在5MHz以上高频时,与相同截面的铜导体相比,其电阻率相等。在50Hz频率的电力电缆的使用中,其铜导体的集肤效应和邻近效应在150mm2以上就逐渐显得突出,同时由于科学技术的不断发展,产生高次谐波电流和能源会注入到供电系统中,在系统的阻抗上产生出相应频率的高次谐波电压,致使电压的波形发生畸变,增加供电系统的损耗,使导体发热增加。此外,电缆使谐波放大,在接头处产生过电压而损坏电缆头。采用铜包铝导体会起到降低高次谐波产生的交流阻抗(电阻)的作用。在其他使用场合,通过采取提高铜包铝单丝中铜的体积和相应的工艺措施,使铜包铝/铜复合导体在现有同规格导体的外径尺寸上限内,满足导体直流电阻要求。

  2.接驳方式

采用铜包铝导体可满足目前待续多年的电线电缆在产品选型、设计、使用、安装等方面的习惯,还对电缆的接线端子紧压、锡焊接有利。

  降低交流电阻:交流电阻是电流载流量的主要依据,根据集肤效应的原理,单根导线的表面,其单位面积通过的电流比导线的圆心单位面积通过的电流要大,也就是说,大截面导体的圆心在相同导体相成的圆面积内,圆心比圆周通过的电流要小,所以把圆心导体与圆周导体用不同的金属组成是最合理、最经济的。影响交流电阻指标除直流电阻、集肤效应外,还有邻近效应,与相同直流电阻的铜导体相比,采用铜复合导体后,单根导体内,铝在园心,铜在外缘;在绞合导体内,内层是铜包铝,外层是纯铜,而铝对集肤效应和邻近效应都没有铜敏感,同时铜复合导体会使导体总截面增加一部份,因此也增加了导体的表面积,改善了电缆的散热条件,增加了散热面积,而铝的导热系数与铜相近,在同等的材料成本条件下,交流电阻的指标要经济得多。

  3.具有良好的耐腐蚀性

铝比铜易腐蚀,但由于铜包铝材料已经完全冶金化,铝完全被铜所覆,不会被水、空气接触,完全达到与铜一样的性能。铜包铝/铜复合导体还更用利于避免电缆在长期使用过程中由于腐蚀、碰伤或因紧压、锡焊接不好使导体与接线端子接触不良、发热引起铜层脱落和铜铝两种金属之间形成电势差,加速电化腐蚀,造成电缆端部烧毁的隐患。对于铝导体,特别是在沿海地区,大气中盐雾所含有的氯离子会凝聚在铝的表面,易在表面的杂质和缺陷周围引起局部腐蚀,形成孔洞、裂纹和微电池,加剧铝导体的腐蚀

  4.成本低重量轻

与相同技术指标的铜芯电缆相比,铜包铝导体电缆可节约成本40%以上,铜包铝/铜复合导体电缆可节约成本20%以上。铜包铝线的比重仅为纯铜线的37%-40%。在线径、重量相等的情况下,其长度是纯铜线的2.5倍。

  5.良好的焊接性

铜包铝线由于其表面同心包覆了一层纯铜,因此具有跟纯铜线一样的可焊性,方便生产。

  虽然铜包铝电缆已经诞生,并正逐步得到应用,但尚有不小阻力,主要表现为铜包铝电缆尚比较难找到国家、行业的应用依据,难以得到设计单位的认可。铜包铝电缆尚有相当多的产品还没有3C认证,行业尚停留在产品鉴定,制定企业标准的阶段,不同品牌之间的产品规格、特性、使用标准差异较大,工程设计者应用时难以把握,投资方暂时也不乐意接受。但是,随着国家的标准和法规的逐步完善和认可,铜包铝电缆必将走向规范化,无疑将成为了未来几年电线电缆的亮点,带动整个行业的发展。

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