刍议以铝节铜电力电缆行业

刍议以铝节铜电力电缆行业
我們先来看看笔者作为电气设计工作者经常被不实宣传、浮夸传播的几种信息，并参考长期从事铜、铝导体研究、生产的专业人士--中国工程院黄崇祺院士的综合性意见做一个简单的分析。

一、宣传铝和铝合金电缆是节能电缆，比铜电缆节能。

我们来看看ICA（国际铜业协会）2013年2月曾经就原生金属材料生产和应用的能耗上做的一个简单统计：a.从生产金属的单位能耗计算分析，原生铝的单位能耗是阴极铜能耗的2.2倍；b.从综合截流量等因素分析，1吨原铝的能耗仍然比2吨阴极铜的能耗高出约10%；c.从行业技术进步发展规划计算分析，到2015年，原生铝单位能耗是阴极铜单位能耗的约2.8倍，1吨原生铝的能耗比2吨阴极铜的能耗高出约39%。

我们至此得出：至少在原材料阶段，在等效可比的能耗方面，铜电缆要优于铝电缆；在相同条件下，铜的导电率明显优于铝。

至于铝合金电缆，据既往经验我们就可以得出合理的结论，这里暂时不做谈论，也许将来能制造出更节能、更环保的铝合金电缆。

二、在不同条件下，失实对比宣传铜、铝和铝合金导体的性能（导电性能、传输性能、耐腐蚀性能、轻量化、安装方便等）。

我们知道在相同条件下，通常导电率（软状态）铜（100-102% IACS）>铝（63-64% IACS）>铝合金（≥61.0% IACS）；但是导体制成电缆以后，它的柔软性（弯曲性）还与电缆的结构（绝缘、铠装等）有关，如以联锁铠装铝合金电缆和钢带铠装铝合金电缆相比，那前者当然为好。

此其一，我们要强调比较的科学性。

金属导体材料耐蚀性的优劣，与导体工作环境密切相关。

架空裸导线与电缆线芯用线的使用条件完全不同。

通常，纯铝的耐蚀性比铝合金好，人们企图加入某种元素，开发耐蚀铝合金，但目前还未到实质性应用阶段。

在含铁和硅比较低的电工用铝中，如加入适量稀土，在盐雾中（相当于在沿海地区架设的钢芯铝绞线线路）试验证明，可改善其耐蚀性，但如果含铁、硅较高的铝，则其结果是相反的。

作为电缆线芯用的铜、铝、铝合金，一般而言，其耐蚀性为铜>铝>铝合金。

但须指出电缆线芯用铜线，如其绝缘材料含硫，则铜表面会产生“发粘发黑”的腐蚀产物。

所以电缆铜线表面镀一层锡，做隔离用；而铜包铝线一旦铜线表面
出现“针孔”（露铝），将产生加速的电化腐蚀，导致铜包铝线脆断。

此其二，我们要强调比较的深入性，不可以偏概全。

笔者找到了世德合金电缆的官网http：//，在其中我们看到“世德合金电缆的重量是同样载流量的铜缆的一半。

当合金电缆的导体截面积是铜芯的1.5倍时，其电气性能基本相当。

使用世德合金线缆以取代铜缆，可以减少电缆的重量，同时相应的降低安装成本，减少设备和电缆的磨损，使安装工作更为轻松。

世德合金导体的合金成分大大改进了其连接性能，特别是添加适当的铁元素，极大的增强了抗蠕变性能，即使在长时间过载和过热时，也表明其性能与用同样方式连接的铜导体的性能相同。

”我们要说的是也许在满足相同载流量的情况下，铝合金的电缆可能更轻，但是至少粗1.5倍，相应桥架、保护管变大，转弯半径改变，同时需要专门的连接件（铝-铝，铜-铝连接件）连接，连接处需要采用防交叉腐蚀措施，这都给安装带来挑战。

此其三，我们要强调对比的完整性。

三、不断有媒体浮夸报道：国外铝合金电缆的应用已达到八到九成，严重夸大了铝合金电缆的巨大潜力。

我们再来看看ICA国际铜业协会（2013年10月）的调研报告，他们的基本的结论是：在世界范围内每年生产的用于传输电能的电线电缆，包括装备用电缆，工业用电缆，建筑用电缆，电力系统用电缆和裸导线（BOHC，架空导线），所用的导体量是23.12百万吨铜当量（2012），铜的份额是42.6%；而电力电缆，只包括工业用和电力系统用，所用的导体量为7.01百万吨铜当量（2012），铜份额为50.6% 。

报告所采用的数值是以铜当量来计算的，即1吨铝的铜当量是2吨；欧洲是用铝（其中包括架空导线用铝合金）比较多的地区，使用于电缆和架空线的铝约为51.5% ，其中架空导线用铝（包括铝合金）为74%，电缆用铝为26%，即使用铝、铜导体重量之比约三七开。

在欧洲电力电缆用导体只用铝，不用铝合金。

现在8000合金的主要用地在北美和中国，8000铝合金在北美也只是用于建筑用低压电缆；据CRU（英国商品研究所）2013年9月报告：a.2012年铝芯绝缘电力电缆消费增速为6.4% ，在金属绝缘线缆中表现最强劲，但净增长量不大；b.铝芯电缆在印度应用最普遍，在日本应用最少。

据此我们按导体重量计算，全球36.8%的电力电缆使用了铝导体，其中日本使用铝芯电力电缆的市场份额最少只有4.3%，而印度使用铝芯电力电缆占了整个市场份额的85% 。

铝芯电缆主要应用在电力传输领域，而在工业用电力电缆还主要用铜芯电缆。

我们再来看看中国电缆行业协会的资料：2006年中国电工用铝导体的用量分别已达354和107万吨，涉及节铜的电线电缆用导体包括电工铝线和铝合金线、铜包铝线、铜包钢线、细铝线和铜包铝排。

2006年中国铜包铝线使用总量约5万吨，其中主要用于通信用线缆。

而其他电线电缆的用铝量约只占铝导体总量的20%，特别是以铝电力电缆代铜电力电缆的数量并不多。

综合这些数据我们可以大致得出国外铝合金电缆的应用远没有到普遍使用的程度，我国的“以铝代铜”也还未见到明显的取代趋势。

四、我们该如何正确的看待“以铝节铜”或实践“以铝节铜”？
正确看待“以铝节铜”，首先我们必须明白什么是“以铝节铜”。

我们知道早在上世纪六、七十年代就提出过“以铝代铜”的方针，因为铜是国防工业不可缺少的极其重要的材料，各种子弹、炮弹、飞机、舰艇的制造需要大量铜，如每制造100万发子弹就要消耗14吨左右的铜；铜还广泛应用于农业和医药行业中。

而此时的时代特征是面对我国的逐渐崛起，很多国家对于我国进行材料、物资封锁，此时的铜难于进口。

但是现在我们提出的方针是“以铝节铜”，一字之差，意义大不相同。

其正确含意应该是必须用铜的地方，还是要用铜，而在可用铜和铝的地方，需经科学论证、反复检验，能用铝的就用铝。

结束语：
“以铝节铜”是国际趋势，但不能一蹴而就，要做好技术和市场两手储备，循序渐进推入。

而且“以铝节铜”的战略方向不仅仅是电力电缆行业的方向，也是所有相关行业的方向。

参考文献：
[1]<<电线电缆报>> 2014年2月
[2]ICA（国际铜业协会）调研报告2013年2月2013年10月。