電線電纜行業(yè)應(yīng)重提以鋁代銅

12三月2024電線電纜行業(yè)應(yīng)重提以鋁代銅一、背景材料自2005年以來(lái)，銅價(jià)飚升，不論用戶(hù)與電纜制造商均以“望銅興嘆”，尋求替代品，世界電線電纜三次提出以鋁代銅均是銅價(jià)離奇高漲下產(chǎn)生的。上世紀(jì)五十年代，銅價(jià)高速攀升，世界電線電纜行業(yè)提出以鋁代銅。上世紀(jì)七十年代，同樣原因提出以鋁代銅。2005年迄今再次提出以鋁代銅。由于這次銅價(jià)比前二次上漲幅度大，這次以鋁代銅的廣泛性要大于前兩次。22二、國(guó)外以鋁代銅的動(dòng)向1、Nexans公司預(yù)測(cè)到2010年全球電線電纜行業(yè)將會(huì)有100萬(wàn)噸銅電纜將被鋁電纜取代，大約全球電線電纜6%由銅芯變成鋁芯。Nexans公司2006年電纜用銅量與2004年持平，而鋁電纜用量比2004年增加一倍。意大利鋁連鑄連軋continuusProperzi公司2006~2007年2年訂貨量是2002~2005年訂貨量2倍。33二、國(guó)外以鋁代銅的動(dòng)向2、一些動(dòng)向近1~2年內(nèi)銅價(jià)將持續(xù)處于高位，2008年銅價(jià)最預(yù)計(jì)升到12000美元。電線電纜終極用戶(hù)，例如汽車(chē)行業(yè)出資金支持電線電纜行業(yè)從事以鋁代銅研究工作。這在過(guò)去從未發(fā)生過(guò)的事，說(shuō)明銅價(jià)上漲影響已非常大。法國(guó)汽車(chē)工業(yè)已開(kāi)始使用鋁芯線芯，德國(guó)汽車(chē)工業(yè)也正在研究汽車(chē)線芯使用鋁導(dǎo)體。44二、國(guó)外以鋁代銅的動(dòng)向3、以鋁代銅趨勢(shì)（1）在高、中壓電力電纜中，將有10%銅導(dǎo)體被鋁導(dǎo)體取代。（2）在建筑領(lǐng)域，建筑用線將有5%銅線被鋁線取代。（3）在工業(yè)用電纜中2%銅導(dǎo)體被鋁導(dǎo)體取代。（4）通信電纜中15%銅電纜被光纖取代。55二、國(guó)外以鋁代銅的動(dòng)向4、國(guó)外電線電纜行業(yè)很少使用銅包鋁電力電纜，銅包鋁僅用于通信電纜與射頻電纜。在一些美國(guó)UL標(biāo)準(zhǔn)中，電力電纜及電氣裝備用線導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)盡管規(guī)定可以使用銅包鋁，但實(shí)際使用很少，這些UL標(biāo)準(zhǔn)還指出，加拿大、墨西哥不允許銅包鋁作電力電纜與電氣裝備線導(dǎo)體。66二、國(guó)外以鋁代銅的動(dòng)向在美國(guó)UL標(biāo)準(zhǔn)中要求“銅包層與鋁芯在冶金學(xué)上結(jié)合…”，并在包裝標(biāo)志上還應(yīng)出現(xiàn)下到說(shuō)明：

a)“銅包鋁只能用于標(biāo)作與鋁導(dǎo)體連接用的設(shè)備。銅包鋁與標(biāo)作與銅和鋁導(dǎo)體連用的壓線連接器接線”。b)對(duì)于3.31~5.26mm2（12~10AWG）實(shí)心銅包鋁導(dǎo)體，“可用于允許與銅導(dǎo)體連接用接線螺絲、壓接板和插入式彈簧型連接機(jī)構(gòu)”。c)如果電線連接器中發(fā)生任何組合銅包鋁、銅和鋁導(dǎo)體的物理性接觸，該連接器應(yīng)標(biāo)作這類(lèi)混合用途的類(lèi)型，且該接頭只限用于干燥場(chǎng)所。我們理解，從標(biāo)志來(lái)看，美國(guó)UL83標(biāo)準(zhǔn)中，把銅包鋁歸屬到鋁導(dǎo)體一類(lèi)中，它僅改善了鋁導(dǎo)體的連接性能。77三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向1、國(guó)內(nèi)電力電纜生產(chǎn)現(xiàn)狀目前電力電纜導(dǎo)體用量已超過(guò)110萬(wàn)噸，在銅價(jià)上漲形勢(shì)下，鋁導(dǎo)體的增長(zhǎng)幅度明顯大于銅導(dǎo)體。2005~2006年鋁導(dǎo)體平均增長(zhǎng)率達(dá)到25%，銅導(dǎo)體平均增長(zhǎng)15%，銅芯地下電力電纜在電力電纜總比重有所下降。88三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向?yàn)榱算~價(jià)過(guò)高造成電纜制造成本大幅度提高，國(guó)內(nèi)有二種做法:認(rèn)為鋁接頭尚未過(guò)關(guān)，采用銅包鋁導(dǎo)體。采用鋁作為電力電纜導(dǎo)體，提倡以鋁代銅。99三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向2、銅包鋁導(dǎo)體制造商對(duì)銅包鋁作為電力電纜導(dǎo)體應(yīng)用有三種態(tài)度：不生產(chǎn)銅包鋁電力電纜。以銅包鋁電纜冒充銅芯電力電纜。積極推廣銅包鋁電力電纜。采用銅包鋁電力電纜，在相同傳輸容量下，其成本比銅電纜下降30%左右。2006年銅包鋁應(yīng)用于電力電纜估計(jì)達(dá)到3000噸左右。1010三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向銅包鋁能否可應(yīng)用于電力電纜還存在下列困惑：作為電力電纜導(dǎo)體連接，銅包鋁絞線接頭必須通過(guò)1000次熱循環(huán)試驗(yàn)，目前尚未做過(guò)。

銅包鋁股線內(nèi)，銅鋁交界面存在1~2um脆化層，當(dāng)股線間用冷焊機(jī)焊接后，外表銅層脫落，必會(huì)發(fā)生脆化而斷線。如果大量使用銅包鋁，廢線比純銅或純鋁廢線難以回收，回收時(shí)會(huì)消耗大量能源。銅包鋁自美國(guó)TexansInstruments公司開(kāi)發(fā)至今，僅用于通信領(lǐng)域，為什么不能大量推廣應(yīng)用至電力電纜，不知其原因，中國(guó)電線電纜行業(yè)有疑慮。1111三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向3、鋁電力電纜可以大力推廣應(yīng)用早在上世紀(jì)六大年代，鋁電纜接頭早已已經(jīng)解決，從目前觀點(diǎn)來(lái)看，可以認(rèn)為基本解決。我們?cè)L問(wèn)了上海、天津、北京、廣州、南京供電公司以及武高所老電纜工作者，同時(shí)也訪問(wèn)電纜研究所退休的電力電纜鋁電纜接頭的研究人員，均認(rèn)為鋁電纜連接不能成為阻礙鋁電纜應(yīng)用的理由。1212三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向上海供電局老電纜工作者觀點(diǎn):上世紀(jì)六十年代，由于銅資源缺乏，提出“以鋁代銅”的口號(hào)，上海供電局使用鋁電纜接頭從未發(fā)生過(guò)問(wèn)題。上海供電局認(rèn)為后來(lái)不使用鋁電纜原因是：當(dāng)時(shí)電纜制造行業(yè)三芯電纜最大只能做到240mm2，而上海每回路容量已經(jīng)超過(guò)240mm2鋁芯電纜允許載流量，往往一回路要用二根電纜并聯(lián)解決容量問(wèn)題，給安裝與運(yùn)行帶來(lái)極大不便，隨著改革開(kāi)放，銅資源不缺，因而更希望用銅電纜。1313三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向天津、北京供電局觀點(diǎn):電力部1962年由電科院牽頭組織推廣應(yīng)用鋁電纜，使用規(guī)定的壓模與接管，從未出現(xiàn)過(guò)連接不良、過(guò)度發(fā)熱頭問(wèn)題，天津在當(dāng)時(shí)10~35kV使用200~300km鋁電纜，未出現(xiàn)過(guò)接頭事故，北京也是如此。天津存在的問(wèn)題與上海相同，一回路傳輸容量需要2根240mm2電纜并聯(lián)應(yīng)用，安裝與使用不方便，若能用一根銅電纜解決傳輸容量受到用戶(hù)歡迎，最終拋棄鋁電纜。而且進(jìn)口銅價(jià)也不貴。1414三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向廣州供電局觀點(diǎn):廣州鋁電纜接頭事故較多，前后長(zhǎng)達(dá)6~7年，之后逐步解決。天津供電局電力電纜負(fù)責(zé)人認(rèn)為，廣州供電局接頭事故在于壓接套不規(guī)范，工藝也不規(guī)范而導(dǎo)致。如果按原電科院規(guī)定工藝與材質(zhì)可解決此問(wèn)題。1515三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向南京供電局觀點(diǎn):

在上世紀(jì)八十年代前，南京用地下電纜不多，但使用均是鋁芯電力電纜，接頭未出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題，他們認(rèn)為在處理過(guò)程中應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：線芯表面必須干凈；壓接管內(nèi)表面也應(yīng)處理；壓接套內(nèi)徑不能過(guò)大于電纜線芯直徑；壓接管截面應(yīng)比銅壓接管大。1616三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向常州供電局觀點(diǎn):常州大量使用鋁芯電纜在2006年，江蘇省電力公司在常州重點(diǎn)推廣鋁電纜應(yīng)用。全年使用50~60km10~35kV電纜，一年運(yùn)行良好，未出現(xiàn)任何問(wèn)題。1717三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向武高所王琨明教授觀點(diǎn)：從上世紀(jì)六十年代使用電力電纜接頭未發(fā)生意外事故，從現(xiàn)在觀點(diǎn)來(lái)看，只能說(shuō)基本上解決，若現(xiàn)在要推廣鋁電纜還必須做一些補(bǔ)充試驗(yàn)。鋁芯電纜壓接工藝應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：機(jī)械拉力必須符合要求；過(guò)去做500次熱循環(huán)試驗(yàn)，現(xiàn)應(yīng)做1000熱循環(huán)試驗(yàn)；60年代鋁芯電纜僅做到240mm2，最多推廣到400mm2。1818三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向如果現(xiàn)在使用鋁芯電力電纜應(yīng)注意到現(xiàn)在與60年代推廣鋁芯電纜的差異：過(guò)去是粘性浸漬與不滴流電纜，工作溫度是50~65℃以及75~80℃，現(xiàn)在使用交聯(lián)電纜，工作溫度是90℃，熱循環(huán)溫度與過(guò)去有差異。過(guò)去最大截面是240mm2，最多到300mm2，目前中壓電纜大多采用300~400mm2銅芯，若用鋁芯電纜，相應(yīng)截面需要600~700mm2，過(guò)去的壓接工藝要驗(yàn)證。1919三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向上海電纜研究所老專(zhuān)家觀點(diǎn)：

上世紀(jì)六十年代與七十年代，上海電纜研究所對(duì)鋁接頭進(jìn)行大量試驗(yàn)工作，通過(guò)這些試驗(yàn)，制訂了鋁接頭國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)時(shí)試驗(yàn)最大截面積做到240mm2，對(duì)主干線進(jìn)行了1000次試驗(yàn)，對(duì)次干線接頭進(jìn)行500次試驗(yàn)。接頭主要是針對(duì)油紙電纜，因此主要從事扇形導(dǎo)體壓接，接孔內(nèi)徑偏大。2020三、國(guó)內(nèi)動(dòng)向壓接采用點(diǎn)壓與環(huán)壓。95mm2及以下小截面采用環(huán)壓較好，點(diǎn)壓容易產(chǎn)生拉斷接頭，大截面可以采用點(diǎn)壓或環(huán)壓，環(huán)壓容易拉脫接頭。對(duì)交聯(lián)電纜，因采用緊壓圓形導(dǎo)體，接頭內(nèi)孔直徑可以比油紙電纜接頭內(nèi)孔小。按規(guī)定工藝制作鋁電纜接頭性能良好，不會(huì)產(chǎn)生事故。60~70年代鋁電纜運(yùn)行性能可靠證明這一點(diǎn)，對(duì)大截面電纜應(yīng)再做一些補(bǔ)充試驗(yàn)，以確保性能。2121四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析采用哪種材料作為電力電纜導(dǎo)體，主要取決于：技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；用戶(hù)使用習(xí)慣；使用環(huán)境的選擇；可靠性。正如前述，銅作為導(dǎo)體，它的可靠性最好，但目前價(jià)格太高，鋁及銅包鋁也均可選擇，主要從技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析角度考慮。2222四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析1、在銅價(jià)為2萬(wàn)元，鋁價(jià)為1.3萬(wàn)元時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析如下：銅比重為8.89，鋁比重為2.7；銅鋁比重比為：3.29:1；銅鋁導(dǎo)電率比：1:0.629在相同導(dǎo)電率下，銅鋁性能比為2:1，即1噸鋁相當(dāng)于2噸銅。其經(jīng)濟(jì)效益（價(jià)格）比：銅鋁價(jià)格比為2萬(wàn)元:1.3萬(wàn)元=1.54:1銅與鋁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比為：（1.54×2）:(1×1)=3.08:1在鋁比銅技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益好約為3倍時(shí)，終極用戶(hù)寧可選擇銅，而不選擇鋁。2323四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析2.當(dāng)銅價(jià)達(dá)到7萬(wàn)元，鋁價(jià)為2萬(wàn)元，銅包鋁價(jià)格為5.3萬(wàn)元時(shí)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析如下:銅與銅包鋁比重比為2.45:1銅與銅包鋁導(dǎo)電率比為0.65:1在相同導(dǎo)電率下銅與銅包鋁性能比為1.59:1銅與銅包鋁經(jīng)濟(jì)效益比為1.32:1銅與銅包鋁技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比為2.1:1從上分析，銅包鋁作