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“铝代铜”在电力领域应用的可行性研究

2025-06-23 11:13:43 来源:铝加网
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简介:中国电力行业正加速绿色低碳转型,装机结构清洁化、市场改革深化、技术创新突破等趋势明显,但也面临成本与系统稳定性的挑战。在电力工程生产环节中,铝代铜成为重要趋势,尤其在输电线路、配电电缆、变压器绕组等领域。铝凭借成本低、重量轻等优势逐步替代铜,但也面临导电性、机械强度、接头可靠性等挑战。在输电线路领域,铝优势明显,“铝代铜”已成为显著趋势,尤其在高压架空线路中占据主导地位。在配电电缆领域,我国铝芯电缆材料已实现35kV及以下电压等级全部国产化,并在多领域大量应用。

在输电线路领域,逐渐替代成为主导材料。铝的低成本和轻重量使其在高压架空线路中占据优势。然而,铝的导电性不足,需要增大截面积以达到与铜相同的载流量。目前,钢芯铝绞线(ACSR)是主流解决方案,它通过钢芯增强机械强度,铝导体保障导电性。此外,高导铝合金的研发也在进行中,以克服纯铝的不足。


在配电电缆领域,铝芯电缆正逐渐替代铜芯电缆。铝芯电缆具有成本低、重量轻等优点,且在35kV及以下电压等级中已实现国产化。然而,铝芯电缆在高电压等级的应用中仍面临导电率、强度、抗压蠕变性能难以协同提高的问题。因此,开发高性能的铝基导体材料及安全可靠的铜铝连接技术是迫切需求。


在变压器绕组领域,铝箔正逐渐替代铜箔以降低制造成本。铝箔绕组具有优秀的热耗散性能、高抗短路电流能力和改善电压分布的特点。然而,铝箔绕组在高压线圈的应用中仍面临技术挑战,如铜铝连接的稳定性问题。随着铝合金加工技术的进步,铝箔绕组的应用前景将更加广阔。


从经济性角度分析,铝基导体材料具有显著优势。同等体积下,铝基导体的重量约为纯铜导体的1/3,相同载流量下铝基导体电缆重量仅为铜芯电缆的1/2。因此,铝芯电缆的导体材料一次投资可较铜芯电缆节省10-20%。此外,铝基导体电缆的弯曲半径较小,可降低运输安装费用。


为加快高效节能变压器的推广应用,提升能源资源利用效率,推动绿色低碳和高质量发展,我国制定了《变压器能效提升计划(2021-2023年)》。该计划旨在通过提高铝合金材料的导电性能、降低其热效应、保证铝箔产品质量和产出的稳定,为干式变压器的绕组提供更好的材料,从而降低变压器损耗,实现节能目标。


总结来说,,铝在电力工程的多个环节中正逐渐替代铜,以降低成本和重量。然而,铝的导电性、机械强度和接头可靠性等挑战仍需通过技术创新来克服。随着铝合金加工技术的不断进步,铝基导体材料的应用前景将更加广阔,有助于实现电力工程的绿色低碳转型。
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