光伏电缆类型——铜芯与铝芯该如何选择?

        在光伏项目中,选择铜芯线缆还是铝芯线缆是一个由来已久的问题。让我们来看看它们的不同之处与优点。

 

铝导体光伏电缆

 

铜芯与铝芯的区别

1、线芯的颜色不同。

2、铝线质量更轻,但铝线的机械强度较差。

3、在功率相同的负荷下,因为铝的载流量远小于铜,所以铝线线径大于铜线,比如6KW的电热水器,铜芯线6平方的就足够,铝线可能要10平方的。

4、铝材的价格远低于铜,所以同距离满足供电要求情况下铝电缆的成本低于铜电缆,铝线还能降低被偷盗的风险(因为回收价格低)。

5、铝合金可以做架空裸线,一般是钢芯铝绞线,铜电缆多用于地埋线,一般也不太用于没有绝缘层的裸线。

6、铝线在接驳线端极容易氧化,接驳线端氧化后会出现温度升高、接触不良,是引起故障(断电或断线)的多发点。

7、铜线内阻小。铝线比铜线的内阻大,但是比铜线散热快。

 

 

Slocable光伏铜芯电缆

Slocable光伏铜芯电缆

 

铜芯电缆的优势

1. 电阻率低:铝芯电缆的电阻率比铜芯电缆约高1.68倍。

2. 延展性好:铜合金的延展率为20~40%,电工用铜的延展率在30%以上,而铝合金仅为18%。

3. 强度高:常温下的允许应力,铜可达到20,铝为15.6kgt/mm2。拉伸的强度极限,铜可达到45kgt/mm2,铝为42kgt/mm2。铜比铝分别高出7~28%。特别是高温下的应力,铜在400oc时还有9~12kgt/mm2,而铝在260oc时就迅速下降到3.5kgt/mm2。

4. 抗疲劳:铝材反复折弯易断裂,铜则不易。弹性指标方面,铜也比铝高约1.7~ 1.8倍。

5. 稳定性好,耐腐蚀:铜芯抗氧化,耐腐蚀。铜芯电缆的连接头性能稳定,不会由于氧化而发生事故。铝芯电缆的接头不稳定时常会由于氧化使接触电阻增大,发热而发生事故。因此,事故率比铜芯电缆大得多。

6. 载流量大:由于电阻率低,同截面的铜芯电缆要比铝芯电缆允许的载流量(能够通过的最大电流)高30%左右。

7. 电压损失低:由于铜芯电缆的电阻率低,在同截面流过相同电流的情况下,铜芯电缆的电压降小。因此,同样的输电距离,能保证较高的电压质量;或者说,在允许的电压降条件下,铜芯电缆输电能达到较远的距离,即供电覆盖面积大,有利于网络的规划,减少供电点的设置数量。

8. 发热温度低:在同样的电流下,同截面的铜芯电缆的发热量比铝芯电缆小得多,使得运行更安全。

9. 能耗低:由于铜的电阻率低,相比铝电缆而言,铜电缆的电能损耗低,这有利于提高发电利用率和保护环境。

10. 施工方便:由于铜芯柔性好,允许的弯度半径小,所以拐弯方便,穿管容易;由于铜芯抗疲劳、反复折弯不易断裂,所以接线方便;又由于铜芯的机械强度高,能承受较大的机械拉力,给施工敷设带来很大便利,也为机械化施工创造了条件。

 

        虽然铜芯电缆有这么多的优势,但事实上,根据统计,在中国国内光伏户用市场发达的省份,70%的EPC厂家在设计建设时会选用铝芯线缆,在国外,新兴的光伏市场印度、越南、泰国等地,选用铝芯线缆的比例更高。

        相较于常规铝芯线缆,铜芯线缆载流量、电阻率、强度等性能上更加优异;然而,随着技术引进和配套连接端子,桥架以及对应标准的建立,铝合金线缆在截面积提高到铜导体截面积的150%时,不仅电气性能与铜导体一致,抗拉强度相对于铜导体还具有一定的优势,而且重量轻,因而铝合金线缆适合在光伏项目中得到应用。让我们一起来看看铝合金电缆的优势吧。

 

 Slocable 光伏铝合金电缆

Slocable 光伏铝合金电缆

 

铝合金电缆的优势

        铝合金电缆是采用特殊紧压工艺和退火处理等先进技术的新型材料电力电缆。铝合金电缆弥补了以往纯铝电缆的不足,提高了电缆的导电性能、弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能等,能够保证电缆在长时间过载和过热时保持连续性能稳定。铝合金电缆与铜芯电缆的性能比较如下:

导电能力

        用相同规格的电缆作比较,铝合金导体的导电率是最常用的基准材料铜的61%,铝合金的比重为2.7g/cm³,铜的比重为8.9g/cm³,在同样体积下,铝的重量大约是铜的三分之一,按照该计算,在满足相同导电性能的前提下,铝合金电力电缆的重量是同样载流量铜缆的一半。

 

抗蠕变性能

        铝合金导体特殊的合金配方与热处理工艺大大减少了金属在受热和压力下的“蠕变”倾向,与铜导体的蠕变性能基本一致,与铜导体制造的连接一样稳定。

 

耐腐蚀性能

        与铜芯电缆相比,铝合金电力电缆拥有更高的耐腐蚀性能,能够承受各种形式的腐蚀;拥有更好的抗氧化性,抗氧化腐蚀能力为铜芯电缆的10~100倍。在含硫的环境中,例如铁路隧道和其它类似地方,铝合金电力电缆的抗腐蚀性能大大优于铜芯电缆。

 

机械性能

        第一,弯曲性能。根据GB/T12706中对铜缆安装时弯曲半径的规定,铜缆的弯曲半径是10-20倍电缆直径,铝合金电力电缆的弯曲半径最小为7倍电缆直径,使用铝合金电力电缆减小了安装布局的空间,减小了安装成本,更易于敷设。

        第二,柔韧性能。铝合金电力电缆比铜芯电缆具有更强的柔韧性,即使反复受力,也不会产生裂纹。降低了安装过程中产生的安全隐患。

        第三,抗拉强度和延伸率。铝合金电力电缆的抗拉强度为铜芯电缆的1.3倍,延伸率能到达或超过30%,增强长跨距安装的可靠性、美观性。

 

        铝合金导体光伏电缆在性能符合要求基础上,每米价格可以降低5毛钱,但是在接线盒上需要使用铜铝复合端子,会增加加工成本,因此建议用在EPC产品上,综合成本可以降低20%以上。

        至于好坏的对比主要看用途——综合环境因素、社会因素(比如偷盗等)、设计要求(电流过大现有型号的铝线无法满足,常见于低压大功率负荷)、资金预算等诸多因素。用在适合的地方就是好的,并没有直接评判谁好谁坏的直接方式。

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