稀土高铁铝合金电缆比我们用的大多铜芯电缆有哪些优劣

工业铝型材是高铁产业的重要组成部分，也就是高铁车皮的主要材料。\x0d\x0a \x0d\x0a 铝型材是高铁实现轻量化最好的材料。铝合金的密度大约是钢材密度的三分之一，而添加一定元素形成的合金具有比钢合金更高的强度。因此在强度刚性满足高铁车厢安全要求的同时，使用铝合金可以大大减轻高铁列车车厢的自重。一般而言，一个高铁车厢使用的铝合金大概有10吨左右，整个车身的重量要比全部使用钢材减轻30%-50%。\x0d\x0a \x0d\x0a 铝合金具有优良的耐火性和耐电弧性。虽然铝的熔点要低于钢的熔点，但车体的耐火耐电弧性不仅和材料的熔点相关，还与材料的导热性相关。铝合金材料与钢铁相比具有优良的导热性，其散热性比钢要好。\x0d\x0a \x0d\x0a 铝合金具有更强的耐腐蚀性。铝合金表面易形成一层致密的氧化膜，在大气中具有很好的抗氧能力。因此铝合金比钢质车体具有更好的耐腐蚀性，特别是车体不易涂覆的部位。同时铝合金表面可以化学着色、上漆、喷涂，通过这些方法可进一步提高铝构件的耐腐性。\x0d\x0a \x0d\x0a 铝合金有着优秀的塑性。随着大型中空、复杂断面铝塑材的开发应用，铝材焊接技术的不断进步，铝合金车辆制造技术日趋成熟铝合金件的易于更换，不需除锈，适用于各种表面处理，便于维护，还可以回收的特点，是制造工艺大大简化，制造所需工作量也较钢质车体大大减少。\x0d\x0a \x0d\x0a 从长期来看，铝合金价格适中。铝材价格较高，使得车辆制造成本增加，但由于铝合金使得车辆轻量化，车辆的轻量化带来了运能的增加，耗能的减少，维修的费用降低。有资料显示，交通工具的重量每减少10%，燃料可节约8%。在报废回收时，铝型材产品可以实现100%回收，回收铝型材循环再用可以减少95%的能源消耗。\x0d\x0a \x0d\x0a 基于上述优点，早在20世纪50年代，世界上较发达的一些国家就开始采用铝型材来制造铁路车辆，包括美国、加拿大、日本、俄罗斯、德国和法国等国，目前国内高铁列车车厢已大量使用铝合金材料。业内专家指出，时速300公里以上的高速列车车体必须采用轻量化的铝合金材料，350公里以上的列车车厢除底盘外全部使用铝型材。目前中国铁路客运专线动车组采用的CRHI、CRH2、CRH3、CRH5四种类型中，除CRHI型车体采用的是不锈钢材外，其余3种动车组车体均为铝合金材质。

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。 在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。

物质特性

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AI—Cu—Mg系，一般含有少量的Mn，可热处理强化．其特点是硬度大，但塑性较差。超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系，可热处理强化，是室温下强度最高的铝合金，但耐腐蚀性差，高温软化快。锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金，虽然加入元素种类多，但是含量少，因而具有优良的热塑性，适宜锻造，故又称锻造铝合金。

1、电气性能

铝合金与铜相比，在同等截面等长度的情况下，电导率是铜的61.8%，载流量约为铜的78%。根据电缆截面的规格分布，将铝合金电缆的截面增加1.5倍左右，载流量与电压降等电气参数与铜相当。正如美国国家电气规范NEC330.14规定：“8、10、12AWG截面（相当于国内8.37mm2、5.26mm2、3.332mm2）的实心导体应由AA8000系列电工级铝合金材料制造。绞合型导体从8AWG（相当于国内8.37mm2）到1000kcmil（相当于国内506.7mm2）应由AA8000系列电工级铝合金导体材料制造。

使用大一个或两个规格的铝合金电缆替代铜缆，人们会担心，加大导体是否过多增加导体外径，因而影响安装连接。为了解决因增加截面导致导体外径增大的这一问题，我们可采用先进的紧压技术，紧压系数达到0.93，使替代后的铝合金电缆的外径相比于铜缆只增加10%左右，因而根本不会影响到安装连接。

2、连接性能

铝合金材料由于加入了铁、镁、稀土等多种元素，大大改进了其连接性能。尤其是当导体退火时添加的铁元素产生了高抗蠕变性能，即使在长时间过热时，也能保证连接稳定性。

在过去的经验积累和认知中，铜铝连接一直是最为关键的问题。铜和铝（或铝合金）如果直接；连接接触，有金属材质不同，存在电位差，在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀。在电力系统中，这种腐蚀会增加接触电阻，使接头处发热，是系统安全运行的隐患。

电化学腐蚀是以下因素共同作用的结果：

（1）、不同的电极电位（>0.5V）、金属间的不同电阻、金属的极化特性。

（2）、电解液的电导率、阴阳极表面的接触面积（电流密度）。

另外，铜和铝（或合金）的膨胀系数不同，如果采用刚性连接会造成金属疲劳，长时间使用后会造成连接处松弛，也会增加接触电阻。这是人们普遍担心的问题。

铝合金电力电缆对于终端的处理，主要依靠以下几个手段：

第一、镀锡。铜排镀锡或铝端子镀锡都是可行的。用铜排镀锡和铝端子镀锡来解决铜铝过渡问题已经广泛的应用于电力行业，被证明是安全可靠的。

第二、采用特制的过渡垫片，这种垫片介于铜铝之间，有效地防止铜铝接触带来的腐蚀问题。

第三、涂抹抗氧化剂。当用电设备的铜触头没有镀锡，而铝端子也没用镀锡时，可以采用涂抹抗氧化剂的方法。抗氧化剂介于铜铝之间，可以有效地防止电解质的进入，从而避免了电化学腐蚀。

采用以上第一、第三种方法接线时，需要加装碟形垫片来吸收铜/铝膨胀系数不同带来的松弛，用扭力扳手拧紧后，无需对整个连接系统进行任何维修和二次拧紧。

3、力学性能

（1）极佳拉伸性能：铝合金相比于纯铝，由于加入了特殊成分和特殊的加工工艺，极大的提高了抗拉强度，且延伸率提高到30%。

（2）超强的弯曲性：铝合金电缆安装时的最小弯曲半径大于7倍电缆外径即可，远远优于GB12706的“电缆安装时的最小弯曲半径”——12倍至20倍电缆外径。

（3）优异的低反弹性能：铝合金电缆比铜缆反弹性能少40%。

（4）优异的抗蠕变性能：铝合金导体的特殊合金与热处理工艺大大减少了金属在受热和压力下的“蠕变”倾向，相对于纯铝，抗蠕变性能提高300%。

4、抗腐蚀性能

铝在空气中很快的生成一层厚度约为2×10-4mm的致密氧化膜。防止内部的金属被进一步腐蚀。而铜不能生成氧化膜，所以污染物会停留在表面，进一步向里腐蚀，腐蚀一段时间后，雨水冲刷，将氧化物都冲走，新的污染物又积聚，重新腐蚀新的金属，而铜没有氧化膜，导致铜的氧化很快，金属流失很多。

铝合金导体中由于加入了稀土金属，在化学性能方面，进一步提高单纯以铝为导体的金属材料的耐腐蚀性能，减少了不同金属之间的电位差，因为电位差越大，腐蚀会越严重。加入的其他金属元素均是可允许的金属配对，减少由于电位差而引起的接触腐蚀。

二、阻燃性能

现在高层建筑的火灾发生时，浓烟是火灾中致命的杀手，大量的浓烟吸入人体内会造成死亡，吸入少量的浓烟可能会导致昏厥，影响逃生，所以国家相关消防部门、建筑管理部门明文规定使用低烟无卤阻燃电缆。

YJHL8、YJHL8Y型（铝合金带连锁铠装电缆）铠装电缆采用铝合金导体、阻燃硅烷交联聚乙烯绝缘、铝合金带连锁铠装结构（或增加低烟无卤聚烯烃护套），能实现阻燃IA级、耐火IA级，且低烟无卤。具有极佳安全性能和经济效益。

三、安装特性

铝合金带连锁铠装电缆和铜缆相比，更像是将金属导管和电缆集成了在一起。实际应用时省去了穿管的工作，在电气设计明敷，可以省去桥架，这样给业主方降低造价，给总包方节省工时、缩短工期，给国家节约钢材，减少污染和能源浪费。

由于铝的密度约是铜的1/3，所以在同等载流量下，铝合金电缆比铜缆重量轻一半。对于高层建筑来说，垂直敷设的难度和工作量大大降低，给施工人员减轻劳动强度，能够缩短工期，节省人工成本，同时也减少由于电缆过重造成的本体潜在损失。

铝合金铠装使得电缆的弯曲更容易。铠装电缆的弯曲半径可以达到7倍的电缆外径。如此之小的弯曲半径使得建筑内部布线非常方便，转弯灵活，尤其对于一些旧建筑改造等工程，原有空间非常狭窄的情况下，能很容易的将电力输送到更多房间。而对于PVC护套的铠装外线电缆，可以轻易绕开障碍物，较小的弯曲半径施工更容易，节省电缆长度。而铝合金铠装是非磁性材料，即使存在三相不平衡电流，也不会产生涡流，能减少线路的损耗。

四、节能环保性能

节能减排是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路，是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。采用铝合金为导体材料，同样载流量下，电缆的重量只是铜缆的一半，运输、安装过程中的碳排放量减少，YJHL8、YJHL8Y型铠装电缆敷设不用桥架、钢管，节约大量的钢材。

另一方面，铝合金的回收率非常高。再生铝是节能、环保型产业，再生铝的综合能耗只是电解铝的5%，而再生铜的综合能耗则是冶炼铜的18%。

五、材料成本及安装成本的比较

在实现同样性能的前提下，铝合金电缆的直接成本即电缆本身的成本比铜缆节约约35%，由于铝合金电缆的弯曲性能更好和重量更轻，可以免桥架或减少桥架用量，安装成本能节约20%~50%。

通过以上对比可以看出，铝合金电缆弥补了纯铝的不足，在电气性能达到铜的基础上，更轻便、更柔韧、更节能、机械性能、安全性能及经济性能远远超过铜缆。国内铜芯电缆的设计使用寿命是30年，而铝合金电缆的使用寿命为40年，国外应用40年的产品和经验，完全可以复制到我们国家。利用我国丰富的铝资源制造铝合金电缆，以满足工业与民用配电的需求，是符合科学发展的需要，是利国利民的好事。

成人旅客免费携带物品20千克。儿童旅客10千克。每件物品的外部尺寸长、宽、高相加不超过160厘米，干状物品不超过200厘米，但乘坐动车组列车不得超过160厘米。重量不超过20千克。超过规定物品应办理托运。

铝合金棒球棒属于管制器具中的钝器，不可以随身带入高铁车厢。过不了安检。

关于钝器的解释：钝器是没有利刃刀口和尖端的物体。钝器的种类很多，有斧、锤、、砖石、棍棒等。钝器的性质和形态也十分复杂。其质地有铁的、木的、竹的、石的等。其形态有长方形、球形、圆弧形、棱形、条形、圆柱形，也有不规则的多面形等。钝器接触面的显著特征是无刃、无尖、质硬。

可以托运，不可以随身携带进入高铁车厢。

稀土高铁合金电缆运行温度：-40℃—90℃。适用于寒冷地区，可冬季施工，而且防燃烧、耐高温，长期工作温度高达90°C；环保、低烟无卤；耐腐蚀、能任意弯曲，抗晒、抗老化，寿命可达40年。

高速铁路在不同国家不同时代有不同规定。中国国家铁路局网站科普短文说：“我国高速铁路的定义为：新建设计开行250公里/小时（含预留）及以上动车组列车，初期运营速度不小于200公里/小时的客运专线铁路。” 新建异于既有线提速。要点是时速不低于250及客专性。

区别：西欧早期把旧线改造时速达200公里、新建时速达250~300公里的定为高铁；1985年日内瓦协议做出新规定：新建客货共线型高铁时速为250公里以上，新建客运专线型高铁时速为350公里以上。

铝合金电缆可广泛应用于高层建筑、民用建筑、星级酒店、医院、剧场、会议中心、图书馆、博物馆、政府机关、金融中心、广电中心、体育中心、工矿、石油化工、机场、隧道、地铁、轻轨、地下车库、人防、船舶、海上石油平台、航空航天、钢铁冶金、购物中心、停车场等场合。

1、电气性能

铝合金与铜相比，在同等截面等长度的情况下，电导率是铜的61.8%，载流量约为铜的78%。根据电缆截面的规格分布，将铝合金电缆的截面增加1.5倍左右，载流量与电压降等电气参数与铜相当。正如美国国家电气规范NEC330.14规定：“8、10、12AWG截面（相当于国内8.37mm2、5.26mm2、3.332mm2）的实心导体应由AA8000系列电工级铝合金材料制造。绞合型导体从8AWG（相当于国内8.37mm2）到1000kcmil（相当于国内506.7mm2）应由AA8000系列电工级铝合金导体材料制造。

使用大一个或两个规格的铝合金电缆替代铜缆，人们会担心，加大导体是否过多增加导体外径，因而影响安装连接。为了解决因增加截面导致导体外径增大的这一问题，我们可采用先进的紧压技术，紧压系数达到0.93，使替代后的铝合金电缆的外径相比于铜缆只增加10%左右，因而根本不会影响到安装连接。

2、连接性能

铝合金材料由于加入了铁、镁、稀土等多种元素，大大改进了其连接性能。尤其是当导体退火时添加的铁元素产生了高抗蠕变性能，即使在长时间过热时，也能保证连接稳定性。

在过去的经验积累和认知中，铜铝连接一直是最为关键的问题。铜和铝（或铝合金）如果直接；连接接触，有金属材质不同，存在电位差，在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀。在电力系统中，这种腐蚀会增加接触电阻，使接头处发热，是系统安全运行的隐患。

电化学腐蚀是以下因素共同作用的结果：

（1）、不同的电极电位（>0.5V）、金属间的不同电阻、金属的极化特性。

（2）、电解液的电导率、阴阳极表面的接触面积（电流密度）。

另外，铜和铝（或合金）的膨胀系数不同，如果采用刚性连接会造成金属疲劳，长时间使用后会造成连接处松弛，也会增加接触电阻。这是人们普遍担心的问题。

铝合金电力电缆对于终端的处理，主要依靠以下几个手段：

第一、镀锡。铜排镀锡或铝端子镀锡都是可行的。用铜排镀锡和铝端子镀锡来解决铜铝过渡问题已经广泛的应用于电力行业，被证明是安全可靠的。

第二、采用特制的过渡垫片，这种垫片介于铜铝之间，有效地防止铜铝接触带来的腐蚀问题。

第三、涂抹抗氧化剂。当用电设备的铜触头没有镀锡，而铝端子也没用镀锡时，可以采用涂抹抗氧化剂的方法。抗氧化剂介于铜铝之间，可以有效地防止电解质的进入，从而避免了电化学腐蚀。

采用以上第一、第三种方法接线时，需要加装碟形垫片来吸收铜/铝膨胀系数不同带来的松弛，用扭力扳手拧紧后，无需对整个连接系统进行任何维修和二次拧紧。

3、力学性能

（1）极佳拉伸性能：铝合金相比于纯铝，由于加入了特殊成分和特殊的加工工艺，极大的提高了抗拉强度，且延伸率提高到30%。

（2）超强的弯曲性：铝合金电缆安装时的最小弯曲半径大于7倍电缆外径即可，远远优于GB12706的“电缆安装时的最小弯曲半径”——12倍至20倍电缆外径。

（3）优异的低反弹性能：铝合金电缆比铜缆反弹性能少40%。

（4）优异的抗蠕变性能：铝合金导体的特殊合金与热处理工艺大大减少了金属在受热和压力下的“蠕变”倾向，相对于纯铝，抗蠕变性能提高300%。

4、抗腐蚀性能

铝在空气中很快的生成一层厚度约为2×10-4mm的致密氧化膜。防止内部的金属被进一步腐蚀。而铜不能生成氧化膜，所以污染物会停留在表面，进一步向里腐蚀，腐蚀一段时间后，雨水冲刷，将氧化物都冲走，新的污染物又积聚，重新腐蚀新的金属，而铜没有氧化膜，导致铜的氧化很快，金属流失很多。

铝合金导体中由于加入了稀土金属，在化学性能方面，进一步提高单纯以铝为导体的金属材料的耐腐蚀性能，减少了不同金属之间的电位差，因为电位差越大，腐蚀会越严重。加入的其他金属元素均是可允许的金属配对，减少由于电位差而引起的接触腐蚀。

二、阻燃性能

现在高层建筑的火灾发生时，浓烟是火灾中致命的杀手，大量的浓烟吸入人体内会造成死亡，吸入少量的浓烟可能会导致昏厥，影响逃生，所以国家相关消防部门、建筑管理部门明文规定使用低烟无卤阻燃电缆。

YJHL8、YJHL8Y型（铝合金带连锁铠装电缆）铠装电缆采用铝合金导体、阻燃硅烷交联聚乙烯绝缘、铝合金带连锁铠装结构（或增加低烟无卤聚烯烃护套），能实现阻燃IA级、耐火IA级，且低烟无卤。具有极佳安全性能和经济效益。

三、安装特性

铝合金带连锁铠装电缆和铜缆相比，更像是将金属导管和电缆集成了在一起。实际应用时省去了穿管的工作，在电气设计明敷，可以省去桥架，这样给业主方降低造价，给总包方节省工时、缩短工期，给国家节约钢材，减少污染和能源浪费。

由于铝的密度约是铜的1/3，所以在同等载流量下，铝合金电缆比铜缆重量轻一半。对于高层建筑来说，垂直敷设的难度和工作量大大降低，给施工人员减轻劳动强度，能够缩短工期，节省人工成本，同时也减少由于电缆过重造成的本体潜在损失。

铝合金铠装使得电缆的弯曲更容易。铠装电缆的弯曲半径可以达到7倍的电缆外径。如此之小的弯曲半径使得建筑内部布线非常方便，转弯灵活，尤其对于一些旧建筑改造等工程，原有空间非常狭窄的情况下，能很容易的将电力输送到更多房间。而对于PVC护套的铠装外线电缆，可以轻易绕开障碍物，较小的弯曲半径施工更容易，节省电缆长度。而铝合金铠装是非磁性材料，即使存在三相不平衡电流，也不会产生涡流，能减少线路的损耗。

四、节能环保性能

节能减排是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路，是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。采用铝合金为导体材料，同样载流量下，电缆的重量只是铜缆的一半，运输、安装过程中的碳排放量减少，YJHL8、YJHL8Y型铠装电缆敷设不用桥架、钢管，节约大量的钢材。

另一方面，铝合金的回收率非常高。再生铝是节能、环保型产业，再生铝的综合能耗只是电解铝的5%，而再生铜的综合能耗则是冶炼铜的18%。

五、材料成本及安装成本的比较

在实现同样性能的前提下，铝合金电缆的直接成本即电缆本身的成本比铜缆节约约35%，由于铝合金电缆的弯曲性能更好和重量更轻，可以免桥架或减少桥架用量，安装成本能节约20%~50%。

通过以上对比可以看出，铝合金电缆弥补了纯铝的不足，在电气性能达到铜的基础上，更轻便、更柔韧、更节能、机械性能、安全性能及经济性能远远超过铜缆。国内铜芯电缆的设计使用寿命是30年，而铝合金电缆的使用寿命为40年，国外应用40年的产品和经验，完全可以复制到我们国家。利用我国丰富的铝资源制造铝合金电缆，以满足工业与民用配电的需求，是符合科学发展的需要，是利国利民的好事。