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铜包铝线电力电缆的应用
铜包铝目前主要是在低压电力电缆中生产使用,虽然中压电缆也有涉及,但数量很少。和电气装备用线一样,把铜包铝作为导体运用于电力电缆中的主要原因也是由于铜价的上涨,以及铜包铝在接头环节上优于铝芯电缆的缘故。在国际上,如美国的UL1581、UL1072以及UL83等标准对铜包铝作为电力电缆导体的性能和线规都做了相应的规定,但在实际运用中范例很少,到目前为止铜包铝电力电缆只有企业标准。正是由于上述因素的影响,我国生产铜包铝电力电缆的企业数量有逐年增加的趋势,从2005~2006年全国只有三五家左右的制造企业,到2007年发展成几十家企业已经或正准备进入到这一产品领域。目前我国铜包铝电缆生产制造情况有如下特征:
3.1 铜包铝电力电缆还处于发展初期
近三年,以铜包铝为导体的电线电缆得到了广泛的应用,同时也有很多企业将其产品委托国家电线电缆质量监督检验中心检测,截至2008年4月末,已经有近40家电缆企业委托检测中心进行型式试验,就企业送检情况看,目前送检的产品主要集中在电力电缆,而且主要10kV以下电缆,其中1kV电缆占送检产品总数量的80%左右,10 kV电缆约占20%
品种分低压和中压电缆两大类,但主要是以低压铜包铝电缆为主,而且从产量上看也不是很高。根据目前的估算,2006年铜包铝电力电缆的产量约2000吨,铜包铝电缆的产量占整个电力电缆总量中的比重还相当小,占全部导体用量的0.2%左右。其用量分布如图1所示。
图1 三种导体在电力电缆中的用量分布
2007年企业中铜包铝电力电缆的销售增加量明显,同时还有许多新增企业在不断的涌现。因此其铜包铝电力电缆的生产量增长幅度在200%以上,全年(导体)产量约在7000吨左右。但从绝对量来讲,与整个电力电缆导体用量100多万吨相比较,其铜包铝产量所占份额还是非常有限,可以说铜包铝电力电缆尚处于起步阶段,今后的发展还有待于观察。
3.2 目前我国铜包铝电力电缆主要制造商与产量状况
3.2.1 主要的制造商介绍
2007年我国生产铜包铝电力电缆的企业大大小小有几十家,其中以下几家企业占居了国内70%以上的份额。
其他一些铜包铝电力电缆企业的情况:
特变电工山东鲁能电缆:据了解该公司2006年试生产些铜包铝电缆,2007年才开始生产,产品为0.6/1kV铜包铝电力电缆,铜包铝导体用量不到100吨。主要用户省内电力部门的用户工程。铜包铝导体全部从大连、常州外购。
3.2.2 国内生产总量
据估算,2006年国内明确品名是铜包铝电力电缆产值约2亿元,其铜包铝导体消耗量约2000吨左右、2007年全年产量约在7000吨左右。产品主要包括低压与中压电力电缆,根据上述十几家抽样结果见图2。
图2 抽样对象中各电压等级铜包铝分布情况
考虑到本次调研中没有涵盖到的小企业,他们基本都是生产低压系列的铜包铝电缆。因此,可以估算出目前全国铜包铝电力电缆生产量中低压品种占了绝对的数量、约为总量的95%以上。
3.3 铜包铝电力电缆目前的用户群体分析
3.3.1 铜包铝电缆应用调研
铜包铝电力电缆目前所涉及到的产品范围包括了中低压电缆的品种,而其中0.6/1KV 低压系列的铜包铝电力电缆是最主要品种。目前中低压电力电缆用户群主要是集中在电力系统、建筑行业和工矿企业(如机械、化工、钢铁等)领域。
2006年我们就电力电缆的用户群做过比较系统的调研:在中压电力电缆领域里50%的用户是电力系统、30%是工矿企业、20%是建筑行业;而在低压电力电缆领域:三芯电缆中电力用户占了40%、四芯电缆中60%的用户是工矿企业、五芯电缆中65%是建筑行业用户。
本次调研中我们也了解到上述三大类用户都存在着使用铜包铝电缆的范例,但这其中主要还是以电力行业和建筑行业的用户为主。在电力行业中基本上都是在用户工程上使用(注:电力部门的用户工程是指电力部门所管辖内的变电站到用户端工程,如变电站到小区、变电站到工厂,主要是指一些房地产项目与工厂建设项目),该类用户对电缆的价格较为敏感,同时又想解决铝电缆接头氧化的问题,铜包铝电缆正好适应了这两方面的性能,而在电力部门里电力配网极少使用铜包铝电缆;房地产行业的用户在选购电缆时,同样也是较多考虑价格因素,“价低者得”是铜包铝电缆相对于铜电缆更容易中标的关键。正是上述“价格”和“接头”这两种优势,使得铜包铝电力电缆目前在还没有国家标准出台的前提下,依旧被这些用户群在一定范围内采纳与使用。
3.3.2 铜包铝电缆应用实例
青岛市电力部门最先使用的是35kv铜包铝电缆。主要原因是:在2005年8、9月份有一项工程急需上马,而该项目费用早已确定,在此情况下,电力部门决定首先在35kv线路上试用铜包铝电缆。在试用中线路运行正常,电力部门认为铜包铝电缆的价格性能比不错,于是就在全市内推广,并推荐给设计院作为电缆设计标准之一。
在与青岛市电力部门访谈中,我们感到铜包铝电缆能在青岛市推广主要因素有以下几个方面:
①铜价上涨与工程项目费用之间的矛盾
青岛电力部门的用户工程款是按造小区配套费来收取的,2004年是90元/平方米的标准,2006年提高到95元/平方米,这标准一经制定短时间内是很难再做调整,而2006年的电缆价格与2004年期间相比,其涨幅远大于小区配套费的增长幅度,在这种情况下铜包铝电缆相对与铜芯电缆的价格优势被明显的放大。
山西供电系统愿意接受使用铜包铝电缆,并已在县级市中逐步开始使用。反映出一些传统用铝电缆的地区,也开始关注并使用铜包铝电缆。
3.4 铜包铝电力电缆的优势
近年来,铜包铝线作为低频电流传输导体发展极为迅速。其中,有可能成为铜包铝需求量最大的领域为电力电缆和建筑布电线等。目前,铜包铝线作为电力电缆主要用于工程及厂房电力配套建设中,其用量每年都有较大的增长。但对于一些较为重大的项目,施工单位对铜包铝电缆的使用是持谨慎态度的,这主要由于铜包铝在该领域的实际使用经验较少,而且没有相关标准。
3.4.1 铜包铝电力电缆与铜电缆比较
跟铜线相比,由于铜包铝线对于建筑开发商而言,其成本要降低30%之多。在建筑布电线方面,目前应用较为广泛的是额定电压为450/750V及以下聚氯乙烯绝缘布电线。据最新统计,2007年用于建筑布电线的铜包铝线约为8000吨,占整个铜包铝总量的17%左右。据,目前国内铜包铝布电线主要用于小区、工厂及学校建设等相关工程中。由于其价格相对铜线便宜,所以也受到了用户的青睐。从其发展趋势来看,铜包铝在低频领域中的应用是越来越广泛的,而铜包铝 布电线在建筑用线中的比例也将越来越大。据,对于这类布电线接头问题,施工方均是采用与铜线相同的连接方式进行,目前国内外尚无不良安全事故报道。
3.4.2 铜包铝电力电缆与铝电缆比较
于我国铜资源非常稀缺,而铝资源相对较为丰富,在上世纪60 年代, 我国曾提出“以铝代铜”的方针, 用铝线作电流传输的导体。但在铝线作为建筑布电线的使用中,出现了一些不良事故,如导线短路、甚至起火等,都直接威胁到人民生命和财产的安全,所以近年来质疑和反对建筑布电线中使用铝线的声音越来越多。根据对不良事故的和研究,结论表明这些事故都是由铝线的连接部位引起的。其具体原因主要包括以下几个方面:一是铝导线在空气中极易氧化而形成高电阻的氧化铝膜,使得铝线接头处的电阻大大增加,造成连接部位发热甚至起火。二是在室内使用铝导线时,存在铝线与铜用配线器具的连接。由于铝和铜的膨胀系数相差较大,在反复通电升和断电冷却后,使接头处松动和出现空隙,当空气或潮气进入时,造成铝线表面被氧化或腐蚀,使接触电阻增大。三是由铜和铝的化学活性差别,在连接处进入潮(湿) 气后将形成局部电池效应,使铝导体被腐蚀,导致接触状态恶化。四是PVC 绝缘体在温度超过75 ℃且持续较长时间时将分解出氯化氢气体,对铝导线有腐蚀作用,导致接触电阻增大。尽管有报道称目前国外已经解决了铝电缆的接头问题,但国内铝导线的实际使用经验表明铝线在建筑布电线中的应用还存在很多安全隐患问题。
3.5 铜包铝电缆接头工艺
3.5.1 铜包铝电缆接点推荐导电膏法防护效果