电线电缆行业应重提以铝代铜

电线电缆行业应重提以铝代铜上海电缆研究所信息中心印永福吴士敏蒋强2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）2008.7上海2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）2一、背景材料自2005年以来，铜价飚升，不论用户与电缆制造商均以“望铜兴叹”，寻求替代品，世界电线电缆三次提出以铝代铜均是铜价离奇高涨下产生的。上世纪五十年代，铜价高速攀升，世界电线电缆行业提出以铝代铜。上世纪七十年代，同样原因提出以铝代铜。2005年迄今再次提出以铝代铜。由于这次铜价比前二次上涨幅度大，这次以铝代铜的广泛性要大于前两次。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）3二、国外以铝代铜的动向1、Nexans公司预测到2010年全球电线电缆行业将会有100万吨铜电缆将被铝电缆取代，大约全球电线电缆6%由铜芯变成铝芯。Nexans公司2006年电缆用铜量与2004年持平，而铝电缆用量比2004年增加一倍。意大利铝连铸连轧continuusProperzi公司2006~2007年2年订货量是2002~2005年订货量2倍。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）4二、国外以铝代铜的动向2、一些动向近1~2年内铜价将持续处于高位，2008年铜价最预计升到12000美元。电线电缆终极用户，例如汽车行业出资金支持电线电缆行业从事以铝代铜研究工作。这在过去从未发生过的事，说明铜价上涨影响已非常大。法国汽车工业已开始使用铝芯线芯，德国汽车工业也正在研究汽车线芯使用铝导体。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）5二、国外以铝代铜的动向3、以铝代铜趋势（1）在高、中压电力电缆中，将有10%铜导体被铝导体取代。（2）在建筑领域，建筑用线将有5%铜线被铝线取代。（3）在工业用电缆中2%铜导体被铝导体取代。（4）通信电缆中15%铜电缆被光纤取代。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）6二、国外以铝代铜的动向4、国外电线电缆行业很少使用铜包铝电力电缆，铜包铝仅用于通信电缆与射频电缆。在一些美国UL标准中，电力电缆及电气装备用线导体标准尽管规定可以使用铜包铝，但实际使用很少，这些UL标准还指出，加拿大、墨西哥不允许铜包铝作电力电缆与电气装备线导体。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）7二、国外以铝代铜的动向在美国UL标准中要求“铜包层与铝芯在冶金学上结合…”，并在包装标志上还应出现下到说明：a)“铜包铝只能用于标作与铝导体连接用的设备。铜包铝与标作与铜和铝导体连用的压线连接器接线”。b)对于3.31~5.26mm2（12~10AWG）实心铜包铝导体，“可用于允许与铜导体连接用接线螺丝、压接板和插入式弹簧型连接机构”。c)如果电线连接器中发生任何组合铜包铝、铜和铝导体的物理性接触，该连接器应标作这类混合用途的类型，且该接头只限用于干燥场所。我们理解，从标志来看，美国UL83标准中，把铜包铝归属到铝导体一类中，它仅改善了铝导体的连接性能。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）8三、国内动向1、国内电力电缆生产现状目前电力电缆导体用量已超过110万吨，在铜价上涨形势下，铝导体的增长幅度明显大于铜导体。2005~2006年铝导体平均增长率达到25%，铜导体平均增长15%，铜芯地下电力电缆在电力电缆总比重有所下降。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）9三、国内动向为了铜价过高造成电缆制造成本大幅度提高，国内有二种做法:认为铝接头尚未过关，采用铜包铝导体。采用铝作为电力电缆导体，提倡以铝代铜。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）10三、国内动向2、铜包铝导体制造商对铜包铝作为电力电缆导体应用有三种态度：不生产铜包铝电力电缆。以铜包铝电缆冒充铜芯电力电缆。积极推广铜包铝电力电缆。采用铜包铝电力电缆，在相同传输容量下，其成本比铜电缆下降30%左右。2006年铜包铝应用于电力电缆估计达到3000吨左右。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）11三、国内动向铜包铝能否可应用于电力电缆还存在下列困惑：作为电力电缆导体连接，铜包铝绞线接头必须通过1000次热循环试验，目前尚未做过。铜包铝股线内，铜铝交界面存在1~2um脆化层，当股线间用冷焊机焊接后，外表铜层脱落，必会发生脆化而断线。如果大量使用铜包铝，废线比纯铜或纯铝废线难以回收，回收时会消耗大量能源。铜包铝自美国TexansInstruments公司开发至今，仅用于通信领域，为什么不能大量推广应用至电力电缆，不知其原因，中国电线电缆行业有疑虑。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）12三、国内动向3、铝电力电缆可以大力推广应用早在上世纪六大年代，铝电缆接头早已已经解决，从目前观点来看，可以认为基本解决。我们访问了上海、天津、北京、广州、南京供电公司以及武高所老电缆工作者，同时也访问电缆研究所退休的电力电缆铝电缆接头的研究人员，均认为铝电缆连接不能成为阻碍铝电缆应用的理由。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）13三、国内动向上海供电局老电缆工作者观点:上世纪六十年代，由于铜资源缺乏，提出“以铝代铜”的口号，上海供电局使用铝电缆接头从未发生过问题。上海供电局认为后来不使用铝电缆原因是：当时电缆制造行业三芯电缆最大只能做到240mm2，而上海每回路容量已经超过240mm2铝芯电缆允许载流量，往往一回路要用二根电缆并联解决容量问题，给安装与运行带来极大不便，随着改革开放，铜资源不缺，因而更希望用铜电缆。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）14三、国内动向天津、北京供电局观点:电力部1962年由电科院牵头组织推广应用铝电缆，使用规定的压模与接管，从未出现过连接不良、过度发热头问题，天津在当时10~35kV使用200~300km铝电缆，未出现过接头事故，北京也是如此。天津存在的问题与上海相同，一回路传输容量需要2根240mm2电缆并联应用，安装与使用不方便，若能用一根铜电缆解决传输容量受到用户欢迎，最终抛弃铝电缆。而且进口铜价也不贵。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）15三、国内动向广州供电局观点:广州铝电缆接头事故较多，前后长达6~7年，之后逐步解决。天津供电局电力电缆负责人认为，广州供电局接头事故在于压接套不规范，工艺也不规范而导致。如果按原电科院规定工艺与材质可解决此问题。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）16三、国内动向南京供电局观点:在上世纪八十年代前，南京用地下电缆不多，但使用均是铝芯电力电缆，接头未出现过问题，他们认为在处理过程中应注意下列几点：线芯表面必须干净；压接管内表面也应处理；压接套内径不能过大于电缆线芯直径；压接管截面应比铜压接管大。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）17三、国内动向常州供电局观点:常州大量使用铝芯电缆在2006年，江苏省电力公司在常州重点推广铝电缆应用。全年使用50~60km10~35kV电缆，一年运行良好，未出现任何问题。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）18三、国内动向武高所王琨明教授观点：从上世纪六十年代使用电力电缆接头未发生意外事故，从现在观点来看，只能说基本上解决，若现在要推广铝电缆还必须做一些补充试验。铝芯电缆压接工艺应考虑如下几点：机械拉力必须符合要求；过去做500次热循环试验，现应做1000热循环试验；60年代铝芯电缆仅做到240mm2，最多推广到400mm2。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）19三、国内动向如果现在使用铝芯电力电缆应注意到现在与60年代推广铝芯电缆的差异：过去是粘性浸渍与不滴流电缆，工作温度是50~65℃以及75~80℃，现在使用交联电缆，工作温度是90℃，热循环温度与过去有差异。过去最大截面是240mm2，最多到300mm2，目前中压电缆大多采用300~400mm2铜芯，若用铝芯电缆，相应截面需要600~700mm2，过去的压接工艺要验证。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）20三、国内动向上海电缆研究所老专家观点：上世纪六十年代与七十年代，上海电缆研究所对铝接头进行大量试验工作，通过这些试验，制订了铝接头国家标准。当时试验最大截面积做到240mm2，对主干线进行了1000次试验，对次干线接头进行500次试验。接头主要是针对油纸电缆，因此主要从事扇形导体压接，接孔内径偏大。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）21三、国内动向压接采用点压与环压。95mm2及以下小截面采用环压较好，点压容易产生拉断接头，大截面可以采用点压或环压，环压容易拉脱接头。对交联电缆，因采用紧压圆形导体，接头内孔直径可以比油纸电缆接头内孔小。按规定工艺制作铝电缆接头性能良好，不会产生事故。60~70年代铝电缆运行性能可靠证明这一点，对大截面电缆应再做一些补充试验，以确保性能。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）22四、技术经济分析采用哪种材料作为电力电缆导体，主要取决于：技术经济分析；用户使用习惯；使用环境的选择；可靠性。正如前述，铜作为导体，它的可靠性最好，但目前价格太高，铝及铜包铝也均可选择，主要从技术经济分析角度考虑。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）23四、技术经济分析1、在铜价为2万元，铝价为1.3万元时，技术经济效益分析如下：铜比重为8.89，铝比重为2.7；铜铝比重比为：3.29:1；铜铝导电率比：1:0.629在相同导电率下，铜铝性能比为2:1，即1吨铝相当于2吨铜。其经济效益（价格）比：铜铝价格比为2万元:1.3万元=1.54:1铜与铝的技术经济比为：（1.54×2）:(1×1)=3.08:1在铝比铜技术经济效益好约为3倍时，终极用户宁可选择铜，而不选择铝。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）24四、技术经济分析2.当铜价达到7万元，铝价为2万元，铜包铝价格为5.3万元时技术经济效益分析如下:铜与铜包铝比重比为2.45:1铜与铜包铝导电率比为0.65:1在相同导电率下铜与铜包铝性能比为1.59:1铜与铜包铝经济效益比为1.32:1铜与铜包铝技术经济分析比为2.1:1从上分析，铜包铝作为导体，技术经济比较不合算如果铝价格为2万元,铜与铝技术经济比为7:12008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）25五、结语1.如果铜价格是铝价格二倍左右，用铜作为导体较合理，因为接头方便，线路设计较容易。2.如果铜价高出铝价三倍以上，必然会导致以铝代铜，三次历史上以铝代铜均是铜价更高而产生。铝导体接头基本解决，只需再做一些补充研究。3.从技术经济分析可以看到，铜包铝作为电力电缆导体并不合算，因此世界各国很少采用。2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）26