鋁合金導(dǎo)體和銅鋁導(dǎo)體的性能對(duì)比

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1、鋁合金導(dǎo)體和銅、鋁導(dǎo)體的對(duì)比摘要：隨著科技的發(fā)展，社會(huì)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(jī)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(duì)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(guó)在4000多年前的夏禹時(shí)代就有了青銅器。銅作為導(dǎo)體的應(yīng)用在18世紀(jì)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(jì)中期，它被稱作“銀色的金子”，比黃金還珍貴，直到1886年由美國(guó)科學(xué)家霍爾獨(dú)立研究出電解鋁法，才開

2、始能夠后工業(yè)化生產(chǎn)。鋁用作導(dǎo)體從1896年開始，英國(guó)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(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)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(dá)國(guó)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(guó)，達(dá)到35%左右。我國(guó)電工部門的用鋁量約占全國(guó)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(guó)情、資源狀況等等因素的影響。上世紀(jì)五十年代，銅價(jià)高速攀升，世界

3、電線電纜行業(yè)提出以鋁代銅，要達(dá)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(gè)等級(jí)或者增大50%。上世紀(jì)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(jìn)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(duì)鋁合金、銅和鋁的性能有更多的了解。2銅鋁的對(duì)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(cè)》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(biāo)準(zhǔn)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

4、部分:額定電壓1kV(Um=1.2kV)和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(cè)》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(jià)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(guó)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(bào)告申請(qǐng)。所以民用建筑的干線，支線都采用純鋁線纜。純鋁導(dǎo)體（AA

5、1350）的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）機(jī)械強(qiáng)度差，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(guó)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(guó)際形勢(shì)的好轉(zhuǎn)，中國(guó)改革開放的實(shí)施，我們能夠方便的從國(guó)外大量進(jìn)口銅資源，而且銅鋁之間的價(jià)差不大，以鋁代銅在國(guó)內(nèi)逐步淡化；與此同時(shí)，國(guó)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(guó)以及歐洲在配電線路上大量應(yīng)用鋁合金導(dǎo)體。在美國(guó)國(guó)家電氣規(guī)范[5]NEC330.14規(guī)定：“8，10，12AWG截面（相當(dāng)于國(guó)內(nèi)8.37mm2,5

6、.26mm2,3.332mm2）的實(shí)心導(dǎo)體應(yīng)由AA8000系列電工級(jí)鋁合金材料制造。絞合型導(dǎo)體從8AWG（相當(dāng)于國(guó)內(nèi)8.37mm2）到1000kcmil（相當(dāng)于國(guó)內(nèi)506.7mm2）標(biāo)識(shí)為TypeRHH,RHW,XHHW,THW,THHW,THWN,THHN,service-entranceTypeSEStyleUandSEStyleR應(yīng)由AA-8000系列電工級(jí)鋁合金導(dǎo)體材料制造。”3.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(jià)的高速攀升迎來飛速的發(fā)展。在國(guó)際鋁行業(yè)協(xié)會(huì)的鋁合金牌號(hào)中，用作導(dǎo)體的鋁合金主要有AA1000系列即純鋁，AA6

7、000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；AA6000Al-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(guó)專利權(quán)號(hào)ANSI-H35.1801780308076813081768177UNSA98017A98030A98076A98130A98176A98177……37113393697260……RE284