用铜还是用铝

用铜还是用铝
----让我们正确理解市场上对于应用铝合金电缆的质疑

长久以来，人们对建筑用低压电缆的选择，通常是以铜为主。认为铜导体在电气性能及可靠程度上都高于其他导体，是用作电缆材料的不二选择。但铜作为地球上的一种稀缺资源，尤其是在我们国家，矿藏量十分有限，铜矿石大量依赖进口。在倡导节能环保、可持续发展的大环境下，我们是不是应该突破固有的使用习惯，在适用的条件下，去接受更加经济且环保的铝合金电缆呢？

众所周知，任何新事物、新科技的产生，必然会触动既有行业经济团体的利益，以致招来大量非议，受到同行及竞争对手排挤、打压。但随着越来越多的人逐渐了解并接受这种新鲜事物，以往陈旧的理念理所当然地会被历史的洪流所淘汰。就像现在，众多的设计师和业主基于其性能可靠，经济节约，绿色环保等考虑，纷纷开始选用铝合金电力电缆，恰恰说明铝合金电力电缆适用于中国市场，是非常符合中国国情的产物，同时能够满足很多场合应用的需求，有着广阔的市场和生命力。

关于铝合金电缆在国外住宅项目中应用的质疑

8000系列铝合金导体不同于以往的纯铝导体，经过一系列的工艺技术，通过在纯铝中添加铁、镁及其他一些金属元素后，其电气性能与纯铝基本相当，机械性能大幅改善，在抗蠕变、柔韧性、耐腐蚀及屈服强度上均接近甚至超越了铜导体。在8000系铝合金导体的发源地北美地区，有很多企业都在生产并销售以铝合金为导体的电缆产品，早在30多年前铝合金电缆就已经被广泛应用于包括住宅、 商业、工业及军事等众多项目中，并且运行良好。

下图是美国业绩表中的关于住宅业绩一页（截止到2000年，美国业绩表中典型安装项目共有71页，具有代表性的住宅工程有近150项；加拿大的典型安装工程有35页，具有代表性的住宅工程有近160项）下右图是加拿大业绩表中关于住宅业绩的一页。（可以看到早在1973年卡尔加里的洲际公寓二期的应用）。
所有这些业绩表明以铝合金为导体电力电缆是经过多年实际应用验证了的，是可靠的﹑安全的﹑稳定的﹑性价比高的配电线缆。除住宅外，合金电缆在工业﹑宾馆﹑商业建筑﹑机场﹑超高层建筑都有着广泛的应用。所以，针对于合金电缆在北美地区广泛应用的质疑都是没有根据的，是站不住脚的。

关于铝合金电缆连接性能实验标准的质疑

很多不懂得电气原理的人通常以为铝-铝连接不可靠，可以说是谈铝色变。但目前我们使用的是铝合金导体而非纯铝，由于向纯铝中添加了合金成分，能够有效地改善及抑制纯铝材料的蠕变特性，已经使得连接性能大幅提高。同时希望读者能够客观地分析一下，我们以往所认为的铝不可靠，到底是铝材料不稳定，还是接头不可靠，还是安装时候的工艺原因呢？

下面一段文字摘自 《加拿大皇家调查委员会关于铝线的法案》

1957年，凯撒铝制电气产品（Kaiser Aluminum Electrical Products）使用凯撒（Kaiser ）铝类型NM电缆（Ka-Flex）为西弗吉尼亚州雷文斯伍德的99套公寓布线。连续运行六年后，凯撒（Kaiser ）的工程师于1963年检查了这些设施，未发现任何与开关、装置或者负载中心相关的问题。Scotchlok连接器用于装置上的铜－铝连接。在其他的结论中，调查人员决定不应再将使用密封剂视为全部铝连接的强制规定。
I•F•马蒂瑟和S• M•加特（1970年）指出，EC级铝电线不是特别适用于小电线尺寸（小于AWG-8 , *注： 等同于公制 8.37mm2），因为它容易产生刻痕，而且蠕变应力低、热稳定性差。然而，已经开发出了多种新型合金电线。看上去这些新型电线已经克服了这些问题，因为它们强度比较高、延展性较好，而且在200℃时它们的机械特性几乎保持不变，在接近275℃时周期为数小时。
在美国国家标准局（NBS）的报告 NBSIR 75-677（1974年12月）和 NEISS 新闻（1975年7月，第4期）中报告了在美国的支路布线的铝电线年表。本章节的其他内容摘自这两个来源。
1966年前，美国安全检测实验室（UL）认可在任何“一般用途接线设备”上使用铝制支路电线，使用无螺钉推入式接线端子的除外。在退火回火方面，一般用途的 EC级铝合金不能满足15 000至22 000 psi的极限抗拉强度要求，因此，必须用于部分退火或者加工硬化回火。
对于铝导线，UL公布了下列要求，自1971年4月1日起生效：
抗拉强度：15 000 psi（最小） 20 000 psi（最大）；

UL规定铝导线材料满足下列要求，自1971年6月1日起生效：
机械和热试验要求：
极限抗拉强度：15 000 psi（最小） 屈服强度：11 000 psi（最小）；延伸率：8%（最小）
热稳定性：在200℃时加热4小时后，极限和屈服强度均不应小于上述规定，或者不小于“原样”强度的90%，取二者中的较大数值。

20世纪70年代初期，UL提议导线和设备均应经受热循环试验。制造商开发了新型合金，针对以前的EC级支路电路导线，具有较高的强度和延展性，较低的蠕变率和应力松弛，以及改进了的热稳定性。这些结果的详细内容将在随后的章节中给出。
1972年8月，UL和电气行业组织了一个“在电气接线系统中，有关使用具有接线设备的铝导线的特别委员会”。1972年9月，UL修订了试验规格，以便列名铝电线，并且批准了满足这些规格的第一根电线。

实际上，低压配电系统中故障出现最多的地方是电气接头处。最主要的担心之一是电化学腐蚀问题，但通过铜铝过渡端子已经能够成功地解决此类问题，我们能够通过苛刻的测试来验证并推算其长期的可靠性。铝或铜端子及中间接头的连接是否可靠，以及能否在寿命周期内保持稳定的电气连接，是依据国家标准GB/T 9327《额定电压35kV(Um=40.5kV)及以下电力电缆导体用压接式和机械式连接金具 试验方法和要求》（修改采用IEC 61238-1:2003）的测试结果来评判；北美地区按照UL486B的测试。IEC和UL两大标准体系对于端子连接都是采用热循环试验的方法来评价金具与电缆连接的可靠性和稳定性。

UL和IEC 早已认可了评价铝或铝合金线缆与端子连接的试验方法，且在这之后无数的项目应用案例都能够证明这种实验方法是科学的，是可靠的。

下图是铝合金导体与铜铝过渡端子连接的测试内容：

试验中将端子和电缆导体通过大电流升温到120℃，并处于稳定状态，然后自然冷却使金具和电缆导体降温至室温（35℃以下）， 分别记录高温及室温下，每个连接金具和基准导体的电阻和温度，经过1000次循环后，将试验电阻值和原始连接电阻值做对比，分析其连接是否稳定。

[ 本帖最后由 jgj0226 于 2010-11-19 16:38 编辑 ]