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《鋁合金導(dǎo)體和銅鋁導(dǎo)體的性能對比》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、鋁合金導(dǎo)體和銅、鋁導(dǎo)體的對比摘要:隨著科技的發(fā)展,社會的需要,鋁合金導(dǎo)體具有的良好的導(dǎo)電性能和優(yōu)異的機械性能,在低壓電力電纜中的應(yīng)用中廣泛代替銅導(dǎo)體。關(guān)鍵詞:鋁合金導(dǎo)體,銅導(dǎo)體,鋁導(dǎo)體,低壓電力電纜,銅、鋁資源1引 言人類對銅的使用歷史這可以追溯到10,000年以前。在伊拉克的北部曾經(jīng)出土一件8700年前的文物——銅耳杯,中國在4000多年前的夏禹時代就有了青銅器。銅作為導(dǎo)體的應(yīng)用在18世紀末隨著電的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用已經(jīng)走過了200多年的歷史。鋁做為一種年輕的金屬,在19世紀中期,它被稱作“銀色的金子”,比黃金還珍貴,直到1886年由美國科學(xué)家霍爾獨立研究出電解鋁法,才開始能夠后工業(yè)化
2、生產(chǎn)。鋁用作導(dǎo)體從1896年開始,英國人科利在博爾頓架設(shè)了世界上第一根架空鋁絞線。1910年美國鋁業(yè)協(xié)會胡普斯發(fā)明了鋼芯鋁絞線,架設(shè)于尼亞加拉大瀑布上空。此后,架空高壓輸電線逐步被鋼芯鋁絞線取代。另外,歐美工業(yè)發(fā)達國家於1910年開始使用鋁導(dǎo)體替代銅導(dǎo)體作為配電線。現(xiàn)在,全世界生產(chǎn)的鋁約14%用作電工材料,世界上在電線中,使用鋁比例最高的是美國,達到35%左右。我國電工部門的用鋁量約占全國鋁消耗總量的三分之一,主要用于高壓輸電,而配電使用鋁導(dǎo)體的比例低于5%。使用銅或者是鋁做為導(dǎo)體受歷史、國情、資源狀況等等因素的影響。上世紀五十年代,銅價高速攀升,世界電線電纜行業(yè)提出以鋁代銅,要
3、達到同樣的電氣性能,鋁導(dǎo)體的截面積需要比銅導(dǎo)體大兩個等級或者增大50%。上世紀六、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,隨著科技的進步,這次的以鋁代銅主要是以鋁合金代銅。以鋁代銅的前景如何呢?我們需要對鋁合金、銅和鋁的性能有更多的了解。2銅鋁的對比2.1鋁與銅的性能比較(20℃)注:數(shù)據(jù)來源于《鋁合金及其加工手冊》第二版2.2銅鋁導(dǎo)體在電力電纜中的應(yīng)用從電纜生產(chǎn)標準來說,所有電力電纜制造遵從GB12706.1-2008?額定電壓lkV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)擠包絕緣電力電纜及附件:第1部分:額定電壓1kV(Um=1.2kV)和
4、3kV(Um=3.6kV)電纜?,其中電纜的導(dǎo)體按照GB/T3956-2008生產(chǎn)。GB/T3956-2008<電纜的導(dǎo)體>中有明確的規(guī)定,可以采用第1種或第2種鍍金屬層或不鍍金屬層退火銅導(dǎo)體、鋁或鋁合金導(dǎo)體。注:數(shù)據(jù)來源于《鋁合金及其加工手冊》第二版2.3鋁導(dǎo)體在電力電纜應(yīng)用中的問題六、七十年代,全球銅價高速攀升,由于政治因素,銅材作為戰(zhàn)略物資受到貿(mào)易管制,國內(nèi)大量采用鋁作為輸電電纜的主要導(dǎo)體材料,“以鋁代銅”成為電氣行業(yè)普遍遵循的技術(shù)政策,選用銅導(dǎo)體電纜需要報告申請。所以民用建筑的干線,支線都采用純鋁線纜。純鋁導(dǎo)體(AA1350)的缺點主要體現(xiàn)在如下幾個方面:(1)機械強度差
5、,容易折斷,(2)易蠕變,需要經(jīng)常緊固螺絲(3)容易過載發(fā)熱,存在安全隱患(4)沒有很好的解決銅鋁過渡連接問題這些問題不僅僅是國內(nèi)面臨的問題,世界電纜行業(yè)也面臨同樣的問題。隨著國際形勢的好轉(zhuǎn),中國改革開放的實施,我們能夠方便的從國外大量進口銅資源,而且銅鋁之間的價差不大,以鋁代銅在國內(nèi)逐步淡化;與此同時,國外積極研發(fā)新的鋁合金導(dǎo)體,解決合金導(dǎo)體和端子的連接問題,最終美國以及歐洲在配電線路上大量應(yīng)用鋁合金導(dǎo)體。在美國國家電氣規(guī)范[5]NEC330.14規(guī)定:“8,10,12AWG截面(相當(dāng)于國內(nèi)8.37mm2,5.26mm2,3.332mm2)的實心導(dǎo)體應(yīng)由AA8000系列電工級鋁
6、合金材料制造。絞合型導(dǎo)體從8AWG(相當(dāng)于國內(nèi)8.37mm2)到1000kcmil(相當(dāng)于國內(nèi)506.7mm2)標識為TypeRHH,RHW,XHHW,THW,THHW,THWN,THHN,service-entranceTypeSEStyleUandSEStyleR應(yīng)由AA-8000系列電工級鋁合金導(dǎo)體材料制造?!?.鋁合金導(dǎo)體3.1鋁合金導(dǎo)體的發(fā)展用作導(dǎo)體的鋁合金在六、七十年代由于銅價的高速攀升迎來飛速的發(fā)展。在國際鋁行業(yè)協(xié)會的鋁合金牌號中,用作導(dǎo)體的鋁合金主要有AA1000系列即純鋁,AA6000系列導(dǎo)體,和AA8000系列導(dǎo)體。AA1000系列導(dǎo)體主要用在高壓架空線;AA
7、6000Al-Mg-Si(鋁鎂硅合金)系列導(dǎo)體主要用在高壓架空線和鋁母排;這兩類導(dǎo)體都是以硬態(tài)導(dǎo)體存在,接頭的連接以焊接為主。AA8000Al-Mg-Cu-Fe(鋁鎂銅鐵合金)系列是真正用在配電線路上的軟質(zhì)鋁合金。AA8000系列鋁合金在六、七十年代獲得一系列專利。鋁合金合金名稱美國專利權(quán)號ANSI-H35.1801780308076813081768177UNSA98017A98030A98076A98130A98176A98177……37113393697260……RE284