電工用鋁和鋁合金在電纜工業中的應用與前景

呂國瑩

（山東省人民政府辦公廳 機關服務中心，山東 濟南 250011）

0 引言

近年來，隨著銅線價格的迅速上漲，電工用鋁和鋁合金在電纜工業中得以廣泛地應用。更形成了“以鋁節銅”的新型電纜工業發展觀念。本文從以鋁節銅的重要性出發，對電工用鋁和鋁合金在電纜工業中的應用現狀進行分析，從而對其未來的在電纜工業中的應用前景做了具體研究。

1 “以鋁節銅”的重要性

近年來，隨著電力產業的飛速發展，我國電纜工業對銅的需求量大幅度上升。據統計僅2011年一年，我國銅的銷量就已經達到485萬噸，約占世界總銷量的三分之一，但由于我國的銅礦藏量嚴重缺乏且分布不均，因此大部分的金屬銅都需要依靠進口，為我國的進口貿易帶來了較大的壓力。另一方面，隨著世界范圍內的用銅量增加，而金屬銅的礦藏量有限，所以導致了銅的價格飛漲，進而嚴重壓縮了線纜產品的利潤空間。因此必須尋找一種導電性能與銅相差無幾且比較經濟的材料來代替銅，銅和鋁都屬于良性導體，且鋁的導電性能僅次于銅，因此將電工用鋁和鋁合金應用于電纜工業是確保我國線纜產業利益最大化的有效方法。以鋁節銅設計到了眾多范疇，比如對鋁礦的開采、以廢雜銅生產桿制線，達到銅的生產再循環目的和用光纖代替銅等[1]。

2 電工用鋁和鋁合金導體的應用現狀

現階段，我國的電纜工業總產值已經達到了9010億元人民幣，已成為機械生產領域中僅次于汽車制造業的第二產業。隨著銅的價格飛漲，為電工用鋁和鋁合金帶來了較大的市場空間，下文就電工用鋁和鋁合金導體的應用現狀進行了具體分析[2]。

2.1 架空輸、配電導線

由于我國大多數的鋁資源中含硅量較多，不利于電工鋁的生產，因此我國通過采用“稀土優化綜合處理技術”對鋁礦中的鋁進行處理，從而為電工鋁和鋁合金的生產打下了良好的基礎。但是目前我國架空輸、配電導線中，銅的應用量為76%、而電工用鋁和鋁合金的應用量為24%，可見電工用鋁和鋁合金并未在我國的架空輸、配電導線中得以廣泛的應用，其原因主要有兩點，其一是由于我國的鋁礦藏量相對較少，且要將含硅量較多的鋁礦進行處理需要較高的費用，另一方面則是因為我國現有的架空輸配電導線大多數都是已經建成的、具有一定年限的并可以繼續使用的，如果將其進行拆遷換用電工鋁導線不僅會消耗巨大的財力，也會給人們的生活添加眾多的不便[3]。

2.2 電工用鋁和鋁合金在電力電纜中的應用現狀

目前，電工用鋁和鋁合金在電力電纜中的用量嚴重不足，僅占了電纜工業中的10%和1.8%。20世紀70年代，在以鋁代銅的電力生產的指導方針下，電工用鋁在電纜工業中的比例最高時可達到41%，在改革開放以后，由于追求經濟的迅速增長，電工用鋁在電纜工業中的應用量設置不到10%，雖然銅制導線具有良好的導電性能，促進了電力產業的迅速發展，但是隨著銅價格的上漲以及礦藏量的減少使得我國不得不進口相關銅制品，因此，從某程度上這也抑制了我國經濟的發展。

2.3 電工用鋁和鋁合金在電機繞組中的應用現狀

繞組線是一種具有絕緣層的導電金屬導線，其作用主要是通過流入其中的電流產生磁場進而實現電能和磁能的互相轉化，主要應用于變壓器、電磁線圈和發電機中。在不考慮鋁線的情況下，我國目前一般電機的平均壽命為20年左右，而作為耗銅量較多的變壓器，目前其用銅總量已經達到了39萬噸左右，特別是在電壓強度在10千伏安以上的變壓器中，基本不會用到鋁線。

3 電工用鋁和鋁合金在電纜工業中的應用前景

雖然現階段電工用鋁和鋁合金并沒有廣泛應用到社會生產生活的各個領域，但隨著我國銅礦藏量的逐漸減少以及銅價的逐年上漲，應用電工用鋁和鋁合金來代替銅進行電纜工業的生產已經成為未來電纜工業發展的必然趨勢[4]。

3.1 航空、汽車電纜工業領域中的應用

通過將電工用鋁和鋁合金應用到航空、汽車電纜工業中，可以有效地減輕汽車和飛機自身的重量并可以使其節約較多的能源。例如A380飛機中已經率先運用電工鋁合金芯電纜和薄壁電纜。通過配套研究鋁線激光預標志的新型技術，可以使鋁合金芯電纜和薄壁電纜得以有效地安裝和維護。另一方面，將該技術應用于汽車電纜工業中，也可以使汽車中的鋁線連接預標志得到良好維護。該項技術的應用充分說明了用電工用鋁代替銅在電纜工業中已經取得了實際性的進展。

3.2 在通信電纜上的應用前景

近年來隨著銅價的上漲，通信領域內的電纜市場已經向“光進銅退，以鋁節銅”趨勢發展。近些年來，國家和相關技術部門已將通信領域內所應用的銅的總量由9.5%降低到了目前的4.6%，由此分析，用兩年左右的時間就可以將通信行業的耗銅量降至最低水平。

另一方面，將鋁制電纜代替現階段移動網絡中應用的射頻銅電纜不僅可以大幅度地降低生產成本，而且從電纜的安裝、重量、維護和耗能的角度分析，鋁制電纜也占據較大的優勢。而就世界范圍內而言，將鋁制電纜代替銅電纜應用在電纜工業中已成為相關企業減少固定投資資產、增加企業效益的重要途徑[5]。

3.3 在復合雙金屬線中的應用

就現階段而言，復合雙金屬線在電纜工業中也得以應用，但應用領域并不廣泛。電纜工業市場應用最為廣泛的復合雙金屬線是銅包鋁線，其在今后的社會各個生產領域的應用范圍內還將持續擴大。但由于國產銅包鋁線的裝備以及原材料的鋁和鋁合金的金桿生產水平較為落后，嚴重影響了相關產品的應用，因此未來在復合雙金屬線的應用過程中，需要注意先進設備和技術的開發和應用。

3.4 電工用鋁和鋁合金的生產裝備升級

目前，我國在電工用鋁和鋁合金的生產技術上處于國際領先的優勢，即具有較高的技術潛力，但是現有的電工用鋁和鋁合金的生產設備與我國所具備的先進技術脫節嚴重，也就是說雖然已經掌握了先進技術，但是卻缺乏應用先進技術的相關設備，因此要想將電工用鋁及鋁合金廣泛應用于電纜工業中，必須要加強生產設備的升級。

4 結論

本文通過提出“以鋁節銅”的重要性，根據目前電工用鋁和鋁合金在架空輸、配電導線、電力電纜以及電機繞組等電纜工業領域中的應用現狀，對其在航空、汽車電纜工業、通信電纜、復合雙金屬線以及生產裝備上的應用前景進行了具體分析?？梢姡磥砑訌婋姽び娩X和鋁合金在電纜工業中的應用比重已成為推動我國電纜工業發展的必然趨勢。

［1］黃崇祺.論中國電纜工業的“以鋁節銅”[J].資源再生,2007，11：55-57.

［2］黃崇祺.論中國電纜工業的以鋁節銅[J].電線電纜，2008，06：01-03.

［3］黃崇祺.論中國電纜工業的廢雜銅直接再生制桿和以鋁節銅[J].中國工程科學，2008，05：10-18.

［4］黃崇祺.廢銅、廢鋁在電纜工業中的優化再生制桿及利用[J].電線電纜，2011，04：05-07.

［5］黃崇祺.中國電纜工業銅導體加工的發展、問題和新趨勢[J].電線電纜，2012，05：01-04.