Сравнение медных и алюминиевых токопроводящих жил - Провод

Силовой кабель используется для передачи переменного тока к конечному потребителю низкого, среднего и высокого напряжения, однако есть отдельные исполнения кабеля, выдерживающие до 330 кВ.
Токопроводящие жилы – сердце кабеля. По сути - это специальная проволока или группа проволок, по которым идет ток. Основные параметры и технические требования к жилам силовых кабелей указаны в ГОСТ 22483-77.
Основные требования к ТПЖ – это низкое электрическое сопротивление, что бы ток мог «свободно», без потери «проходить» по жиле, не нагревая ее.
Существует лишь два материала исполнения жил:
· алюминий;
· медь.
У каждого есть свои плюсы и минусы.
Алюминий более распространён в металлопрокате и продукции из металла. С его помощью производят не только ТПЖ, но и другие изделия. К примеру, на авиационный алюминий приходится около 75-80% общей массы современного самолёта, а белый салют и подводный факел являются следствием реакции алюминия и магния.
Алюминий экспортируется в различные страны. Однако в 2013-2016 годах произошёл резкий упадок экспортной возможности алюминия, в связи с чем была сделана переориентировка сбыта продукции на внутренний рынок. Поэтому в последующие года металл активно поставлялся в зарубежные страны.
Несмотря на свою распространённость, алюминий не слишком надёжен в качестве проводки. Дело в том, что данный металл имеет специфические характеристики: мягкость и текучесть. Из-за этого места соединений начинают ослабевать, и конструкция постепенно разрушается. Кроме этого, алюминиевую проводку легко сломать при многократных сгибах.
Преимущества силового кабеля с медными жилами:
· медный провод может выдерживать более высокие нагрузки в течение продолжительного времени;
· медь имеет более высокую электрическую проводимость.
Несмотря на запрет применения алюминиевой проводки в строительстве, Минэнерго приказом от 16 октября 2017 г даёт решение использовать современные проводки из алюминиевых сплавов марок 8176 и 8030.
Физико-химические характеристики и токовые нагрузки
Разработанные в скором времени сплавы с точки зрения металлургии не слишком отличаются от чистого алюминия. Добавление легирующих добавок в количестве 0,01% меди и 0,5% железа носят больше маркетинговый ход по патентированию и как следствие монополизации рынка, нежели выигрыш в физических и электрических свойствах. В алюминиевые сплавы входят:
• Железо.
• Медь.
• Алюминий.
Основной проблемой применения алюминия в электротехнике является его активность. Все металлы левее водорода Н более химически активны чем справа. Металлы до Na вообще воспламеняются в контакте с водой, элементы, находящиеся правее от Н с трудом, реагируют даже с кислотами.
Можно рассмотреть это на примере гальванической пары. Применительно к электротехнике это сказывается так - при соединении медного и алюминиевого контактов между ними возникает «гальваническая пара», если учесть, что поверхность как алюминиевого, так и медного проводника покрыта соответствующим оксидом то последние имеют возможность диссоциации, то есть распада на заряженные ионы. Диссоциация возможна благодаря естественной влаге, которая всегда есть в воздухе. Ионы окислов алюминия и меди, будучи мелкими частицами с различным электрическим потенциалом, начинают принимать участие образовании и протекании тока.
Начинается «электролиз», в ходе которого ионы переносят заряды и перемещаются сами. Но, кроме того, ионы – это ведь частицы металлов проводников. При их перемещениях металл разрушается, образовывается пустота и прогалины. Особенно это касается алюминия. Ну, а там, где есть пустоты и раковины, там уже нельзя иметь надёжней электрический контакт. Плохой контакт начинает греться, становится ещё хуже и так далее (вплоть до возгорания).
Недостатки алюминия
Кроме перечисленного, следует выделить такие недостатки данного металла в ТПЖ и любой электротехнике:
• Тенденция к частым замыканиям и возгоранию проводки.
• Ненадёжность дешёвых алюминиевых проводов.
• Трудности в использовании.
В сравнении с удельным сопротивлением меди, удельное сопротивление алюминия составляет 0,0271 Ом/мм2. Это означает, что из-за своей высокой активности металл начинает образовывать оксид алюминия Al2O3, а уже это вещество преобразовывается в диэлектрик с электрической прочностью 10 кВ/мм. Это способствует нагреванию в местах контакта, ионизации токов и т.д. Поэтому происходит критический нагрев или обрыв.
Существуют еще и конструктивные особенности кабеля в зависимости от материала ТПЖ
Если площадь поперечного сечения алюминиевой жилы не превышает 35 мм2, используется одиночная проволока. При площади свыше 35 и до 300 мм2 может использоваться как одиночная, так и сплетенная из нескольких проволока. При сечении от 300 мм2 допустимо использование только жилы из нескольких алюминиевых проволок.
Для медных жил цифры несколько отличаются. При небольшой площади сечения (до 16 мм2) применяются жилы из одинарной проволоки, при сечении от 17 до 95 мм2 равно применимы как одиночные, так и множественные проволоки. Если площадь поперечного сечения превышает 120 мм2, подходит жила из нескольких проволок.
Силовой кабель с алюминиевой жилой подходит для организации электросетей практически любой протяженности. Алюминий широко распространен и доступен, поэтому в качестве материала обладает главными преимуществами – надежностью и невысокой ценой.
По этой причине если речь идет о кабелях с небольшим поперечным сечением (до 16 мм2), замена алюминиевых на медные вполне оправдана. В тех случаях, когда требуется проложить сеть с большим сечением, стоимость замены возрастает многократно.
В конечном счете следует упомянуть, что технологии всегда развиваются, и в каждой ситуации присутствуют решения, проверенные временем и тысячами людей. Выбор остаётся за мастерами своего дела, дорожащими своей репутацией и предпочитающими надёжность.
Кабельный Завод "Эксперт Кабель" осуществляет выпуск новых кабелей из алюминиевой и медной ТПЖ. Они обеспечивают максимальную пожаробезопасность за счет качественного материала жилы и специальной изоляции из полимерных композиций, которая не содержит галогены и не поддерживает горение.
Если Вам нужна особая конструкция кабеля, то наши специалисты кратчайшие сроки разработают согласно вашему техническому заданию КПП, отвечающую всем требованиям.