隨著我國經(jīng)濟步入發(fā)展新常態(tài)，鋁合金電纜在電氣市場中占據(jù)了一定份額。相關媒體和企業(yè)提出了在電力電纜領域全面推廣“以鋁代銅”，并冠之以未來“發(fā)展方向”，解決銅資源短缺的“戰(zhàn)略舉措”。本文是四川和興行主要對鋁合金電纜和銅電纜進行八個方面橫向對比，并結合實際應用情況，理性審慎地看待銅鋁替代問題。

一、銅鋁礦產資源的現(xiàn)實比較

我國銅資源相對短缺是客觀事實，但鋁資源其實并不富裕。所謂“富鋁缺銅”更是不符合國情的誤導宣傳〔1〕。眾所周知，國內鋁加工行業(yè)由于產能嚴重過剩，早已列入國家限制淘汰落后生產序列。國產鋁土礦石的鋁硅比偏低，氧化鋁生產成本偏高。鋁礦的過度開采使國內儲采比僅有6.6年，遠低于石油工業(yè)10年的儲采比〔2〕，顯然儲量不能滿足經(jīng)濟快速增長的需要。然而為維持龐大的鋁業(yè)產能，必須從海外大量采購鋁礦資源，預計到“十三五末”鋁礦的海外依存度將達到60%以上。從長期來看，客觀上存在鋁資源短缺的系統(tǒng)性風險。反觀銅作為100%可循環(huán)使用的金屬，國內儲采比尚有16年之久，若能利用當前外匯儲備和低價銅礦的優(yōu)勢，大量收購國外銅礦資源，“藏銅于國內”無疑更具有突出戰(zhàn)略意義。

二、鋁合金電纜與銅電纜的性能比較

鋁合金電纜是在普通鋁的基礎上加入微量元素作為導體的電纜形式，雖然是純鋁電纜升級版本，但與銅電纜相比仍有明顯的比較劣勢。

(1)鋁合金電纜的導電性較差。

鋁合金電纜導電率只有銅電纜的61%。相同電纜截面下，偏大的電阻必然造成線損偏高，降低能源利用效率。相同載流量條件下，鋁合金電纜電阻率總是略大于銅電纜。以負荷電流380A，年利用小時數(shù)4500h，運行壽命30年為例，銅電纜截面若采用150mm2，則鋁合金電纜截面需240mm2，兩者的電阻率分別是0.148/km和0.150/km，年能耗為288495kwh/km和292410kwh/km，全壽命周期內兩者能耗差為117450kwh/km〔3〕。顯然全壽命周期內鋁合金電纜的損耗偏大，背離國家“節(jié)能減排”的發(fā)展方向。

(2)鋁合金電纜載流量偏低。

城市電網(wǎng)供電可靠性要求達到99.99%，核心區(qū)需達到99.999%的更高水平。由于城市電纜網(wǎng)采用環(huán)網(wǎng)結構，故障情況下短時間內保護動作，迅速將負荷切轉至對側線路，確保不間斷用戶供電。但要實現(xiàn)電網(wǎng)高可靠性，完善的網(wǎng)絡結構、優(yōu)良的設備和線路都是必不可少的。電網(wǎng)中的供電線路必須具有較高的載流量，除自身負荷外還能承擔臨時切換負荷。同等截面的銅芯電纜比鋁合金電纜的載流量高出30%以上，顯然更能滿足城市供電可靠性的要求。

(3)鋁合金電纜機械抗拉強度低。

鋁合金電纜的抗拉強度只有銅電纜的46%，允許牽引力比銅電纜低60%。城市配電網(wǎng)大量采用電纜環(huán)網(wǎng)結構，規(guī)劃設計上考慮盡量減少電纜中間接頭的使用。實際使用中，單根銅電纜敷設長度一般在600~800米區(qū)間。考慮在同等載流量條件下，單根普鋁電纜的敷設長度僅為500米。考慮牽引力的影響，單根鋁合金電纜的敷設長度只有350米。顯然抗拉強度偏低必然導致單次牽引電纜的長度受限，需額外增加大量中間接頭，增加后續(xù)運行維護風險。

(4)鋁合金電纜耐腐蝕性能弱。

電纜導體的腐蝕主要是金屬電化學腐蝕，即在金屬表面發(fā)生原電池或雜散電流干擾引起的電解電池作用。鋁合金電纜在生產工藝中為了改善抗蠕變性能加入了鎂、銅、鋅、硅等元素，并增加熱處理工序。由于電纜運行工況復雜，在含有電解質的環(huán)境中，電極電位更低的鋁與其他加入的金屬元素存在電極差，從而形成電流通路，發(fā)生孔蝕和裂隙腐蝕等電化學現(xiàn)象。鋁合金電纜熱處理工藝還容易造成導體表面物理狀態(tài)不均勻，增加電化學腐蝕的可能，繼而發(fā)生應力腐蝕裂紋和晶間腐蝕。

(5)鋁合金電纜耐高溫性能差。

銅的熔融點為1080，而鋁的熔融點僅為660，顯然銅導體是耐火電纜更好的選擇。火災情況下，中心環(huán)境溫度可上升到750以上，電纜必須能夠維持通電的基本功能以構筑生命保障線。顯然當火場溫度高于鋁合金和鋁的熔融點后，無論采取何種隔熱措施，電纜導體都會在短時間內發(fā)生融化，喪失導電功能，從而嚴重影響火場人員安全疏散。

(6)鋁合金電纜占用通道資源多。

在相近能耗條件下，鋁合金電纜截面需大于銅電纜兩個規(guī)格以上，才能達到相近的載流量。然而增大的導體截面對電纜敷設和電纜通道結構尺寸都帶來嚴重影響。電纜通道資源是城市電纜網(wǎng)建設的重要組成部分。受城市道路規(guī)模和交通組織的影響，大多數(shù)電纜采用排管和拉管方式敷設。選用鋁合金電纜進行排管內敷設，則排管孔徑必須放大到敷設銅電纜孔徑的1.6倍以上〔4〕，顯然增加了電纜土建工程建設成本。同時擴大的土建規(guī)模增加了占地，在城市地下資源日益緊張的條件下，顯然并不具有可行性。

三、結語

綜上所述，鋁合金電纜是一種投資風險大、市場空間有限、對用戶安全可靠性保障度低的產品，相對鋁電纜僅是在抗蠕變性能方面有局部改善，卻不能對鋁電纜的其他不足方面提供有效的解決方案。通過上述對比分析，鋁合金電纜并不適合在中壓系統(tǒng)和城市配電網(wǎng)推廣使用。