銅包鋁線電力電纜的應用

銅包鋁目前主要是在低壓電力電纜中生產使用，雖然中壓電纜也有涉及，但數量很少。和電氣裝備用線一樣，把銅包鋁作為導體運用於電力電纜中的主要原因也是由於銅價的上漲，以及銅包鋁在接頭環節上優于鋁芯電纜的緣故。在國際上，如美國的UL1581、UL1072以及UL83等標準對銅包鋁作為電力電纜導體的性能和線規都做了相應的規定，但在實際運用中範例很少，到目前為止銅包鋁電力電纜只有企業標準。正是由於上述因素的影響，我國生產銅包鋁電力電纜的企業數量有逐年增加的趨勢，從2005~2006年全國只有三五家左右的製造企業，到2007年發展成几十家企業已經或正準備進入到這一產品領域。目前我國銅包鋁電纜生產製造情況有如下特征:

3.1 銅包鋁電力電纜還處於發展初期

近三年，以銅包鋁為導體的電線電纜得到了廣氾的應用，同時也有很多企業將其產品委托國家電線電纜質量監督檢驗中心檢測，截至2008年4月末，已經有近40家電纜企業委托檢測中心進行型式試驗，就企業送檢情況看，目前送檢的產品主要集中在電力電纜，而且主要10kV以下電纜，其中1kV電纜占送檢產品總數量的80%左右，10 kV電纜約占20%

品種分低壓和中壓電纜兩大類，但主要是以低壓銅包鋁電纜為主，而且從產量上看也不是很高。根據目前的估算，2006年銅包鋁電力電纜的產量約2000噸，銅包鋁電纜的產量占整個電力電纜總量中的比重還相當小，占全部導體用量的0.2％左右。其用量分布如圖1所示。

圖1 三種導體在電力電纜中的用量分布

2007年企業中銅包鋁電力電纜的銷售增加量明顯，同時還有許多新增企業在不斷的涌現。因此其銅包鋁電力電纜的生產量增長幅度在200％以上，全年（導體）產量約在7000噸左右。但從絕對量來講，與整個電力電纜導體用量100多萬噸相比較，其銅包鋁產量所占份額還是非常有限，可以說銅包鋁電力電纜尚處於起步階段，今後的發展還有待于觀察。

3.2 目前我國銅包鋁電力電纜主要製造商與產量狀況

3.2.2 國內生產總量

據估算，2006年國內明確品名是銅包鋁電力電纜產值約2億元，其銅包鋁導體消耗量約2000噸左右、2007年全年產量約在7000噸左右。產品主要包括低壓與中壓電力電纜，根據上述十几家抽樣調查結果見圖2。

圖2 抽樣調查對象中各電壓等級銅包鋁分布情況

考慮到本次調研中沒有涵蓋到的小企業，他們基本都是生產低壓系列的銅包鋁電纜。因此，可以估算出目前全國銅包鋁電力電纜生產量中低壓品種占了絕對的數量、約為總量的95％以上。

3.3 銅包鋁電力電纜目前的用戶群體分析

3.3.1 銅包鋁電纜應用調研

銅包鋁電力電纜目前所涉及到的產品範圍包括了中低壓電纜的品種，而其中0.6/1KV 低壓系列的銅包鋁電力電纜是最主要品種。目前中低壓電力電纜用戶群主要是集中在電力系統、建築行業和工礦企業（如機械、化工、鋼鐵等）領域。

2006年我們就電力電纜的用戶群做過比較系統的調研：在中壓電力電纜領域里50％的用戶是電力系統、30％是工礦企業、20％是建築行業；而在低壓電力電纜領域：三芯電纜中電力用戶占了40％、四芯電纜中60％的用戶是工礦企業、五芯電纜中65％是建築行業用戶。

本次調研中我們也了解到上述三大類用戶都存在着使用銅包鋁電纜的範例，但這其中主要還是以電力行業和建築行業的用戶為主。在電力行業中基本上都是在用戶工程上使用（注：電力部門的用戶工程是指電力部門所管轄內的變電站到用戶端工程，如變電站到小區、變電站到工廠，主要是指一些房地產項目與工廠建設項目），該類用戶對電纜的價格較為敏感，同時又想解決鋁電纜接頭氧化的問題，銅包鋁電纜正好適應了這兩方面的性能，而在電力部門里電力配網極少使用銅包鋁電纜；房地產行業的用戶在選購電纜時，同樣也是較多考慮價格因素，“價低者得”是銅包鋁電纜相對於銅電纜更容易中標的關鍵。正是上述“價格”和“接頭”這兩種優勢，使得銅包鋁電力電纜目前在還沒有國家標準出台的前提下，依舊被這些用戶群在一定範圍內採納與使用。

3.3.2 銅包鋁電纜應用實例

青島市電力部門最先使用的是35kv銅包鋁電纜。主要原因是:在2005年8、9月份有一項工程急需上馬，而該項目費用早已確定，在此情況下，電力部門決定首先在35kv線路上試用銅包鋁電纜。在試用中線路運行正常，電力部門認為銅包鋁電纜的價格性能比不錯，於是就在全市內推廣，並推薦給設計院作為電纜設計標準之一。

在與青島市電力部門訪談中,我們感到銅包鋁電纜能在青島市推廣主要因素有以下幾個方面:

     ①銅價上漲與工程項目費用之間的矛盾

     青島電力部門的用戶工程款是按造小區配套費來收取的，2004年是90元/平方米的標準，2006年提高到95元/平方米，這標準一經制定短時間內是很難再做調整,而2006年的電纜價格與2004年期間相比,其漲幅遠大於小區配套費的增長幅度，在這種情況下銅包鋁電纜相對與銅芯電纜的價格優勢被明顯的放大。

山西供電系統願意接受使用銅包鋁電纜，並已在縣級市中逐步開始使用。反映出一些傳統用鋁電纜的地區，也開始關注並使用銅包鋁電纜。

3.4 銅包鋁電力電纜的優勢

近年來，銅包鋁線作為低頻電流傳輸導體發展極為迅速。其中，有可能成為銅包鋁需求量最大的領域為電力電纜和建築布電線等。目前，銅包鋁線作為電力電纜主要用於工程及廠房電力配套建設中，其用量每年都有較大的增長。但對於一些較為重大的項目，施工單位對銅包鋁電纜的使用是持謹慎態度的，這主要由於銅包鋁在該領域的實際使用經驗較少，而且沒有相關標準。

3.4.1 銅包鋁電力電纜與銅電纜比較

跟銅線相比，由於銅包鋁線對於建築開發商而言，其成本要降低30%之多。在建築布電線方面，目前應用較為廣氾的是額定電壓為450/750V及以下聚氯乙烯絕緣布電線。據最新統計，2007年用於建築布電線的銅包鋁線約為8000噸，占整個銅包鋁總量的17%左右。據調查，目前國內銅包鋁布電線主要用於小區、工廠及學校建設等相關工程中。由於其價格相對銅線便宜，所以也受到了用戶的青睞。從其發展趨勢來看，銅包鋁在低頻領域中的應用是越來越廣氾的，而銅包鋁 布電線在建築用線中的比例也將越來越大。據調查，對於這類布電線接頭問題，施工方均是採用與銅線相同的連接方式進行，目前國內外尚無不良安全事故報道。

3.4.2 銅包鋁電力電纜與鋁電纜比較

于我國銅資源非常稀缺，而鋁資源相對較為豐富，在上世紀60 年代, 我國曾提出“以鋁代銅”的方針, 用鋁線作電流傳輸的導體。但在鋁線作為建築布電線的使用中，出現了一些不良事故，如導線短路、甚至起火等，都直接威脅到人民生命和財產的安全，所以近年來質疑和反對建築布電線中使用鋁線的聲音越來越多。根據對不良事故的調查和研究，結論表明這些事故都是由鋁線的連接部位引起的。其具體原因主要包括以下幾個方面：一是鋁導線在空氣中極易氧化而形成高電阻的氧化鋁膜，使得鋁線接頭處的電阻大大增加，造成連接部位發熱甚至起火。二是在室內使用鋁導線時，存在鋁線與銅用配線器具的連接。由於鋁和銅的膨脹係數相差較大，在反復通電升和斷電冷卻后，使接頭處鬆動和出現空隙,當空氣或潮氣進入時,造成鋁線表面被氧化或腐蝕,使接觸電阻增大。三是由銅和鋁的化學活性差別，在連接處進入潮(濕) 氣后將形成局部電池效應,使鋁導體被腐蝕,導致接觸狀態惡化。四是PVC 絕緣體在溫度超過75 ℃且持續較長時間時將分解出氯化氫氣體，對鋁導線有腐蝕作用,導致接觸電阻增大。儘管有報道稱目前國外已經解決了鋁電纜的接頭問題，但國內鋁導線的實際使用經驗表明鋁線在建築布電線中的應用還存在很多安全隱患問題。

3.5 銅包鋁電纜接頭工藝

3.5.1 銅包鋁電纜接點推薦導電膏法防護效果

  銅包鋁電纜接點防護效果如圖3所示。

3.5.2 銅包鋁電纜接點導電膏的塗敷工藝

銅包鋁電纜接點塗敷時，工作環境應保持乾燥，無飛揚塵土和凝露，以保証塗抹質量。塗敷的具體步驟如下所示：

（1）接觸面在塗敷前須用砂布或鋼絲刷進行打磨，去除毛刺、麻點、油污和氧化膜，使接觸面保持平整。

（2）打磨后的接觸面用乾淨的棉紗蘸取無水酒精或丙酮擦拭乾淨，待揮發后均勻塗上一層厚約0.2 mm的膏體，然後將接觸面重合。

（3）塗敷工具應保持清潔，塗層可用油灰刀刮平，塗層厚度應保持在0.15~0.2 mm左右。導電膏並非良導體，所以導電膏在接觸面不可塗得太厚。

（4）膏體應均勻塗在導體有效搭接接觸面內。

（5）塗抹完畢后，把電纜端頭穿進接線端子內孔。

（6）把接線端子緊壓后，再塗抹導電膏進行保護覆蓋。

3.5.3 導電膏對接觸電阻的改善

塗抹導電膏后不僅可以有效的防止了銅鋁電化腐蝕，而且改善導體與接線頭之間的接觸電阻。從而改善了連接處的溫升情況。表7為在其他條件不變時，實際測定導電膏塗敷前後溫升比較。

表7搭接區塗敷導電膏前後的溫升比較表

3.5.4 銅包鋁電纜規格與接線鼻對應關係

按照GB/T 14315-93《電力電纜導體用壓接型銅﹑鋁接線端子和連接管》標準，密封式銅端子（DTM型），銅連接管（GT型）的內徑尺寸列于表8。

表8 密封式銅端子（DTM型）﹑銅連接管（GT型）內徑尺寸