多年来,关于铜包铝电缆的性能提升、应用范围等讨论从未间断过,之所以铜包铝电缆一直引发业界的高度关注,重要原因自然是与高昂的原材料——铜价相关;而另外一方面,加大铜包铝电缆的研发和性能提升,一定意义上也能够推进中国电线电缆行业的发展,对于企业而言,更是有一定的现实意义。因此,铜包铝电缆尽管实践多年,但是直到今天,即便是在铝合金电缆大炒特炒之际,关于铜包铝电缆的讨论也一直在继续。
电缆按内导体的不同来分,主要有两种,一种是纯铜材料,一种是铜包铝材料。铜包铝的英文是:Copper Clad Aluminum,所以铜包铝导体也常称为:CCA导体。铜包铝复合线材最早由德国在上个世纪30年代推出,随后在英国、美国、法国等国得以推广,广泛应用于各个领域。美国的CATV电缆早在1968年就开始试用铜包铝线,消耗数量达3万吨/年。现在美洲国家已经用铜包铝(钢)电缆代替了纯铜电缆。近年来,我国铜包铝CATV电缆也开始被大量使用。国家于2000年制定了行业标准--SJ/T11223-2000,大力推广宣传使用铜包铝电缆。目前上海、广州、浙江、辽宁等地的有线电视台已经普遍采用了铜包铝电缆,反应良好。
铜包铝是在铝或铝/钢合金芯材表面同心包覆铜层,经拉拔而成,铜层厚度在0.55mm以上。由于高频信号在导体上传输具有趋肤效应的特点,有线电视信号在0.008mm以上的铜层表面传递,铜包铝内导体能完全满足信号传输要求,其信号的传输特性与相同直径线铜体相一致。
那么铜包铝电缆与纯铜电缆在各项性能方面有什么区别,有哪些优点,又有哪些不足呢?首先,在机械特性方面,纯铜导体强度、伸长率比铜包铝导体大,也就是说纯铜在机械性能方面比铜包铝好。从电缆设计的角度来看,纯铜导体比铜包铝导体机械强度好的优点,在实际应用过程中不一定需要。铜包铝导体比纯铜轻很多,因此铜包铝的电缆在整体重量上比纯铜导体电缆要轻,这样会给电缆的运输和电缆的架设施工带来方便。另外铜包铝比纯铜软一点,用铜包铝导体生产的电缆在柔软性方面比纯铜的电缆好一点。
其次,在电气性能方面,因为铝的导电性比铜差,使得铜包铝导体的直流电阻比纯铜导体大,这点有无影响主要看电缆是否会被用供电,如给放大器提供电源,如果被用来供电的话,铜包铝导体将会导致额外的电力消耗,电压降低较多。当频率超过5MHz时,此时的交流电阻衰减在这两种不同的导体下没有明显的区别。当然,这主要是因为高频电流的集肤效应,频率越高,电流的流动就越接近导体表面,在铜包铝导体的表面实际上纯铜材料,当频率高到一定时候,整个电流镀在铜材质里面流动了。在5MHz情况下,电流在近表面的约0.025毫米厚度中流动,而铜包铝导体的铜层厚度比此厚度多约一倍。对于同轴电缆,因为传输的信号是在5MHz以上,因此铜包铝导体和纯铜导体传输效果是相同的。在实际测试电缆的衰减可以证明这一点。
再次,从经济性方面,铜包铝导体是按重量出售的,纯铜导体也是按重量出售的,铜包铝导体的价格要比相同重量的纯铜导体贵一些。但是同样重量的铜包铝要比纯铜导体长度长很多,而电缆是按长度计算的。相同重量铜包铝线是铜线长度的2.5倍,价格仅仅是每吨多几百元。综合下来,铜包铝就很有优势。由于铜包铝电缆比较轻,电缆的运输成本、安装架设成本都会有所降低,会给施工带来一定的方便性。
除此之外,铜包铝电缆相较于纯铜电缆而言,维护更加简易,维护成本更低。使用铜包铝能减少网络故障,避免网络人员在维护时“冬天剪芯,夏天剪皮”(铝带纵包或铝管产品)。由于电缆的铜内导体与铝外导体热膨胀系数相差较大,在炎热的夏季,铝外导体伸张较大,铜内导体相对回缩,不能充分接触到F头座内的弹性触片;在严寒的冬季,铝外导体收缩较大,使屏蔽层脱落。当同轴电缆采用铜包铝内导体时,它与铝外导体的热膨胀系数相差较小,气温变化时,电缆抽芯的故障大为减少,提高了网络的传输质量。
电线电缆行业采用铜包铝线也是一种缓解目前企业压力的好办法,铝线外面包一层铜经拉制而成的双金属线,由于具有比重小,传输性能好等优点,特别适用于做射频同轴电缆的内导体,与纯铜线相比,其密度为纯铜40%左右。而传输特性优于纯铜线,是最理想的射频同轴电缆分支线内导体。
未来铜包铝电缆产品的发展,依然需要整个电线电缆行业,以及生产企业去通过努力提高性能、努力普及产品相关知识等角度进行应用推广,从而为中国电缆行业的做强做出贡献。
英国BICC公司经过对电缆以及连接的通电负荷长达七年的研究,经过1000万小时的反复试验,结果显示:铜包铝在经济,技术上可比铜线竞争,且价格稳定。在美国的ASTM标准中对铜包铝导体的构造和特性做了详细的规定;美国TI公司还把铜比列为10%的铜包铝作为导线标准。
日本电线株式会社把铜包铝是否可作为电线电缆的导电材料进行了大量的调查和研究。研究试验的内容包括:1.对铜包铝的导体结构(铜的比列10-15%和线径和厚度关系);2.物理的机械性能;3.表面特性,尤其是铝的接触电阻特别大,而铜包铝则与铜一样优良。
同时还对其弯曲刚性,反复弯曲,反复卷绕等进行试验。
日本电线株式会社还对连接器和配线器具的连接进行了大量的研究:1.对接触电阻的试验;2.通电热循环试验;
日本电线株式会社历经了数年的适用性研究证明,铜包铝具有:1.连接容易;2.连接可靠;3.重量轻;4.绕性好;5.经济;6.与铜线同样安全可靠。
美国,英国,日本等国家已经把铜包铝作为继铜,铝后的第三种导体。由于铝表面极易氧化,产生氧化膜又极难除去,造成接触电阻大和不能焊锡焊接,严重影响了铝代替铜的普及率,而铜包铝的开发成功,开创了以铝代替铜的转机。
早在开发初期,铜包铝在国外仅使用在建筑电线的布线以及广播电视通讯的高频电缆和屏蔽线上。由于铜包铝导体材料生产的产业化,加之铜包铝具有重量轻,相对成本低,价格稳定等优点,客服了铜成本高,价格大起大落等弊端,已逐步大量应用在电动机,变压器等漆包线,母线和电线电缆上,深受广大用户和制造商的欢迎。
在借鉴国内外现有成果的基础上进行了研究和试验,取得了大量的数据,还对导体的界面,导体在各种有害,腐蚀溶液中,在用焊锡接的接头上,在耐高温中,在拉拔,退火工艺上进行了试验,同时对其在工频下的交流电阻,截流量,集肤效应,邻近效应等进行了大量的运算;同时还对铜包铝的回收利用进行了试验和研究,得出的结论是,在于国外研究结果的结论一致的同时,进一步确认在于铜导体直流电阻相同的条件下;1.其导体间与接线端子的热循环指标要比铜好;2.其交流电阻,截流量要比铜好,从而线损也要比铜低;3.其与锡的可焊性与铜相同;4.其接触电阻与铜相同;5.其电阻率可通过导体截面和导体中的铜含量以及复合导体来解决。
35kV及以下铜包铝及铜包铝/铜复合导体挤包绝缘电力电缆,该产品的导体是采用包覆焊接制造技术,将铜带同心地包覆在铝杆芯片的外表面,并使铜层和芯线之间形成牢固的原子间的冶金结合。YJYC电缆 YJVC电缆 YJCV电缆 生产厂家 郝135-9138/6783与传统的纯铜导体电线电缆相比具有重量轻(约纯铜的37~40%);经济(价格为纯铜的50~60%);其长度是同等重量、同等直径的纯铜线的2.45~2.65倍,因此,利用导线的长度生产电线电缆,必将降低生产成本;该产品既解决了传统铝电线电缆电阻大、易氧化、线损高的缺点,又解决当前铜资源紧张引起高额价位这一局面。铜包铝及铜包铝/铜复合导体电缆对电力传输材料进行调整以及环境保护将起到重要作用。就目前的发展形势来看,今后铜包铝及铜包铝/铜复合导体电缆将成为我公司主型产品,YJYC电缆 YJVC电缆 YJCV电缆 生产厂家 郝135-9138/6783目前公司正在大力宣传铜包铝及铜包铝/铜复合导体电缆,预计会有经济效益。