Медные и алюминиевые кабели: Всестороннее сравнение

I. Преимущества кабелей с медными жилами перед кабелями с алюминиевыми жилами:

1. Низкое удельное сопротивление:

Удельное сопротивление кабелей с алюминиевыми жилами примерно в 1,68 раза выше, чем у кабелей с медными жилами.

2. Хорошая пластичность:

Скорость удлинения медных сплавов составляет 20-40%, скорость удлинения электротехнической меди - более 30%, а алюминиевых сплавов - всего 18%.

3. Высокая прочность:

Допустимое напряжение при комнатной температуре для меди на 7-28% выше, чем для алюминия. Особенно при высоких температурах разница в напряжениях между ними еще более существенна.

4. Усталостная прочность:

Алюминиевый материал склонен к разрушению после многократных изгибов, а медный - нет. По показателю упругости медь также примерно в 1,7-1,8 раза превосходит алюминий.

5. Хорошая стабильность, устойчивость к коррозии:

Медный сердечник устойчив к окислению и коррозии, в то время как алюминиевый сердечник подвержен окислению и коррозии.

6. Большая токопроводящая способность:

Благодаря низкому удельному сопротивлению допустимая токовая нагрузка (максимальный ток, который может пройти через кабель) кабелей с медными жилами одинакового сечения примерно на 30% выше, чем у кабелей с алюминиевыми жилами.

7. Низкая потеря напряжения:

Благодаря низкому удельному сопротивлению кабелей с медными жилами, они имеют меньшее падение напряжения при прохождении одного и того же тока через одно и то же сечение.

Поэтому при одинаковом расстоянии передачи он может обеспечить более высокое качество напряжения; или, другими словами, при допустимых условиях падения напряжения кабели с медными жилами могут передавать энергию на большие расстояния, т.е. имеют большую зону охвата питанием, что выгодно для планирования временных сетей электроснабжения и уменьшает количество необходимых точек питания.

8. Низкая температура нагрева:

При одинаковом токе тепловыделение кабелей с медными жилами того же сечения намного меньше, чем у кабелей с алюминиевыми жилами, что делает их эксплуатацию более безопасной.

9. Низкое потребление энергии:

Поскольку медь имеет низкое удельное сопротивление, по сравнению с алюминиевыми кабелями, медные кабели имеют меньшие потери электрической энергии, что очевидно. Это благоприятно сказывается на повышении эффективности производства электроэнергии и защите окружающей среды.

10. Устойчивость к окислению, коррозии:

Соединения кабелей с медными жилами стабильны и не вызывают аварий из-за окисления. Соединения кабелей с алюминиевыми жилами часто нестабильны и могут стать причиной аварий из-за повышенного контактного сопротивления и нагрева от окисления. Поэтому уровень аварийности гораздо выше, чем у кабелей с медными жилами.

11. Простота установки:

• Медная жила гибкая, с небольшим допустимым радиусом изгиба, поэтому ее легко сгибать и продевать через кабелепроводы;
• Медный сердечник устойчив к усталости, не подвержен разрушению после многократных изгибов, что делает проводку удобной;
• Медный сердечник обладает высокой механической прочностью, выдерживает большие механические напряжения, приносит большое удобство при прокладке конструкции, а также создает условия для механизированного строительства.

II. Преимущества кабелей с алюминиевыми жилами перед кабелями с медными жилами

1. Более дешевая цена:

Цена медного стержня в 3,5 раза выше, чем алюминиевого, а удельный вес меди в 3,3 раза выше, чем алюминия, поэтому кабели с алюминиевыми жилами намного дешевле кабелей с медными жилами, подходят для проектов с небольшим капиталом или временных источников питания.

2. Кабель очень легкий:

Вес кабелей с алюминиевыми жилами составляет 40% от веса кабелей с медными жилами, что приводит к снижению строительных и транспортных расходов.

3. Устойчивость к окислению, коррозии:

Алюминий быстро вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя оксидную пленку, которая препятствует дальнейшему окислению, что делает алюминиевые проводники предпочтительным материалом для высоковольтных воздушных линий электропередачи большого сечения и длинных пролетов.

4. Алюминиевый провод рассеивает тепло быстрее, чем медный.

Медная проволока имеет меньшее сопротивление. Алюминиевая проволока имеет более высокое сопротивление, чем медная, но она быстрее рассеивает тепло, чем медная.

Хотя кабели с алюминиевыми жилами очень дешевы, медные кабели обладают выдающимися преимуществами в области кабельного электроснабжения, особенно в области подземного кабельного электроснабжения.

Использование кабелей с медными жилами для подземного электроснабжения имеет такие характеристики, как низкая аварийность, коррозионная стойкость, высокая надежность, удобство строительства и обслуживания. Именно по этой причине медные кабели в основном используются в подземном электроснабжении в Китае.

III. Связанные спецификации

1. Технические условия на проектирование гражданского электрооборудования:

Кабели и провода могут быть с медными или алюминиевыми жилами, но для гражданских зданий следует использовать кабели и провода с медными жилами. Кабели или провода с медными жилами следует использовать в следующих местах:

(1) Легковоспламеняющиеся и взрывоопасные места;

(2) Важные общественные здания и жилые дома;

(3) Особенно влажные места и места, подверженные коррозии алюминия;

(4) Места с высокой концентрацией людей;

(5) Важные помещения для хранения данных, компьютерные комнаты и важные кладовые;

(6) Мобильное оборудование или места с сильной вибрацией;

(7) Другие места с особыми правилами.

2. Технические характеристики кабелей энергетического оборудования

В кабелях управления должны использоваться медные проводники. Силовые кабели, используемые в следующих ситуациях, должны иметь медные жилы:

(1) Цепи, требующие высокой надежности соединения, такие как возбуждение двигателей, важные источники питания, мобильное электрооборудование и т. д.;

(2) Тяжелые условия работы с сильной вибрацией, взрывоопасностью или коррозийными агентами;

(3) Огнестойкие кабели;

(4) Расположенные вблизи высокотемпературного оборудования;

(5) Общественные объекты с высокими требованиями к безопасности;

(6) Если требуется больший рабочий ток, необходимо увеличить количество кабелей.

За исключением изделий, в которых ограничено использование только медных проводников, а также изделий, в которых определено использование медных проводников, материал проводников кабеля может быть как медным, так и алюминиевым.

IV. Расчет текущей несущей способности

A 25m ² Медный кабель, при прокладке над головой, допускается ток 120А при мощности 67КВт, а при непосредственном закапывании он составляет 110А, 61КВт. 35 м ² Медный кабель допускает ток 147 А, 82 КВт и ток 130 А, 75 КВт. 35 м ² алюминиевой проволоки, если ее уменьшить на 301ТП3Т, допускается ток 103А, 57КВт; и ток 91А, 53КВт.

Не так хорош, как 25-метровый. ² медный кабель (мощность рассчитана на трехфазное напряжение 380 В, Cosφ=0,85; если однофазное напряжение 220 В, Cosφ=0,85, мощность следует умножить на 1/3); медные проводники имеют лучшую термическую стабильность по сравнению с алюминиевыми, а номинальный ток также на один уровень выше, что означает, что 10 квадратных миллиметров медного проводника эквивалентны 16 квадратным миллиметрам алюминиевого проводника. Медь также обладает лучшей коррозионной стойкостью, прочностью на растяжение и устойчивостью к окислению, чем алюминий.

В "Техническом задании по строительству и приемке шинных сборок при монтаже электрооборудования" четко прописано: При перекрытии шин с шинопроводами, шинопроводов с ответвлениями и шин с электрическими клеммными соединениями обработка поверхности перекрытия должна соответствовать следующим требованиям:

1. Медь к меди:

На открытом воздухе, в условиях высокой температуры и влажности или в помещениях с агрессивными газами к шинам необходимо применить лужение; в сухих помещениях возможно прямое подключение.

2. Алюминий к алюминию:

Прямое подключение.

3. Медь к алюминию:

В сухом помещении медный проводник должен быть луженым. На открытом воздухе или в помещении, где относительная влажность воздуха близка к 100%, следует использовать медно-алюминиевую переходную пластину, а медный конец следует лудить. Соответственно, при соединении медных кабелей с алюминиевыми можно использовать медно-алюминиевые разъемы, а при соединении медных кабелей с алюминиевыми проводами - медно-алюминиевые клеммы, медный конец которых должен быть луженым, и т.д.

V. При выборе электрических проводов и кабелей, как правило, следует обращать внимание на выбор типа и технические характеристики (сечение жил) проводов и кабелей

1. Выбор типов электрических проводов и кабелей

• При выборе проводов и кабелей учитывайте их назначение, условия прокладки и безопасность;
• В зависимости от назначения, вы можете выбрать силовые кабели, кабели с воздушной изоляцией, контрольные кабели и т.д.;
• В зависимости от условий прокладки, вы можете выбрать кабели с пластмассовой изоляцией, бронированные стальной лентой, бронированные стальной проволокой, антикоррозийные кабели и т.д.;
• В зависимости от требований безопасности, вы можете выбрать не распространяющие пламя кабели, огнестойкие кабели, безгалогенные огнестойкие кабели, огнестойкие кабели и т.д.

2. Выбор спецификаций электрических проводов и кабелей

При определении технических характеристик проводов и кабелей (сечения жил), как правило, учитываются такие условия выбора, как нагрев, потеря напряжения, экономическая плотность тока и механическая прочность.

Исходя из опыта, для низковольтных линий электропередач с большим током нагрузки сечение обычно выбирается сначала по условиям нагрева, а затем проверяется потеря напряжения и механическая прочность; для низковольтных линий освещения, к которым предъявляются более высокие требования по уровню напряжения, сечение может быть выбрано сначала по допустимым условиям потери напряжения, а затем проверяются условия нагрева и механическая прочность.

Хотя кабели с алюминиевыми жилами дешевле, медные кабели обладают выдающимися преимуществами в области кабельного электроснабжения, особенно в подземном электроснабжении. Использование кабелей с медными жилами для подземного электроснабжения обладает такими характеристиками, как низкая аварийность, коррозионная стойкость, высокая надежность, удобство строительства и обслуживания.