推廣鋁芯電纜的時機成熟了 - 無圖版
祖國萬歲 --- 2006-09-20 07:59:02
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沈陽電纜廠高級工程師 朱寶宗
電線電纜工業(yè)是國民經(jīng)濟的裝備工業(yè)，各行各業(yè)的發(fā)展都需要電線電纜。
電線電纜的基礎(chǔ)材料（未考慮光纖和光纜）是銅和鋁。銅鋁導(dǎo)體消耗量體現(xiàn)了一個國家電纜工業(yè)水平。
根據(jù)國家統(tǒng)計局2002年公告，我國精銅產(chǎn)量140萬噸，進口130萬噸，電纜工業(yè)用銅150萬噸，占用銅量的54%，2002年產(chǎn)鋁440萬噸，電纜工業(yè)用鋁僅100萬噸，占用鋁量的23%。電纜工業(yè)總產(chǎn)值達1236億元占全國總產(chǎn)值的1.2%。超過日本，僅次于美國居世界第二位，由此可見使用導(dǎo)體的數(shù)量是衡量一個國家發(fā)展的重要依據(jù)。
對電纜工業(yè)本身來說，鋁導(dǎo)體用量占的比重過低，說明我國使用電纜的觀念不太科學(xué)，過去水電部曾規(guī)定沿海地區(qū)，應(yīng)少用鋁芯電纜，即是內(nèi)陸地區(qū)鋁芯電纜使用量也較少。
客觀上講在二十世紀末，甚至二十一世紀初，銅和鋁的差價比較小，以2001年為例，銅價約為1.7-1.8萬元/噸，而鋁的價格約為1.5-1.6萬元/噸，因此，在電纜造價和投資上二者的差別較小，造成選用鋁芯電纜的用量減少。
到2004年甚至2005年銅價在上升已達3.2萬元/噸，而鋁價仍在1.6-1.7萬元/噸，二者價格相差近一倍，到2006年初銅價為4.6萬元/噸，而鋁價僅為2.1萬元/噸，二者相差約為2.2倍。
在銅、鋁差價這樣懸殊的情況下，使用電纜單位多選用鋁芯電纜是可以減少投資的，因此提出大量選用鋁芯電纜是時機了。
除銅鋁差價外，選用鋁芯電纜還有很多優(yōu)點，筆者在1998年“電線電纜”第3期，和在2003年“電線電纜信息”第3期，文章中都介紹過歐州一些國家，在電纜上大量用鋁芯電纜的情況，以及鋁芯電纜的一些優(yōu)點，特別是實心鋁導(dǎo)體的優(yōu)點，在英國、德國、荷蘭等國以及沿海地區(qū)的國家、使用的電力電纜，架空絕緣電纜以及移動用電纜，都是鋁芯導(dǎo)體，并且都是實心圓鋁線或?qū)嵭纳刃尉�，荷蘭NKF電纜廠生產(chǎn)36/66KV，87/150KV和127/220KV，單芯高壓電纜，截面到1200 mm2都是實心圓鋁線，縱觀這種形勢，說明鋁芯電纜在效能上和經(jīng)濟性是具備很多優(yōu)點的。
一、電工用銅、鋁線芯的主要性能
電工用銅的電阻為17.241Ω/km，電工鋁為28.264Ω/km，根據(jù)導(dǎo)電線芯標準GB/T3956-1997第1種和第2種的規(guī)定，電纜銅芯電阻最大為18. 1Ω/km，鋁芯電阻為30.8Ω/km，銅、鋁電阻比為1：1.7。銅的比重為8.89kg/ mm2，鋁的比重為2.7kg/ mm2，單位面積重量比為1：3.3，也就是說銅比鋁重3.3倍，而導(dǎo)電率僅高1.7倍。
在標準規(guī)定中截面在6 mm2及以下，鋁線截面的電阻值比銅線大一檔，而大于10 mm2及以上截面到300 mm2截面要大二檔，見表1。
表1（見附頁）
電纜的選用一般都是按安全載流量來選擇的，但其載流量的大小決定于導(dǎo)體的電阻，以三芯6/10KV鋼帶 裝（22型）交聯(lián)電纜為例，其部分載流量，重量及單價如表2所列：
表2 （見附頁）
如果線路需要300A的電纜，按表選用銅芯則為120 mm2，選用鋁芯則為185mm，正如表1規(guī)定相同銅、鋁截面相差二檔，而其價格為21萬/km和15.6萬/km之差，為1：0.74，也就是說達到同樣的效果，滿足工程的需要，選用鋁芯電纜要比選用銅芯電纜投資減少30%甚至40%。
這個價格是2000年的紅本標價，是在銅、鋁價格相關(guān)不多的情況下制定的，如果在2006年初，銅鋁價格相差一倍以上時，則鋁芯電纜的價格還要便宜，更能節(jié)省大量的基建投資。
二、加強鋁芯電纜用鋁工藝的研究
我國氧化鋁的資源非常豐富，電解鋁能力達834萬噸，不像銅要大量進口，從電纜用鋁來看主要是電工鋁，由于稀土優(yōu)化綜合處理方法的推廣和普及，可以采用普鋁（國家標準99.7%的鋁錠）即可生產(chǎn)電工用鋁桿。
電力電纜用鋁芯，標準規(guī)定6mm2以下，銅鋁線芯采用獨根實心導(dǎo)體，國內(nèi)目前電力電纜鋁芯大于10mm2多采用標準中第2種結(jié)構(gòu)，采用多根單線絞合而成，絞合導(dǎo)體的外徑肯定是比實心的在，按標準規(guī)定其外徑比較如表3所示。
表3（見附頁）
從表3的外徑來看，絞合導(dǎo)體平均增大4%，相應(yīng)地外部用材料也要增加4%，由于線芯絞合有縫隙，材料用量遠遠大于4%。
絞合導(dǎo)體首先要經(jīng)過拉線，老式十模拉線機效率非常低，先進一些的使用滑動式高速鋁大拉機，絞線要用管絞1+6，X絞12+18+24，或根絞12+18+24盤，如果用籠式絞線機效率就更低了，線芯絞合時還要將絞線壓圓正（或用拉模），這一系列的工序，無形中增加了導(dǎo)線制造的成本。
經(jīng)過壓�；蚶３鰜淼木�芯，表面是不光滑的，除有縫隙外尚有毛刺，如果生產(chǎn)6KV以上電壓的電纜，使局部放電量增大。
從資料介紹和參觀訪問中，歐州多數(shù)電纜廠家生產(chǎn)鋁芯電纜大部分采用實心鋁單線，不但交聯(lián)絕緣用，就是要求柔軟的乙丙膠絕緣也用實、心鋁單線，特別是絕緣架空線，幾乎都是實心鋁單線，由于絕緣架空線相對于同電壓級的電力電纜絕緣厚度薄，機械強度較低，極易損傷，一旦損傷容易進入，如果線芯為絞線，水份極易沿著縫隙竄入線芯中很長距離，造成接地故障，因此，國外對絕緣架空線采用鋁絞線時，必須采用縱向阻水措施，在國外阻水措施在導(dǎo)線絞合，成纜和護套前大量使用，在國內(nèi)近期也在逐漸普及，國外使用的阻水材料有阻水線（絞線用），阻水粉和阻水帶，這些材料目前國內(nèi)都已生產(chǎn)。
通過以上介紹，采用鋁芯絞合導(dǎo)體，不但費工、費時，消耗增多，在質(zhì)量上還要采取很多措施，應(yīng)該擴廣鋁芯電纜的實心導(dǎo)體，其優(yōu)點是很多的。
1. 采用實心鋁導(dǎo)體一個印象就是，是否太硬，特別是對于大截面，筆者與電業(yè)部門人員在德國，看到240 mm2乙丙膠絕緣實心鋁導(dǎo)體電纜，在端頭用手彎曲線芯，感到很柔軟，完全可以滿足施工要求。
2. 實心導(dǎo)體的加工，省去了拉線，絞線等工序、省工、省料、導(dǎo)體外徑最小，與絕緣的結(jié)合較好，無縫隙，不易吸潮。
3. 實心導(dǎo)體表面較光滑，對中低壓交聯(lián)絕緣來說可以不用內(nèi)半導(dǎo)體，就像我國交聯(lián)氯乙絕緣架空電纜標準，規(guī)定的10KV電壓級薄絕緣一樣，絕緣厚度僅用2.5mm，而不用內(nèi)半導(dǎo)體。
4. 實心導(dǎo)體不僅生產(chǎn)圓形，對于多芯電纜也可生產(chǎn)扇形結(jié)構(gòu)，實心扇形導(dǎo)體不但可用于1KV電纜，也可用于中壓交聯(lián)電纜和塑力纜，使電纜的外形尺寸更小。
八十年代沈陽電纜廠曾生產(chǎn)過這些結(jié)構(gòu)的電纜，圓形和扇形實心導(dǎo)體是由壓鋁機擠出來的，由于當時接頭和接線端子不配套，而停止了生產(chǎn)。
總之，采用鋁實心電纜的優(yōu)點很多，特別是在運輸、敷設(shè)架空等施工中，由于外徑小，重量輕，較銅芯電纜省力、省工、對于電纜附件的配套也較容易解決，有的附廠已生產(chǎn)過。
作為電纜制造廠來生產(chǎn)實心鋁導(dǎo)體，還要多作不少研究工作，首先是實心導(dǎo)體的制造，現(xiàn)在生產(chǎn)的鋁桿主要采用連鑄連軋機，生產(chǎn)圓形已有很成熟的經(jīng)驗了，一般圓鋁桿直徑在10-12mm，相當于70-120 mm2，如生產(chǎn)直徑大的和扇形結(jié)構(gòu)，還要進行很多研究工作，在國外一般在連軋機的最后2-3道機架，更換扇形軋輪即可，并且要保證導(dǎo)體表面光滑。
在6-10KV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜上，采用扇形結(jié)構(gòu)在國內(nèi)尚未見到，因此，還要作一些試驗研究工作。
總之，對鋁芯電纜的推廣應(yīng)該提到日程上來了。 |
祖國萬歲 --- 2006-09-20 08:00:07
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我們?yōu)槭裁匆踉凇般~”一棵樹上？
上海電纜研究所 吳長順
眾所周知，百分之九十九的電線電纜導(dǎo)體不是銅材料就是鋁材料，這本身沒有什么可討論的。然而，近年來，我國電力電纜企業(yè)生產(chǎn)的無論是低壓還是中、高壓電力電纜，超過95%的產(chǎn)品導(dǎo)體材料都是銅，鋁材料成了另類。這究竟怎么了？
近一年來，銅材料的價格一路飆升，長期居高不下，導(dǎo)致我國電線電纜生產(chǎn)企業(yè)特別是電力電纜生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)成本大增，承擔了巨大的風(fēng)險，嚴重影響了我國電線電纜行業(yè)的發(fā)展，甚至影響了國民經(jīng)濟建設(shè)。
對于高增長的銅價，我們撇開國內(nèi)、國外炒家推波助瀾的因素不談，作為銅材料使用大戶——電線電纜行業(yè)，似乎應(yīng)該冷靜地分析一下，為什么電力電纜生產(chǎn)企業(yè)都用銅材料作為導(dǎo)體而不用鋁？究竟是電纜用戶的選擇還是工程設(shè)計部門的偏見？銅導(dǎo)體的載流量不如鋁導(dǎo)體嗎？
在我國電線電纜行業(yè)發(fā)展史上，上世紀60年代有過以鋁代銅的經(jīng)歷，而且現(xiàn)在還有很多鋁導(dǎo)體電力電纜在使用。幾年前，西部地區(qū)很多電纜企業(yè)還生產(chǎn)鋁導(dǎo)體電纜產(chǎn)品，而現(xiàn)在全國各地電纜企業(yè)幾乎都不生產(chǎn)鋁導(dǎo)體電纜產(chǎn)品了，據(jù)說是因為沒有市場。這有點令人難以置信，難道我們的國力、我們的生活水平到了如此高的程度了嗎？
作為電線電纜，它的功能無非是傳輸信號或者傳輸電能。在這里我們討論的導(dǎo)體材料用量最多的電力電纜產(chǎn)品的作用就是傳輸電能，當然要確保傳輸過程中能量損失最小。在一般人看來，鋁導(dǎo)體的電阻率比銅導(dǎo)體的電阻率大，則用鋁金屬材料作為電力電纜的導(dǎo)體，在傳輸過程中能量損耗就應(yīng)該會比銅材料大。其實，這種觀點是錯誤的，因為傳輸過程中的能量損失取決于導(dǎo)體電阻而不是電阻率。根據(jù)國家推薦標準（GB/T3956-1997）中關(guān)于20℃時電力電纜導(dǎo)體直流電阻的比較列表顯示，在20℃時，某一銅導(dǎo)體截面的直流電阻值與對應(yīng)大兩個規(guī)格的鋁導(dǎo)體直流電阻值相當，也就是說，從傳輸過程中的能量損失考慮，某一銅導(dǎo)體電力電纜完全可以由對應(yīng)大兩個規(guī)格的鋁導(dǎo)體電纜所替代，它們的載流量是相當?shù)摹?BR>
另外，從電纜造價上看，在同等載流量的情況下，鋁導(dǎo)體電纜的金屬導(dǎo)體原材料成本較銅導(dǎo)體電纜低得多，大約為其1/4左右。曾經(jīng)有人告訴我，有一個項目設(shè)計院為某項目設(shè)計的銅心電纜預(yù)計要花費二百多萬元，而該項目的業(yè)主將銅心電纜改成鋁心電纜后，則僅僅花了五十多萬元就解決問題了。我們不難看出，在銅價如此高的情況下，無論是電纜使用者還是設(shè)計單位，在保證載流量相同的情況下，選擇鋁心電纜是完全可行的，這樣不僅使電纜生產(chǎn)企業(yè)能夠回避風(fēng)險，有利于行業(yè)的健康發(fā)展，同時對抑制銅價的上漲也會起到一定的作用。
我們在分析國外電纜行業(yè)用銅量時，往往忽視了對國外電纜行業(yè)用鋁量的分析，其實，在國外即使是發(fā)達國家用鋁作為電力電纜導(dǎo)體也是較普遍的。而且在有些場合，例如電纜橋架敷設(shè)，因為鋁心電纜重量較輕，使用起來可能會更方便。
當然鋁導(dǎo)體也有它的缺陷，例如表面容易氧化，接頭處接觸電阻大等，有些國家專門規(guī)定了低壓電力電纜鋁導(dǎo)體應(yīng)采用單心成型導(dǎo)體的形式。所以，在鋁導(dǎo)體連接時應(yīng)注意，在氧化作用下鋁會形成不導(dǎo)電的鋁氧化層，因此在進行中間連接或做終端接頭時，模壓連接件和模壓電纜鼻子需填充含有細顆粒成分的壓接脂，它在高壓情況下能破壞導(dǎo)體的氧化層并建立微觀接觸，這種微觀接觸應(yīng)通過油脂包封起來并防止新的氧化�？紤]到鋁導(dǎo)體的這些缺點，我們建議電氣裝備線類的低壓電線不要采用鋁材料，而低壓電力電纜和中壓電纜，特別是中壓電纜完全可以使用鋁導(dǎo)體電纜替代銅導(dǎo)體電纜。
根據(jù)電纜行業(yè)用銅量的統(tǒng)計，2004年電力電纜產(chǎn)品的用銅量約86萬噸，如果2005年電力電纜產(chǎn)品的增長按15%計算，那么2005年電力電纜產(chǎn)品的用銅量在100萬噸左右。假定我們2005年用15萬噸的鋁導(dǎo)體材料替代銅導(dǎo)體材料，也就是說電力電纜產(chǎn)品有30%的鋁金屬材料，那么2005年電力電纜產(chǎn)品用銅量將減少30萬噸，可以想象，如果2005年銅材市場上減少30萬噸的需求，銅材價格還會有這么大的漲幅和波動嗎？
我們呼吁，作為電纜生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)注重同電纜使用者進行交流和溝通；作為電纜使用者應(yīng)正確認識電纜的使用特性，摒棄一些不正確的觀念；作為工程設(shè)計部門則應(yīng)采取科學(xué)合理和可持續(xù)發(fā)展觀的態(tài)度進行工程設(shè)計，在一些場合采用鋁導(dǎo)體電力電纜是完全可行的。考慮到子孫萬代，合理使用有限的資源是我們的職責(zé)。 |
山人 --- 2006-09-20 09:18:21
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很多時候不是電纜廠不推廣鋁代銅，而是設(shè)計院設(shè)計的都是銅導(dǎo)體，客戶又不懂，很是矛盾！
小雨 --- 2006-09-20 16:06:19
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我公司現(xiàn)在正推廣銅包鋁產(chǎn)品呢！
山人 --- 2006-09-20 16:08:07
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小雨:
我公司現(xiàn)在正推廣銅包鋁產(chǎn)品呢！
銅包鋁很有發(fā)展前途的！希望你們早日成功！
tyuanwai --- 2009-12-15 11:04:42
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以后要買鋁的股票了
wanghaizu --- 2010-01-19 22:52:28
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國家應(yīng)該有政策推廣和扶持，不然很難
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