电工用铝和铝合金在电缆工业中的应用与前景

吕国莹

（山东省人民政府办公厅 机关服务中心，山东 济南 250011）

0 引言

近年来，随着铜线价格的迅速上涨，电工用铝和铝合金在电缆工业中得以广泛地应用。更形成了“以铝节铜”的新型电缆工业发展观念。本文从以铝节铜的重要性出发，对电工用铝和铝合金在电缆工业中的应用现状进行分析，从而对其未来的在电缆工业中的应用前景做了具体研究。

1 “以铝节铜”的重要性

近年来，随着电力产业的飞速发展，我国电缆工业对铜的需求量大幅度上升。据统计仅2011年一年，我国铜的销量就已经达到485万吨，约占世界总销量的三分之一，但由于我国的铜矿藏量严重缺乏且分布不均，因此大部分的金属铜都需要依靠进口，为我国的进口贸易带来了较大的压力。另一方面，随着世界范围内的用铜量增加，而金属铜的矿藏量有限，所以导致了铜的价格飞涨，进而严重压缩了线缆产品的利润空间。因此必须寻找一种导电性能与铜相差无几且比较经济的材料来代替铜，铜和铝都属于良性导体，且铝的导电性能仅次于铜，因此将电工用铝和铝合金应用于电缆工业是确保我国线缆产业利益最大化的有效方法。以铝节铜设计到了众多范畴，比如对铝矿的开采、以废杂铜生产杆制线，达到铜的生产再循环目的和用光纤代替铜等[1]。

2 电工用铝和铝合金导体的应用现状

现阶段，我国的电缆工业总产值已经达到了9010亿元人民币，已成为机械生产领域中仅次于汽车制造业的第二产业。随着铜的价格飞涨，为电工用铝和铝合金带来了较大的市场空间，下文就电工用铝和铝合金导体的应用现状进行了具体分析[2]。

2.1 架空输、配电导线

由于我国大多数的铝资源中含硅量较多，不利于电工铝的生产，因此我国通过采用“稀土优化综合处理技术”对铝矿中的铝进行处理，从而为电工铝和铝合金的生产打下了良好的基础。但是目前我国架空输、配电导线中，铜的应用量为76%、而电工用铝和铝合金的应用量为24%，可见电工用铝和铝合金并未在我国的架空输、配电导线中得以广泛的应用，其原因主要有两点，其一是由于我国的铝矿藏量相对较少，且要将含硅量较多的铝矿进行处理需要较高的费用，另一方面则是因为我国现有的架空输配电导线大多数都是已经建成的、具有一定年限的并可以继续使用的，如果将其进行拆迁换用电工铝导线不仅会消耗巨大的财力，也会给人们的生活添加众多的不便[3]。

2.2 电工用铝和铝合金在电力电缆中的应用现状

目前，电工用铝和铝合金在电力电缆中的用量严重不足，仅占了电缆工业中的10%和1.8%。20世纪70年代，在以铝代铜的电力生产的指导方针下，电工用铝在电缆工业中的比例最高时可达到41%，在改革开放以后，由于追求经济的迅速增长，电工用铝在电缆工业中的应用量设置不到10%，虽然铜制导线具有良好的导电性能，促进了电力产业的迅速发展，但是随着铜价格的上涨以及矿藏量的减少使得我国不得不进口相关铜制品，因此，从某程度上这也抑制了我国经济的发展。

2.3 电工用铝和铝合金在电机绕组中的应用现状

绕组线是一种具有绝缘层的导电金属导线，其作用主要是通过流入其中的电流产生磁场进而实现电能和磁能的互相转化，主要应用于变压器、电磁线圈和发电机中。在不考虑铝线的情况下，我国目前一般电机的平均寿命为20年左右，而作为耗铜量较多的变压器，目前其用铜总量已经达到了39万吨左右，特别是在电压强度在10千伏安以上的变压器中，基本不会用到铝线。

3 电工用铝和铝合金在电缆工业中的应用前景

虽然现阶段电工用铝和铝合金并没有广泛应用到社会生产生活的各个领域，但随着我国铜矿藏量的逐渐减少以及铜价的逐年上涨，应用电工用铝和铝合金来代替铜进行电缆工业的生产已经成为未来电缆工业发展的必然趋势[4]。

3.1 航空、汽车电缆工业领域中的应用

通过将电工用铝和铝合金应用到航空、汽车电缆工业中，可以有效地减轻汽车和飞机自身的重量并可以使其节约较多的能源。例如A380飞机中已经率先运用电工铝合金芯电缆和薄壁电缆。通过配套研究铝线激光预标志的新型技术，可以使铝合金芯电缆和薄壁电缆得以有效地安装和维护。另一方面，将该技术应用于汽车电缆工业中，也可以使汽车中的铝线连接预标志得到良好维护。该项技术的应用充分说明了用电工用铝代替铜在电缆工业中已经取得了实际性的进展。

3.2 在通信电缆上的应用前景

近年来随着铜价的上涨，通信领域内的电缆市场已经向“光进铜退，以铝节铜”趋势发展。近些年来，国家和相关技术部门已将通信领域内所应用的铜的总量由9.5%降低到了目前的4.6%，由此分析，用两年左右的时间就可以将通信行业的耗铜量降至最低水平。

另一方面，将铝制电缆代替现阶段移动网络中应用的射频铜电缆不仅可以大幅度地降低生产成本，而且从电缆的安装、重量、维护和耗能的角度分析，铝制电缆也占据较大的优势。而就世界范围内而言，将铝制电缆代替铜电缆应用在电缆工业中已成为相关企业减少固定投资资产、增加企业效益的重要途径[5]。

3.3 在复合双金属线中的应用

就现阶段而言，复合双金属线在电缆工业中也得以应用，但应用领域并不广泛。电缆工业市场应用最为广泛的复合双金属线是铜包铝线，其在今后的社会各个生产领域的应用范围内还将持续扩大。但由于国产铜包铝线的装备以及原材料的铝和铝合金的金杆生产水平较为落后，严重影响了相关产品的应用，因此未来在复合双金属线的应用过程中，需要注意先进设备和技术的开发和应用。

3.4 电工用铝和铝合金的生产装备升级

目前，我国在电工用铝和铝合金的生产技术上处于国际领先的优势，即具有较高的技术潜力，但是现有的电工用铝和铝合金的生产设备与我国所具备的先进技术脱节严重，也就是说虽然已经掌握了先进技术，但是却缺乏应用先进技术的相关设备，因此要想将电工用铝及铝合金广泛应用于电缆工业中，必须要加强生产设备的升级。

4 结论

本文通过提出“以铝节铜”的重要性，根据目前电工用铝和铝合金在架空输、配电导线、电力电缆以及电机绕组等电缆工业领域中的应用现状，对其在航空、汽车电缆工业、通信电缆、复合双金属线以及生产装备上的应用前景进行了具体分析。可见，未来加强电工用铝和铝合金在电缆工业中的应用比重已成为推动我国电缆工业发展的必然趋势。

［1］黄崇祺.论中国电缆工业的“以铝节铜”[J].资源再生,2007，11：55-57.

［2］黄崇祺.论中国电缆工业的以铝节铜[J].电线电缆，2008，06：01-03.

［3］黄崇祺.论中国电缆工业的废杂铜直接再生制杆和以铝节铜[J].中国工程科学，2008，05：10-18.

［4］黄崇祺.废铜、废铝在电缆工业中的优化再生制杆及利用[J].电线电缆，2011，04：05-07.

［5］黄崇祺.中国电缆工业铜导体加工的发展、问题和新趋势[J].电线电缆，2012，05：01-04.