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    电线电缆是由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成,将电力或信息从一处传输到另一处的导线。导体是它的核心,失去了导体的传导作用,电线电缆就失去了价值。以铜铝等金属导体为代表的“传统势力”,如何抵挡以“铝合金、非光纤、碳纤维”等新原料代表的“新势力”,则显得愈发引人期待。


    一、金属导体
    目前常见的金属导体按导电性排列,依次为金、银、铜、铝、铁(钢)等,但综合考虑到应用到电线电缆上导体的原料成本等因素,铜和铝是性价比较高的,尤其是铜,价格较金、银低,导电性又比铝要好,是最常用的电缆导体。
    1、铜导体
    电缆国家标准采用的铜导体是无氧铜,电线电缆行业是一个重料轻工的行业,据相关统计数字表明,电线电缆用铜量约占全国铜消费量的60-70%。铜导体是铜芯电线电缆核心部件,不管外在技术怎样变化、进步,铜导体的成本都占电线电缆总成本的大头,据称高达75%以上。随着我国铜资源的枯竭和国际铜价的上涨,虽然铜仍然是电线电缆导体中的“大哥大”,但人们已经开始积极寻求替代品。
    2、铝导体
    我国铝资源矿产极其丰富,是世界十大铝土矿资源国之一,保有资源储量25.03亿吨。早在1957年,我国就已经把“以铝代铜”确定为国家级技术政策。二十世纪六、七十年代,由于铜材作为战略物资受到贸易管制,国内大量采用铝作为输电电缆的主要导体材料。然而和铜导体相比,纯铝导体熔点低、导体电阻率高、抗氧化性差、机械强度差,导致经常发生过热、腐蚀、短路等问题,在九十年代初期,就逐步退出了低压配电市场,但在高压输电领域仍有使用。
    3、组合型金属导体
    一种是复合型导线:利用高频信号、电流的“趋肤效应”,在传输高频信号(大于5MHz)和电流时,使其传输性能与表面金属做导体的电线相同。如铜包铝线(与以次充好者不可同日而语),通过先进的包覆焊接制造技术,使此类导体具有独特的复合性能,在不降低传输性能的同时做到降低成本、增加强度等。一种是加强型导线:由由两种不同的导线绞合而成。如钢芯铝绞线,钢芯主要起增加强度的作用,铝绞线主要起传送电能的作用,适用于架空输电线路,尤其是在高压输电领域。

    二、合金金属导体
    我们通常所说的金属指的是金属单质。合金是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。合金金属虽然广义上属于金属类,但在化学分类上是混合物而不是金属单质。
    在电缆上使用的合金金属导体主要指的就是铝合金导体,由于纯铝导体存在种种不足,铝合金导体应运而生。其中,AA8030 系列铝合金材料为铝合金电力电缆的主要导体,该导体是采用特殊紧压工艺和退火处理等先进技术发明创造的新型材料。铝合金的导电率是最常用基准材料铜IACS的61.8%,载流量是铜的79%,在满足同等电气性能的前提下,使用铝合金电缆的重量是铜芯电缆的一半,其截面是传统铜芯电缆的1.1~1.25倍,价格比传统的铜芯电缆低15~30%。

    三、非金属材料或以其为主的导体
    非金属材料由非金属元素或化合物构成的材料,随着无机化学和有机化学工业的发展,人类以天然的矿物、植物、石油等为原料,制造和合成了许多新型非金属材料,在许多领域广泛使用。在电线电缆的导体选择上,光纤和碳纤维是该类材料的代表。
    1、光纤
    光纤是光导纤维的简写,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。传输原理是“光的全反射”,因此通常被用于信号传输。开始,光纤由玻璃纤维(主要成分是二氧化硅)制成,随着技术进步,人们开始向其中掺入不同的元素,来控制纤芯和包层的折射率分布,以满足不同的需要。
    值得注意的是,虽然一般意义上的光纤是不导电的,但目前利用光纤输电已经被证明是可行的,尽管目前这项研究处在实验阶段,但由于光纤传输电损耗低,导电光纤仍十分具有研究价值。
    2、碳纤维
    碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维导体分为:纯碳纤维和以碳纤维为基与铝或铜线绞合构成的复合导电芯体,用它制成的导线,主要用于架空线路,具有低弧垂、质轻、输电损失少、耐腐蚀等特点,代表了未来架空导线的技术发展趋势。ACCC碳纤维复合导线更是目前全世界电力输变电系统理想的取代传统的钢芯铝铰导线、铝包钢导线、铝合金导线及进口殷钢导线的新产品。
    3、导电塑料
    导电塑料是将树脂和导电物质(往往是碳)混合,用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料。主要应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域。其中,炭黑填充型导电塑料被应用于高压电缆、通讯电缆领域,被用作中、高压电缆的半导电层屏蔽料,即用导电塑料作半导电层,以缓和导体表面电位梯度,防止导体与半导体间的部分放电。目前,该类产品每年的国内市场需求约为数千吨,其中用于高压电缆的基本依靠进口。随着人们对导电塑料研究的深入,或许,未来我们可以期待它在输电方面发挥更大的作用。

    结语:在这些导体中,铜铝等金属导体可以说是电缆导体界的“传统势力”,铝合金、非光纤、碳纤维等则是异军突起的“新势力”,随着这场新旧势力的交锋,电力和信号传输必将更经济、更环保、更高效。


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