室外电线为什么不用铜线?不是导电更好吗?为什么必须用铝线?

其实,相对于铝线来说,铜线的电导率更大,相对于铜线来说,银线的电导率更大。更小电导率的用作导线的金属材料也有,比如钢绞线。

其实,对于高压、超高压输电线路来说,户外长距离输电线路,大多数用的是铝绞线,或者是钢芯铝绞线!

铜线成本极高 而且重量实在太大了 铝线成本低 重量轻 通过适当加大线径也能满足电力传输需要

更要命的是铜的产能远远低于铝,根本无法满足经济发展需求,以2019年为例:做为世界工厂的我国,铝产量为7247万吨,连续第10年蝉联世界第一;铜的产量为978万吨,加上进口的436万吨也才1414万吨。

普通型的标称240钢芯铝绞线的抗拉强度为77.09KN。

中国的铝,在2014年,产量就达到了4700万吨,是铜的产量29倍之多。

加强型的标称400钢芯铝绞线的抗拉强度为177.16KN。

假设室外高压、低压输电线路导线全部采用电阻率较低的铜来制造,那么电能在输送过程中所造成的损耗无疑会大大降低。

总之,室外的送电线路大量使用钢芯铝绞线,为我国节约了大量的铜资源,具有巨大的战略意义。在我国的电力建设中,立下了汉马功劳。

其次是铜,电阻率略高于白银,为0.0172Ωmm2/m,黄铜资源相对于白银而言储量还开采量要大得多,而它的主要用途就是导线,相信这也是题主产生疑问的来源。

铝的质量和密度都不如铜,这使得同样截面积铝导线抗拉强度不如铜导线。

铜的又贵,又重,又不结实。导电电阻针对直流电说的,咱们用的交流电,损耗主要考虑电抗。铝线是钢芯铝绞线,就是里面是钢外面包铝,这样由于集肤效应电在铝上走,钢丝承受拉力,结实导电好,铝被氧化后成一层膜保护导线不被腐蚀。总之实际工程和实验室做直流电阻试验差距很大,工程院电力相关院士好几个,不想你们想的那么简单。

比如说导弹、卫星、手机等高科技电子产品中,其中导弹等尖端国防技术领域里白银导线的使用是最大的,这也是高级武器装备价格昂贵的原因之一。

普通型的标称400钢芯铝绞线的抗拉强度为128.14KN。

铝的密度大约是铜的三分之一,价钱大约是铜的六分之一,相同粗细相同长度的铝导线电阻比铜导线电阻多三分之一,综合算下来,用铝导线的费用约为铜导线的费用的十二分之一。

铜的导电率小,电阻小,是比较理想的做电缆的材料。铜的密度大,同规格要求的铜线的质量要重得多,就提高给电杆、绝缘子等辅助器件的要求。很是不经济。但在敷设电缆的时候,铜芯电缆还是用的比较多的。

下面我们就来谈谈这个问题。

这个问题回答起来不用那么麻烦,其实就是因为性价比。铜线导电确实是好,但是造价太高,就是现在的电动机,接道理说,应该用铜线最好,但是有些厂家却以铝代之。可见铜铝的价格差距之大。所以,室外电线用铜线是人们接受不了的。

比如,高压送电线路常用的几种型号的钢芯铝绞线 :

3,铝导线重量更轻

如此巨大的损失是非常可怕的,因为国家电网每年的高压、特高压电能输送量是十分惊人的,以2005年为例,全国500KV以上的高压电线路总长达到11097公里,年输电量为773.8亿度电,在输电过程中造成的损耗损失数额相当巨大。

实际实验中,硬铜的抗拉强度是硬铝的2.34倍。不过,现在人们通过给铝导线添加钢芯的工艺,已经解决了铝导线的强度问题。

下图为工业用的多芯铜制电缆,只有大型工厂才具备使用室外铜线的条件,而且只用于动力电源输送,远距离电能输送使用铜线是不现实的。

加强型的标称240钢芯铝绞线的抗拉强度为107.37KN。

这是由导线的成本决定的,文章开头我们所说的“钱”,铜线虽然能让3000公里的1000VK特高压输电损耗下降到13%,但是铜的价格却是铝的3.9倍。

4,铝导线抗拉强度不如铜导线

所以室外电线不管是高压、特高压还是低压配电网,一律使用铝质导线,用铜线代替铝线做为室外导线使用是一件不切实际的事,哪怕是富得流油的沙特也未必玩得起。

下图为国家弹道导弹防御系统中使用的白银电缆,只有在不惜成本的领域中才能奢侈到使用导电更好的白银做为导线,很显然这些“不惜成本”的领域里不包括室外电线。

比如说1000KV的特高压输电线路,在3000公里输电过程中的电能损耗约为20%,这就意味着如果输电1亿度,仅仅损耗就达到了2000万度电,每度电以0.3毛的成本计算时,2000万度的损耗就相当于损失了600万元!

1,产量问题

综合比较起来,铝线既有良好的电导率,价格不贵,量又足,大家一直用它。特别是在户外长距离输电线路中,三根线几十米、几百米、几千米、几百公里。。。。。。能省多少铜?!

铝质导线的问题在于电阻率远远高于铜质导线,为0.0294Ωmm2/m,几乎是铜的1.5倍!这就意味着假如将室外导线全部换成铜质,那么电能损耗至少会下降到13%,大大降低了输电成本,也许电价也会因此而大大降低许多。

铜资源,总体来说在地球上和铝资源相比含量不高。在地壳中,铜的含量仅为0.01%,截止到2014年,全球已经探明的铜资源蕴藏量是21亿吨,

金就不用说了,太贵重,使用在导线上,没有什么性价比,更关键性的是,还得防盗。

铜的比重是8.9/立方厘米,而铝的比重是2.7/立方厘米,重量是铜的1/3.3。

而铝的含量巨大,全世界铝资源为750亿吨,据我国的土地资源部的资料显示,我国已经探明的铝土矿为42.3亿吨。中国的铝产能位居世界第一,产量占了全世界的47%。而产能,更是占据了全世界的51%。

就导线的导电性能而言,常见的金属中白银无疑是最好的,常温下电阻率只有0.016Ωmm2/m,遗憾的是白银属于贵金属,资源十分有限,白银导线只能少量应用在特殊需求领域上。

铜呢,相对来说,价格也贵了那么一点点儿,但是,电导率也很大。综合起来说,咬咬牙还是用得起的,要看使用场合。所以,家庭装修的话,自己的事情当然得用好的了,那就全部用铜线好了!不过,也有用铝线的,如果不是为了省钱的话,那就是装修公司偷工减料了!户外长距离输电线路用起来当然好了,只是,成本实在太高了!所以,除了户外的关键设备外,导线很少用铜线的。

但问题在于以铜换铝做为室外导线时是一件得不偿失的事,同时也是一件不切实际的事,甚至可以说基本上不存在这样的可能性。

在室外电线不用铜线而是用铝线,是因为铝线的性价比比较高。铝线价格低廉,密度小,同样载流量的铝线更轻,抗拉力也不错,工厂生产铝线工艺流程简单,户外架设电缆也相应容易一些。大跨度的电缆,铝线中绞掺钢丝绳,完全能够达到工艺要求。还有铝虽然是活性金属,容易氧化,但它能在其表面氧化成一层紧密的氧化层,保护里面的铝不再继续氧化。就只一点铁、铜是无法比拟的。

大家知道,户外的高压线路,是架设在杆塔之上,导线的重量越大,杆塔就需要更高的强度。同样的导线截面积,用铝导线,杆塔的承受力就要比使用铜导线小3.3倍,如果是铁塔,使用的钢材也会成倍的减少,这就大大的降低了线路建设成本, 铁塔的占地面积也会更小,节约了更多的耕地。

任何事都可以用钱来解释,其中就包括室外导线用铝线而不是铜线这件事。在解答这个问题之前我们先来看看铜铝价格:截止今日收盘,长江期货铝价为17090元/吨;铜为66160元/吨。

主要还是我们国家缺少铜矿,而铜是战略物资,长期依赖进口也不现实,不仅高压线是用铝替代,就是很多子弹都用钢弹壳代替。其实电阻率差距没那么大,远距离送电尽力提高电压减小电流就能大幅度减少能量损失,我过在超高压送电方面可是最先进的。

纵观我国室外高压架空线路,基本上全都是采用铝导线,或者是钢芯铝绞线,看不到使用铜导线的高压线路。很多人不禁提出疑问 : 铜导线不是导电更好吗?为什么我们不使用铜导线?

这表示铜线不仅价格高于铝线3.9倍,耗材也比铝线高至少50%,总体算下来铜线的使用成本相当于铝线的5倍以上,铜线虽好可真心用不起啊。

银还稍微好点儿,虽然价格也很贵,但有时为了增加导体接触面的导通能力,也会在导体的接触面上涂上一层银,看清楚了,只是涂上一层而已,而且,还得是关键性的设备上,导线上嘛,就。。。。算了吧,地主家的粮食也不够用的!

我们知道,铜的电阻率是0.01748,铝的电阻率是0.0283。铝的电阻率比铜的电阻率大了1.6倍,也就是说,传输同样的电流,铝导线的截面积要比使用铜导线大1.6倍。

这种钢芯铝绞线的抗拉强度在满足驰度要求的情况下,完全可以用在各种不同的电压等级的线路上。

普通型的标称150钢芯铝绞线的抗拉强度为47.35KN。

据美国资源调查局的2015年数据显示,全世界铜储量约为7亿吨,其中中国是3000万吨。实际产量在2014年中国的精铜产量是162万吨。

加强型的标称150钢芯铝绞线的抗拉强度为67KN。

在铜资源相对短缺的情况下,增加不多的铝用量,就可以达到铜导线相同的传输效果,就是一笔最大的节约。而节约下来的铜资源,可以用在诸如国防军工方面,发挥更大的作用。

而我国在经济高速增长的大背景下,每年仅500KV以上的高压输电线所需导线就高达300万吨(十二五期间铝质电缆需求年平均量),如果全部换成铜线,那么每年仅电缆耗材就超过600万吨(铜密度是铝的2倍)。

2,铝的电阻率增加不是非常大

而造成输电线路电能损耗过大的主要原因正是导线的导电率问题,因为全国乃至全世界的高压、特高压、低压配电网等室外导线99%都采用铝质导线。

铝线重量轻,价格低,抗拉力较强,导电系数较高,同时还有易加工和运输,所以性价比最高。不是所有的都用铝线,有些高端项目也用铜线甚至超导。

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