[发明专利]铜包铝导体或铜包钢导体的电线电缆

说明书

                       一、所属技术领域

本发明涉及一种电线电缆，尤其是指铜包铝导体或铜包钢导体的电线电缆。

                          二、背景技术

导体是电线电缆产品进行电流或电磁波信息传输功能的最基本的必不可少的主要构件。铜、铝等金属材料导电性能优良，因此，目前电线电缆均采用铜、铝作为导体材料。电线电缆制造行业是一个材料精加工和组装的行业。一是材料用量巨大，线缆产品中的材料费用要占制造总成本的70-90％；二是所用材料的类别、品种非常多，性能要求特别高，如导体用铜，要求铜的纯度要在99.95％以上，有的产品要采用无氧高纯铜；而导体材料又占了整个电缆材料成本的70～80％。近年来世界铜价持续上涨，目前已经达到53220元/吨，致使铜导体材料占总材料成本的比例上升到80～95％。电缆制造成本居高不下，采用新型材料替代纯铜势在必行。

                           三、发明内容

本发明的目的在于提供一种铜包铝导体或铜包钢导体的电线电缆，导体的直流电阻能完全符合产品标准对导体直流电阻的要求，并使电缆的载流量满足使用要求。

为达到上述目的，本发明采取的解决方案是：

方案一：对电力电缆产品，采用铜包铝或铜包铝材料进行导体的生产，对于70mm²以上截面规格导体，内芯采用铜包铝或铜包钢材料，邻外层和外层采用纯铜材料，根据导体的集肤效应和临近效应理论，通过计算，确定代用材料的结构尺寸，在导体中，部分采用铜包铝材料替代纯铜，适当增加铜包铝或铜包铝线的体积，同时通过绝缘材料的选用来提高导体的工作温度，使制造出的电缆在相同的使用条件和环境下，电缆的载流量能满足使用要求。

方案二：对于布电线产品，全部用铜包铝或铜包钢导体线代替纯铜线，根据实际检测数据，47*0.24结构的铜包铝线导体的直流电阻为13.3Ω/km，与纯铜丝组成的1.5mm²的导体的直流电阻相同，完全可以替代纯铜丝1.5mm²导体，剔除由于铜包铝线导体造成的外径增大造成的绝缘材料增加因素，可比原来的生产成本降低20％，而使用性能与纯铜线导体电线相同。

方案三：对于50mm²以下截面规格导体，全部用铜包铝或铜包钢导体线代替纯铜线。

方案四：用于频率高于50Hz的电线电缆，还可以采用空心或使用非金属材料填充。

方案五：对于150mm²以上截面规格导体，采用多个非金属隔离结构，例如一变二芯，以降低集肤效应的影响。

本发明的优点是：

1、直流电阻率：铜包铝线的电阻率比纯铜线大，约为纯铜线的1.5倍，在阻值相同时，铜包铝线重量约为纯铜线的1/2。根据集肤效应计算，在5MHz以上高频时，电阻率与纯铜线相同。

2、良好的焊接性：铜包铝线由于其表面同心的包覆了一层纯铜，因此具有跟纯铜线一样的可焊性。

3、重量轻：铜包铝线的比重仅为纯铜线的37％-40％，在线径、重量相等的情况下，其长度是纯铜线的2.5倍，由此大大降低了生产成本，购买1吨铜包铝线相当于购买了2.5吨纯铜线；使用1000kg铜包铝线和使用2500kg纯铜裸线相比，可节约成本约70000元(53.2元/kg×1000kg×2.5倍-63元/kg×1000kg＝70000元)。所以，使用铜包铝线替代纯铜线，能够大幅度节约原材料成本。是替代纯铜导线的理想产品。

4、降低交流电阻：

(1)交流电阻是电缆载流量的主要依据，根据集肤效应的原理，单根导线的表面，其单位面积通过的电流比导线的圆心单位面积通过的电流要大，也就是说，大截面导体的圆心，在相同导体组成的圆面积内，圆心比圆周通过的电流要小，所以把圆心导体与圆周导体用不同的金属组成是最合理、最经济的。

(2)影响交流电阻指标除直流电阻、集肤效应外，还有邻近效应，与相同直流电阻的铜导体相比，采用铜包铝材料后，会使导体总截面增加一部分，因此也改善了电缆的散热条件，增加了散热面积，而铝的导热系数与铜相近，在同等的材料成本条件下，交流电阻的指标要经济得多。

5、具有良好的耐腐蚀性，铝比铜易腐蚀，但由于铜包铝材料已经完全冶金化，铝完全被铜所包覆，不会被水、空气接触，完全达到与铜一样的性能。

6、铜和铝都是非磁性材料，不需要隔磁，也不会产生涡流。