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?

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?

下面我们就来谈谈这个问题。

1,产量问题

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,

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。

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%。

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。

2,铝的电阻率增加不是非常大

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。

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。

3,铝导线重量更轻

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。

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。

4,铝导线抗拉强度不如铜导线

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。

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。

比如,高压送电线路常用的几种型号的钢芯铝绞线 :

普通型的标称150钢芯铝绞线的抗拉强度为47.35KN。

加强型的标称150钢芯铝绞线的抗拉强度为67KN。

普通型的标称240钢芯铝绞线的抗拉强度为77.09KN。

加强型的标称240钢芯铝绞线的抗拉强度为107.37KN。

普通型的标称400钢芯铝绞线的抗拉强度为128.14KN。

加强型的标称400钢芯铝绞线的抗拉强度为177.16KN。

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。

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。

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?

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。

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。

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。

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。

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。

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!

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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)。

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。

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。

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。

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。

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!

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。

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?!

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!

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?

我是电厂的电工,我来回答一下这个问题吧。

的确,就目前来讲,铜可能要比铝贵一些,但同样铜要比铝导电好一些,携带相同的负荷,如果用铜做导线的话就可以做得细一些,反过来如果用铝作导线就要做得粗一些。

我们再来回答一下问题,为什么室外的导线不用铜材质,而是用铝材质呢?下面我就来解答一下。

1,价格问题。就像前面说的,铜要比铝贵,所以为了降低工程造价,尽可能用铝取代铜。

2,重量问题。我们都知道,户外的导线都是远距离输送的,间距较大,如果用铜做导体的话,重量就会增大,就必须缩短间隔,否则就容易把导线拉坏,这样也会间接的影响工程造价。

3,损坏问题。虽然说铜的导电率要比铝好,如果用铜做导线,可以将导线做的细一些。但在室外的环境当中,即便是可以把导线做得细一些,为了避免偶尔的损坏而影响供电,也不能太细,这样铜的导电优势也就发挥不出来了。

4,电流问题。因为作为室外的导线,一般为了减少损耗,都采用高压供电,到了用户之后再降压,电压升高本身电流就会相应变小,即便是铝的导电性差一些,影响也不是很大,铜的优势也发挥不出来。

也许有人会问室外的导线用铝做材质,由于铝的强度差,就不怕拉坏吗?实际上我们所看到的长距离输送的导线都是表面是铝的,里面有钢芯,钢芯的主要作用不是导电,而是增加机械强度,避免铝导线被拉坏,所以这种导线也叫钢芯铝绞线,包裹在外面的铝导线实际上是不承力的。

也许你又会说里面用钢芯,这不会增加电阻吗?因为钢芯的导电率还不如铝,在这里我给大家普及一个电工知识,对于交流电来说,他有一个趋表效应,也就是说对于一根导线来说,交流电的电流主要集中在导线的表面上,越往中心越小,所以导线的内部用钢芯是没有什么太大影响的。

以上就是我对这个问题的回答,欢迎评论。

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?

这个问题,我就与当地的供电局长(他是我的同学)专门商讨过。因为这个供电局长,不光是个局长,还是个供电总工程师,湛江市的几个市区的供电线路改造就是他设计施工(监督)的。这里说说湛江市区的供电线路改造工程吧,因为湛江市是在台风最多的地区,从60—80年代每年的每次强台风过境时都会对市区里的供电线路造成严重的损坏的,修复供电线路就需要几天至十几天的时间,这对市区的居民用电及工业用电都很严重的问题。特别是1万伏供电线路的修复工程量很大,在改革开放之后这就严重制约了湛江市的发展。所以,湛江市就进行了市区(包括了开发区)的供电线路改造工程,改造方案就是那个局长提出来的,他算了笔帐,如果把一万伏电缆放入地下的话,就可以大大减少台风后的修复供电线路的工作,而且因为一万伏电缆的电流负荷較小,可以使用铜芯电缆,这样的供电线路的可靠性也会高很多的。我也问了他,为何不把(220V/380V)的电缆也放入地下?他的回答是:220V/380V的电缆的负荷电流大了20几至40几倍,相应的电缆铜芯就要增大20几至40几倍,供电公司没那么多的资金;我也问了:为何不用铝芯电缆?他的回答是:铝芯电缆的可靠性低,要经常维护的,所以只能使用在架空的供电线路中的;我把一个供电公司的局长兼总工程师的意见在这里说出来,供你们参考。

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?

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对于家里所使用的电线来说,现阶段基本上都是使用的铜芯的电线。像最早的铝线已经基本上被取代了,很少在家装中出现。可是大家会发现室外的一些架空的电线基本上还都是使用的铝芯。那么室外电线为什么不使用铜线呢?在这篇文章中,家居杂坛就来给大家解答室外电线材质选择的具体的问题。

室外的电线为什么不使用铜线?铜线的导电性能更好,为什么还使用铝线?

这里所说的室外的电线为什么不使用铜线,而都是使用铝线?但是铜线的导电性能是要远远的好于铝线的,为什么会出现这种情况呢?就是大家对于室外导线电路的安装的条件情况还是不太了解。对于这种情况出现的原因,个人首先给出如下几点,大家可以了解一下。

(一):架空线路的特点决定的

①:对于架空线路,大家看一下就会知道是依靠电线杆或者是电塔将电线挂在空中的,这就是架空电路。架空电路的电线是悬在空中的,所以也对导线的重量是有要求的。其实铝的导电性能是仅次于铜的,铝的导电率大概有铜的2/3,但是铝的密度只有铜的1/3。所以,在架空的状态下,铝线是更加合适的。

②:室外的电线还受到自身重力以及环境影响而发生变化。例如最简单的一点会受到空气,温度的变化而变化,也就是我们所常见的热胀冷缩。而铝线在热胀冷缩方面所承受的能力要好于铜线,所以说架空电线使用铝线更适合。

(二):铝线在室外的条件下所形成的特有的特性决定的

①:铝线用在室外架空的裸露的电线,更加适合。是因为铝线在室外条件下会形成一层致密的氧化膜。这样就避免了被空气和雨水等进行腐蚀氧化。而且氧化膜具有很好防腐蚀性能,而且具有一定的绝缘性。所以说,铝线更加广泛的应用在室外的电路中。

②:铜线现在室外裸露敷设以后,它是无法形成致密的氧化膜的。儿铜线随着使用年限的增加,可能出现一层一层影响电流传输的铜锈层。所以铜线并很不适合用于裸露的室外架空电线。

(三):铝线的价格也决定了在大量使用的情况下更加的合适

①:对于铝线的价格比铜线价格便宜很多。像现阶段的铜,每一吨的价格可能都快接近8万元,而铝的价格差不多是它的一半,也就是2万元3万元左右。所以说,从价格上考虑,我们也不会算用铜线去做室外的电线。因为室外电线的用量太大了,而且其费用也非常的高。

②:对于我们国家而言,所需要架空的电线的数量非常的大,所以从投资的角度,我们肯定会选择更加适合的更加经济的材料。因此我们首选的是铝线。其实这一点对于世界上其它的国家来说都都是这样的。

(四):从防盗的角度来说,室外电线要更适合用铝线

①:很多朋友都有这样一个观点,就是看到铜和铝的时候,首先拿的是铜。而对于于铝很少人重视。所以我们很多电线被偷的都是铜线,而铝线一般没有人要。这就是由于铜线的价格比较昂贵,而铝线比较便宜。所以在室外使用铝线也可以在一定程度上是防盗的。

②:所以说我们在选择对应材料的时候要考虑很多的特体。例如我们要考虑电线防盗的时候,就要考虑这种材料对人们的对它的认知。而铝线在这一点上,就是人们对它的认知程度更差。所以很多时候没有人知道铝线。

(五):室外电线的特点也决定了室外的电线基本上都是铝线

①:我们根据高压电线的特点来分析一下,也知道为什么可以使用铝线。对于电路中常见的公式就是功率p=ui。由于室外的是高压电线,所以它的电压由非常的高,电流却就非常的小。

②:我们任何一道室外电路单位时间内输送的电能其实是差不多是固定的。那么在电能固定的情况下,影响的其实就是电压和电流电压升高以后电流就是减小的。因为这是传输的功率是固定的。所以说铝线就完全满足了室外电线的导电的能力,因此就没有必要再使用铜线。

结束语

关于为什么室外的电线用铜线而不用铝线,其实取决于很多的方面。这里最种类主要的是就是铜线的机械性能与价格等更适合用于室内电线。而铜线在很多方面其实是不好的,虽然铜线的导电能力要好一些,但是在架空方面,对导线导电能力也要求并不是特别高。而铝线却是完全可以满足的。所以说,到目前为止,室外的导线还是以女铝线为主,几乎看不到铜线。

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