铜包铝电缆

对于机电安装行业，电线电缆在机电安装工程中占据了重要的地位，作为其主要原材料的铜，占了电缆产品总成本的70%~80%，铜电缆的价格随着铜价的上涨而急剧增长，对投资方和施工方在工程造价控制方面带来极大的困难，为此，铜包铝电缆研究和应用迅速增长。

铜包铝线缆是指以铝芯线代替铜成为线缆主体，外面包一定比例的铜层的电线电缆。铜包铝电缆就其用途来分，基本可分为两类：一类是信号或通讯用途的铜包铝电缆，另一类是供电用的铜包铝电缆。就其特性，将铜包铝和纯铜电缆进行以下的比较。

一、铜包铝通讯电缆

机械特性。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。

电气性能。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来供电，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。铜包铝较纯铜导体软，在生产过程中容易进行矫直处理，因此在一定程度上可以说用铜包铝的电缆要比用纯铜导体的电缆回波损耗指标好。

经济性。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。

二、铜包铝电力电缆

直流电阻率。铜包铝线的电阻率比纯铜线大，约为纯铜线的1.5倍，在阴值相同时，铜包铝线重量约为纯铜线的1/2。根据集肤效应计算，在5MHz以上高频时，与相同截面的铜导体相比，其电阻率相等。在50Hz频率的电力电缆的使用中，其铜导体的集肤效应和邻近效应在150mm2以上就逐渐显得突出，同时由于科学技术的不断发展，产生高次谐波电流和能源会注入到供电系统中，在系统的阻抗上产生出相应频率的高次谐波电压，致使电压的波形发生畸变，增加供电系统的损耗，使导体发热增加;此外，电缆使谐波放大，在接头处产生过电压而损坏电缆头。采用铜包铝导体会起到降低高次谐波产生的交流阻抗(电阻)的作用。在其他使用场合，通过采取提高铜包铝单丝中铜的体积和相应的工艺措施，使铜包铝/铜复合导体在现有同规格导体的外径尺寸上限内，满足导体直流电阻要求。

接驳方式。采用铜包铝导体可满足目前待续多年的电线电缆在产品选型、设计、使用、安装等方面的习惯，还对电缆的接线端子紧压、锡焊接有利。

降低交流电阻。交流电阻是电流载流量的主要依据，根据集肤效应的原理，单根导线的表面，其单位面积通过的电流比导线的圆心单位面积通过的电流要大，也就是说，大截面导体的圆心在相同导体相成的圆面积内，圆心比圆周通过的电流要小，所以把圆心导体与圆周导体用不同的金属组成是最合理、最经济的。影响交流电阻指标除直流电阻、集肤效应外，还有邻近效应，与相同直流电阻的铜导体相比，采用铜复合导体后，单根导体内，铝在园心，铜在外缘;在绞合导体内，内层是铜包铝，外层是纯铜，而铝对集肤效应和邻近效应都没有铜敏感，同时铜复合导体会使导体总截面增加一部份，因此也增加了导体的表面积，改善了电缆的散热条件，增加了散热面积，而铝的导热系数与铜相近，在同等的材料成本条件下，交流电阻的指标要经济得多。

具有良好的耐腐蚀性：铝比铜易腐蚀，但由于铜包铝材料已经完全冶金化，铝完全被铜所覆，不会被水、空气接触，完全达到与铜一样的性能。铜包铝/铜复合导体还更用利于避免电缆在长期使用过程中由于腐蚀、碰伤或因紧压、锡焊接不好使导体与接线端子接触不良、发热引起铜层脱落和铜铝两种金属之间形成电势差，加速电化腐蚀，造成电缆端部烧毁的隐患。对于铝导体，特别是在沿海地区，大气中盐雾所含有的氯离子会凝聚在铝的表面，易在表面的杂质和缺陷周围引起局部腐蚀，形成孔洞、裂纹和微电池，加剧铝导体的腐蚀。

成本低重量轻。与相同技术指标的铜芯电缆相比，铜包铝导体电缆可节约成本40%以上，铜包铝/铜复合导体电缆可节约成本20%以上。铜包铝线的比重仅为纯铜线的37%-40%。在线径、重量相等的情况下，其长度是纯铜线的2.5倍。

良好的焊接性。铜包铝线由于其表面同心包覆了一层纯铜，因此具有跟纯铜线一样的可焊性，方便生产。

虽然铜包铝电缆已经诞生，并正逐步得到应用，但尚有不小阻力，主要表现为铜包铝电缆尚比较难找到国家、行业的应用依据，难以得到设计单位的认可。铜包铝电缆尚有相当多的产品还没有3C认证，行业尚停留在产品鉴定，制定企业标准的阶段，不同品牌之间的产品规格、特性、使用标准差异较大，工程设计者应用时难以把握，投资方暂时也不乐意接受。

但是，随着国家的标准和法规的逐步完善和认可，铜包铝电缆必将走向规范化，无疑将成为了未来几年电线电缆的亮点，带动整个行业的发展。

　　2011年，铜价涨得太离谱了，面对高的离谱的铜价，安徽中盛电缆集团开发了铜包铝电缆与铝芯力缆,铜比铝具有更好的导电性和导热性、在输送电流时电能的损失更小，而被认定为电线电缆的首选材料。但是我国盛产铝而铜资源贫乏，近年来铜价上涨过快，以铝代铜是否可行成为业界关注的热点，也一再引发不同观点的争论。　　　　中小电机行业协会就对漆包线以铝代铜持反对态度，认为在中小电机中用铝代铜是不可行的，是技术倒退，违反国家产业政策。线缆制造业也有人一面疾呼铜价高得离谱，一面又以节能为借口，抵制使用铝芯电缆。其实，以铝代铜是我国的既定技术政策。在电缆标准中，明确规定铜、铝都可作为电力电缆导体。然而，实际上电力电缆导体以铝代铜的推广缓慢。　　　　“这是一个很大的认识误区。需要节能节电的环节很多，降低线路损耗也不仅仅是导体的问题，还有其他输配电设备和器材的原因。”安徽中盛电缆集团机电技术开发中心经理黄尧生告诉笔者，“从国际发展趋势来看，欧美和日本都在推广应用铝芯电力电缆，所见到的发展中国家的电缆工程招标书中，很多都提出用铝芯电力电缆。”　　　　据悉，在当前铜价高企不下、线缆企业难以承受的态势下，铜包铝导体的推广已开始破局。有关专家预测，铜包铝导体电缆将会得到迅速推广。安徽中盛电缆集团“铜包铝(CCA)和铜复合导体电线电缆”两项新产品通过鉴定，并签约千万元订单就是一个很好的佐证。　　　　该集团董事长告诉北极星电力网笔者：’’铜价涨得太离谱了，已远远超过企业的承受能力。在几年前我们就在研发铜包铝，希望能在不降低线缆各项性能指标的前提下，找到破解线缆原材料瓶颈的一条出路，铜包铝技术是可行的。’’鉴定结果表明：该产品与铜导体同类产品相比，成本下降了20%~40%。而且比重小、易于加工、便于安装、传输性能好。　　　　

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民用建筑导体的选择根据上述规范的规定， 民用建筑线缆的导体除及以下线路及消防线路应选铜导体外， 可选择铜、铝、铝合金材料。民用建筑中铜导体使用最为普遍， 性能上优势明显， 纯铝导体基本没有采用， 在此不再赘述。而铝合金导体和铜包铝导体相较纯铝导体在性能上改进很多， 下面主要说明一下铝合金导体和铜包铝导体技术的应用。

铝合金电缆铝合金电缆在我国的应用概况铝合金电缆在国外尤其是北美地区应用广泛， 自年引入国内以来， 在国内发展很快， 国家和行业也相继出台相关导体标准和产品标准规范生产。 树上鸟教育电气设计

铝合金电缆相关标准情况国外标准。美国ASTM B800 - 05 （2011） 标准规定了电气用退火及中温回火8000 系列铝合金导线标准， 规定了6 种用于电缆导体的8000 系列铝合金导体要求； UL44 - 2014 对铝合金电缆做了要求。

国内标准（如表4 所示）。包括《电缆导体用铝合金线》、《额定电压0. 6 / 1 kV 铝合金导体交联聚乙烯绝缘电缆》、GB / T 31840 - 2015 系列标准《额定电压（Um = 1. 2 kV） 到35 kV （Um = 40. 5 kV） 铝合金芯挤包绝缘电力电缆》， 以及国家建筑标准设计图集《铝合金电缆敷设与安装》。

铝合金导体性能特点（如图3 所示）铝合金导体的电导率是铜的61. 2%， 铝合金的密度为2. 7g / cm3， 铜的密度为8. 9 g / cm3， 则（8. 9 / 2. 7）× （0. 612 / 1） = 2， 即2 单位质量的铜的电阻与1 单位质量的铝合金的电阻相同。因此， 在满足相同导电性能的前提下（比铜缆截面大1 ~ 2 个等级或1. 5 倍的铜缆外径）， 质量只有相同载流量铜缆的一半， 对铝合金电缆安装非常有利。 树上鸟教育电气设计

使用中可能出现的问题由于我国电缆厂家众多， 电缆产能严重过剩， 铝合金电缆刚出来就一哄而上， 绝大部分企业根本就不具备检验试验验证导体是否是8000 系列导体的手段和设备设施， 生产质量堪忧。

其次是连接问题： 正确的连接是用好铝合金电缆的关键。铝合金电缆连接附件（接线端子） 也应该是铝合金和铜的专用过渡端子， 这种附件国内还没有相关产品标准。而很多生产企业还是采用传统铜、铝过渡端子， 这种端子连接与过去铝芯电缆的连接没有区别， 增加了隐患。 树上鸟教育电气设计