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铜包铝电缆其实很有看头
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。
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电缆如何做交流耐压试验?
由于电缆的电容量较大,采用传统的工频试验变压器很笨重,庞大,且大电流的工作电源在现场不易取得。因此一般都采用串联谐振交流耐压试验'>交流耐压试验设备。其输入电源的容量能显着降低,重量减轻,便于使用和运输。初期多采用调感式串联谐振设备(50Hz),但存在自动化程度差、噪音大等缺点。因此现在大都采用调频式(30-300Hz)串联谐振试验设备,可以得到更高的品质数(Q值),并具有自动调谐、多重保护,以及低噪音、灵活的组合方式(单件重量大为下降)等优点。综合国内外有关技术资料,选择合适的试验频率范围是个比较重要的问题。在这方面,有一些不同的观点和提法。就目前的国内外的提法来看,我们总结可分成3类:第1类为较宽频率范围30-300Hz、20-300Hz、1-300Hz;第2类为工频范围,45-65Hz,45-55Hz;第3类为接近工频,35-75Hz。
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(1)第1类较宽频率范围
国际大电网会议第21、09工作组发布的《试验导则》,建议频率范围为30-300Hz。但实际上更低一些频率也具有较好地等效性。IEC60840和IEC62067标准草案(2001年和2000年)就规定可采用20-300Hz。
国外有些厂家设计串联谐用电抗器,在特殊情况下也有采用低频率为25Hz或20Hz的。当然频率愈低,被试电缆的长度(电容量)可增大。但是电抗器铁心因此放大,使重量增加。个别资料显示, 1-300Hz的交流试验也具有与工频交流试验的等效性,这说明实际应用中频率下限有可能取得更低,例如小于20Hz甚至到0.1Hz也是可行的。进一步表明在这样的频率范围内,绝缘内部各介质的电压分布及介质特性仍基本相同。
工作频率超过300Hz是否适当?有资料报导说,随频率增高,串谐电抗器及励磁变压器的损耗降低,但是要考虑被试品电容介质的极化发热问题,因此频率高于300Hz是不可取的。
2)第2类为工频范围
国际上工业频率主要指50Hz和60Hz两种,故IEC标准规定对高压绝缘的工业试验频率范围为45-65Hz,在我国额定工频为50Hz。GB/T16927.1-1997规定工频试验频率范围为45-55Hz。
认为工频电力电缆的试验电压也必须是工频,这是趋于比较保守的观点。针对此问题应该着重说明交接和预防性试验的目的在于发现绝缘缺陷的能力来定的。在不同的频率下只要绝缘内部介质电压分布相同,又有基本相同的检出绝缘故障的能力,就能达到试验的目的。因此即使选用比工频范围更宽的频率也是可以接受的。在90年代中期为了选择适当的交流耐压试验'>交流耐压试验的频率范围,做了大量、仔细的基础研究工作。得出频率在30-300Hz范围内,橡塑电缆内部几种典型绝缘缺陷的击穿特性没有明显差别。这应该是可信的,也得到普遍采用。分析形成这种在不同频率下良好的击穿特性,主要原因是优良的同轴绝缘结构,单一的绝缘介质,材质相对纯洁、电场分布合理、规则。因此,在不同频率下结构内部电压分布相同,形成宽频率范围试验的条件。油纸绝缘电缆一直采用频率等于零的直流电压进行耐压试验,其实际效果很好,数十年来未受到置疑。
(3)第3类为接近工频频率,35-75Hz
国外曾对正常XLPE(交联聚乙烯)绝缘电缆样品,在不同频率下进行击穿试验。结果表明在频率为35-75Hz时击穿电压均落在可置信度95%之内。因此有观点赞成试验电压频率好选在35-75Hz,也较为靠近运行电压频率50Hz。值得注意的是,上述测试结果是对正常绝缘做的击穿试验。而交接和预防性试验所采用的试验电压值是偏低的,它只能击穿有缺陷的绝缘弱点(机械损伤、水树枝、终端头或接头盒应力铁锥施工或用料错误,等等),完全不足以击穿电缆本体的正常绝缘。可见两种试验的目的和工作机理均不相同。似乎没有必要将正常绝缘35-75Hz的击穿特性“延伸”应用到检测绝缘缺陷方面。
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电线电缆无处不在PK 企业道德血液无时不有
凡是用电的地方,都要使用电线电缆;凡是使用电线电缆的地方,都要求电线电缆质量安全可靠;凡是要求确保电线电缆质量可靠的指令,都需要电线电缆产、供、销、用整根链条各个环节上的有关组织和人员都要有道德血液。这一场保卫电线电缆质量之战,涉及到国家建设和芸芸众生的生命财产安全。电线电缆使用质量要求与产品产、供、销、用、各环节的道德血液纯度,实际上如食品安全同样重要。
周所周知,一个行业里频繁发生严重的质量问题,与这个行业组织的监督深度和力度有关。目前,在电线电缆产品这个基本上"三不管"的行业里,质量监管主要还是来自外部,而行业协会组织基本上被排除在外。在偌大个电线电缆行业里,有**的,也有省市地方级的行业协会,如何充分发挥这些组织对企业的引导和监督作用,应该是当前认真对对待的主要问题。
2011年11月1日,由国家质检总局、工信部、机械工业联合会、中国电力企业联合会、国家电网、南方电网六个部门联合举办了"全国电线电缆质量提升工作会议"。举办部门中,有政府部门,也有用户部门,但竟然没有全国电线电缆行业协会,这在电线电缆行业内引起震惊。了解电线电缆行业的应该是各级电线电缆行业协会,然而实际上他们却没有话语权。
据媒体报道,这种从外部整治电线电缆行业产品质量的"外科手术式"整治办法,已经取得了显着效果。中国经济网2012年11月21日说:"从主题为《提升产品质量、促进产业发展、建设质量强国》为主题的,《中国(芜湖)电线电缆博览暨产品质量峰会》上了解到,在国家质检总局、工信部、机械工业联合会、中国电力企业联合会、国家电网、南方电网等六部门的联合工作组综合整治下,两年来,该产业质量提升的成效明显,今年电线电缆的产品合格率达88.2%"。到底效果如何。只有电线电缆用户部门和电线电缆企业心中有数。
近年来的实际情况是,有些媒体上公布的不合格企业"黑名单"有增无减,越排越长。
我国电线电缆行业的规模和总产值,已经是世界第一位。这些成就是电线电缆行业80多万从业人员创造的,其中包括与电线电缆产业有关的所有组织和部门,没有全行业的共同努力,何来如此辉煌的业绩。
多年来,电线电缆行业里的志士仁人们,都在呼吁:对内扩大并加强对企业的监督力度,对外争取扩大并加强行业组织的"话语权"。如果一个行业内部建立不起有效的自我诊治能力,外部争取不到行业生存、发展和监管的话语权,那么,这个行业则是不健康的行业,而不健康的行业是不会长久不衰的。
在我国电线电缆行业里,那些为这个行业奋斗终生的精英、专家、学者枚不胜举。他们创建了中国电线电缆工业,并为行业发展呕心沥血。这种创业精神一代又一代传承至今,又乘着改革开放的东风,一直发展到如今这样的规模和业绩。无论如何,这都是不容否认的实事。
然而,时至今日,业内出现了不负责任的恶劣行为,以致在某些人的血管里充满了不道德的血液,造成对社会的危害,这是全行业的耻辱,也正是全行业声讨、打击和诛杀的不正常弊病。在某种意义上来说,六部门对电线电缆行业所做的"外科手术",也是对电线电缆自我诊治的有力外部支持。
作为业内人士,感到可喜的是,全国电线电缆行业协会和一些省市级行业协会,例如江苏光电线缆商会、安徽省电线电缆商会、无为县电线电缆行业协会等,已经行动起来,对本地电线电缆行业进行自我诊治,加强监管力度,已经取得实实在在的效果。全国电线电缆行业协会已经把各省市电线电缆行业协会组织起来,开展了多种类、多级别、对层次的行业活动,从而使行业活动的组织形式得以创新升级,重新成为全行业的温暖大家庭。这些措施和活动,总比只靠几个外部部门开几次大会,就能用"外科手术"办法给电线电缆行业治病的效果好得多。
沉舟侧畔千帆过,病木前头万树春。现在,电线电缆行业里已经有些企业退出,其原因不尽相同,但有些企业骨子里没有道德血液,也是一个重要原因。尽管那些个别企业已经翻船、沉船,但在那些翻沉船的身旁,仍有数千只健全的道德血液之船在百舸争流,驶向阳关灿烂的明天。
既然电线电缆产品无处不在,企业的道德血液就应该无时不有,不能停顿,否则企业终将成为一具僵尸。道德血液来自正确的人生观、价值观、社会观以及高度的社会责任感。在电线电缆行业内,已经出现了一大批负责任、敢担当的企业家,他们的道德血液正在孕育着企业持续发展壮大。人们更期待着,他们能把道德血液输送给各个企业,让广大电线电缆企业"学有榜样、赶有目标",重新营造一个和谐共荣的中国电线电缆行业。
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电线电缆主要材料
1、铜丝
采用电解铜作为原料,经连铸连轧工艺制成的的铜线称为低氧铜线;经上引法制成的铜线称为无氧铜线。
低氧铜线含氧量为100~250ppm,含铜量为99.9~9.95%,导电率为100~101%。
无氧铜线含氧量为4~20ppm,含铜量为99.96~9.99%,导电率为102%。
铜的比重为8.9g/cm3。
2、铝线
用作电线用的铝线都要进行退火软化过。用作电缆用的铝线一般不用软化。
电线电缆用的铝的电阻率要求达到0.028264Ω.mm2/m,铝的比重为2.703g/cm3。
3、聚氯乙烯(PVC)
聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基础,加入各种配合剂混合而成的,如防老剂、抗氧剂、填料、光亮剂、阻燃剂等,其密度为1.38~1.46g/cm3左右。
—— 聚氯乙烯材料的特点:——
●力学性能优越
●耐化学腐蚀,不延燃
●电绝缘性能好,容易加工等
——聚氯乙烯材料的缺点 ——
●燃烧时有大量有毒的烟雾发出
●热老化性能差
●聚氯乙烯有绝缘料与护套料之分
4、聚乙烯(PE)
聚乙烯是由精制的乙烯聚合而成的,按密度可分为低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)。
低密度聚乙烯的密度一般为0.91~0.925g/cm3;中密度聚乙烯的密度一般为0.925~0.94g/cm3;高密度聚乙烯的密度一般为0.94~0.97g/cm3。
——聚乙烯材料的优点——
① 绝缘电阻和耐电压强度高;
② 在较宽的频带范围内,介电常数ε和介质损耗角正切值tgδ小;
③ 富于可挠性,耐磨性能好;
④ 耐热老化性能、低温性能及耐化学稳定性好;
⑤ 耐水性能好,吸湿率低;
⑥ 用它制作的电缆质量轻,使用敷设方便。
聚乙烯材料的缺点:
① 接触火焰时易燃烧;
② 软化温度较低。
5、交联聚乙烯(XLPE)
现在电缆行业使用的主要有二种类型的交联聚乙烯。一种是以硅烷作交联剂的,叫硅烷交联料,主要应用在低压电线电缆的绝缘层上。另一种是以过氧化二异丙苯(DCP)作交联剂的交联聚乙烯料,其主要是由聚乙烯、交联剂和抗氧剂组成。主要应用在中、高压电缆的绝缘层上,对绝缘耐压等级越高,要求纯净度就越高。
DCP是一种过氧化物,温度越高,分解越快,其分解后就会催化聚乙烯起
交联反应。DCP在常温下也会分解,不过分解速度很慢,但加热到一定的温度(温度超过125℃时)会快速分解。
硅烷交联剂也有同样的性能,但它还需要有水来作助剂,才能起到完全的接枝反应。现在的硅烷交联聚乙烯市场上主要有二种类型,一种叫一步法,一种叫二步法(这种叫法与学术上的硅烷交联叫法不同)。一步法的绝缘料是交联剂与催化剂已预先混好,也有叫成共聚物法料;二步法料是分A料与B料,在生产前将A、B料拌匀。一步法的料储藏时间很短,二步法的料主料与催化剂料分开,所以储藏时间较长,但混合后的料必须要马上用掉。另外,硅烷交联料中还可以加入碳黑母料,起到耐气候作用,用在绝缘架空电缆系列产品中。
—— 交联聚乙烯材料的优点——
电气性能比聚乙烯还优良;
其机械性能比聚乙烯好,所以应用比聚乙烯广泛。
软化温度比PVC高,电缆正常的运行温度能达到90℃。
—— 交联聚乙烯材料的缺点——
加工困难,易燃烧。
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