呂國瑩

（山東省人民政府辦公廳 機(jī)關(guān)服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250011）

0 引言

近年來，隨著銅線價(jià)格的迅速上漲，電工用鋁和鋁合金在電纜工業(yè)中得以廣泛地應(yīng)用。更形成了“以鋁節(jié)銅”的新型電纜工業(yè)發(fā)展觀念。本文從以鋁節(jié)銅的重要性出發(fā)，對(duì)電工用鋁和鋁合金在電纜工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，從而對(duì)其未來的在電纜工業(yè)中的應(yīng)用前景做了具體研究。

1 “以鋁節(jié)銅”的重要性

近年來，隨著電力產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，我國電纜工業(yè)對(duì)銅的需求量大幅度上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)僅2011年一年，我國銅的銷量就已經(jīng)達(dá)到485萬噸，約占世界總銷量的三分之一，但由于我國的銅礦藏量嚴(yán)重缺乏且分布不均，因此大部分的金屬銅都需要依靠進(jìn)口，為我國的進(jìn)口貿(mào)易帶來了較大的壓力。另一方面，隨著世界范圍內(nèi)的用銅量增加，而金屬銅的礦藏量有限，所以導(dǎo)致了銅的價(jià)格飛漲，進(jìn)而嚴(yán)重壓縮了線纜產(chǎn)品的利潤空間。因此必須尋找一種導(dǎo)電性能與銅相差無幾且比較經(jīng)濟(jì)的材料來代替銅，銅和鋁都屬于良性導(dǎo)體，且鋁的導(dǎo)電性能僅次于銅，因此將電工用鋁和鋁合金應(yīng)用于電纜工業(yè)是確保我國線纜產(chǎn)業(yè)利益最大化的有效方法。以鋁節(jié)銅設(shè)計(jì)到了眾多范疇，比如對(duì)鋁礦的開采、以廢雜銅生產(chǎn)桿制線，達(dá)到銅的生產(chǎn)再循環(huán)目的和用光纖代替銅等[1]。

2 電工用鋁和鋁合金導(dǎo)體的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國的電纜工業(yè)總產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到了9010億元人民幣，已成為機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域中僅次于汽車制造業(yè)的第二產(chǎn)業(yè)。隨著銅的價(jià)格飛漲，為電工用鋁和鋁合金帶來了較大的市場空間，下文就電工用鋁和鋁合金導(dǎo)體的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了具體分析[2]。

2.1 架空輸、配電導(dǎo)線

由于我國大多數(shù)的鋁資源中含硅量較多，不利于電工鋁的生產(chǎn)，因此我國通過采用“稀土優(yōu)化綜合處理技術(shù)”對(duì)鋁礦中的鋁進(jìn)行處理，從而為電工鋁和鋁合金的生產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。但是目前我國架空輸、配電導(dǎo)線中，銅的應(yīng)用量為76%、而電工用鋁和鋁合金的應(yīng)用量為24%，可見電工用鋁和鋁合金并未在我國的架空輸、配電導(dǎo)線中得以廣泛的應(yīng)用，其原因主要有兩點(diǎn)，其一是由于我國的鋁礦藏量相對(duì)較少，且要將含硅量較多的鋁礦進(jìn)行處理需要較高的費(fèi)用，另一方面則是因?yàn)槲覈F(xiàn)有的架空輸配電導(dǎo)線大多數(shù)都是已經(jīng)建成的、具有一定年限的并可以繼續(xù)使用的，如果將其進(jìn)行拆遷換用電工鋁導(dǎo)線不僅會(huì)消耗巨大的財(cái)力，也會(huì)給人們的生活添加眾多的不便[3]。

2.2 電工用鋁和鋁合金在電力電纜中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，電工用鋁和鋁合金在電力電纜中的用量嚴(yán)重不足，僅占了電纜工業(yè)中的10%和1.8%。20世紀(jì)70年代，在以鋁代銅的電力生產(chǎn)的指導(dǎo)方針下，電工用鋁在電纜工業(yè)中的比例最高時(shí)可達(dá)到41%，在改革開放以后，由于追求經(jīng)濟(jì)的迅速增長，電工用鋁在電纜工業(yè)中的應(yīng)用量設(shè)置不到10%，雖然銅制導(dǎo)線具有良好的導(dǎo)電性能，促進(jìn)了電力產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，但是隨著銅價(jià)格的上漲以及礦藏量的減少使得我國不得不進(jìn)口相關(guān)銅制品，因此，從某程度上這也抑制了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2.3 電工用鋁和鋁合金在電機(jī)繞組中的應(yīng)用現(xiàn)狀

繞組線是一種具有絕緣層的導(dǎo)電金屬導(dǎo)線，其作用主要是通過流入其中的電流產(chǎn)生磁場進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電能和磁能的互相轉(zhuǎn)化，主要應(yīng)用于變壓器、電磁線圈和發(fā)電機(jī)中。在不考慮鋁線的情況下，我國目前一般電機(jī)的平均壽命為20年左右，而作為耗銅量較多的變壓器，目前其用銅總量已經(jīng)達(dá)到了39萬噸左右，特別是在電壓強(qiáng)度在10千伏安以上的變壓器中，基本不會(huì)用到鋁線。

3 電工用鋁和鋁合金在電纜工業(yè)中的應(yīng)用前景

雖然現(xiàn)階段電工用鋁和鋁合金并沒有廣泛應(yīng)用到社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，但隨著我國銅礦藏量的逐漸減少以及銅價(jià)的逐年上漲，應(yīng)用電工用鋁和鋁合金來代替銅進(jìn)行電纜工業(yè)的生產(chǎn)已經(jīng)成為未來電纜工業(yè)發(fā)展的必然趨勢[4]。

3.1 航空、汽車電纜工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

通過將電工用鋁和鋁合金應(yīng)用到航空、汽車電纜工業(yè)中，可以有效地減輕汽車和飛機(jī)自身的重量并可以使其節(jié)約較多的能源。例如A380飛機(jī)中已經(jīng)率先運(yùn)用電工鋁合金芯電纜和薄壁電纜。通過配套研究鋁線激光預(yù)標(biāo)志的新型技術(shù)，可以使鋁合金芯電纜和薄壁電纜得以有效地安裝和維護(hù)。另一方面，將該技術(shù)應(yīng)用于汽車電纜工業(yè)中，也可以使汽車中的鋁線連接預(yù)標(biāo)志得到良好維護(hù)。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用充分說明了用電工用鋁代替銅在電纜工業(yè)中已經(jīng)取得了實(shí)際性的進(jìn)展。

3.2 在通信電纜上的應(yīng)用前景

近年來隨著銅價(jià)的上漲，通信領(lǐng)域內(nèi)的電纜市場已經(jīng)向“光進(jìn)銅退，以鋁節(jié)銅”趨勢發(fā)展。近些年來，國家和相關(guān)技術(shù)部門已將通信領(lǐng)域內(nèi)所應(yīng)用的銅的總量由9.5%降低到了目前的4.6%，由此分析，用兩年左右的時(shí)間就可以將通信行業(yè)的耗銅量降至最低水平。

另一方面，將鋁制電纜代替現(xiàn)階段移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的射頻銅電纜不僅可以大幅度地降低生產(chǎn)成本，而且從電纜的安裝、重量、維護(hù)和耗能的角度分析，鋁制電纜也占據(jù)較大的優(yōu)勢。而就世界范圍內(nèi)而言，將鋁制電纜代替銅電纜應(yīng)用在電纜工業(yè)中已成為相關(guān)企業(yè)減少固定投資資產(chǎn)、增加企業(yè)效益的重要途徑[5]。

3.3 在復(fù)合雙金屬線中的應(yīng)用

就現(xiàn)階段而言，復(fù)合雙金屬線在電纜工業(yè)中也得以應(yīng)用，但應(yīng)用領(lǐng)域并不廣泛。電纜工業(yè)市場應(yīng)用最為廣泛的復(fù)合雙金屬線是銅包鋁線，其在今后的社會(huì)各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍內(nèi)還將持續(xù)擴(kuò)大。但由于國產(chǎn)銅包鋁線的裝備以及原材料的鋁和鋁合金的金桿生產(chǎn)水平較為落后，嚴(yán)重影響了相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用，因此未來在復(fù)合雙金屬線的應(yīng)用過程中，需要注意先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。

3.4 電工用鋁和鋁合金的生產(chǎn)裝備升級(jí)

目前，我國在電工用鋁和鋁合金的生產(chǎn)技術(shù)上處于國際領(lǐng)先的優(yōu)勢，即具有較高的技術(shù)潛力，但是現(xiàn)有的電工用鋁和鋁合金的生產(chǎn)設(shè)備與我國所具備的先進(jìn)技術(shù)脫節(jié)嚴(yán)重，也就是說雖然已經(jīng)掌握了先進(jìn)技術(shù)，但是卻缺乏應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的相關(guān)設(shè)備，因此要想將電工用鋁及鋁合金廣泛應(yīng)用于電纜工業(yè)中，必須要加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)備的升級(jí)。

4 結(jié)論

本文通過提出“以鋁節(jié)銅”的重要性，根據(jù)目前電工用鋁和鋁合金在架空輸、配電導(dǎo)線、電力電纜以及電機(jī)繞組等電纜工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)其在航空、汽車電纜工業(yè)、通信電纜、復(fù)合雙金屬線以及生產(chǎn)裝備上的應(yīng)用前景進(jìn)行了具體分析。可見，未來加強(qiáng)電工用鋁和鋁合金在電纜工業(yè)中的應(yīng)用比重已成為推動(dòng)我國電纜工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

［1］黃崇祺.論中國電纜工業(yè)的“以鋁節(jié)銅”[J].資源再生,2007，11：55-57.

［2］黃崇祺.論中國電纜工業(yè)的以鋁節(jié)銅[J].電線電纜，2008，06：01-03.

［3］黃崇祺.論中國電纜工業(yè)的廢雜銅直接再生制桿和以鋁節(jié)銅[J].中國工程科學(xué)，2008，05：10-18.

［4］黃崇祺.廢銅、廢鋁在電纜工業(yè)中的優(yōu)化再生制桿及利用[J].電線電纜，2011，04：05-07.

［5］黃崇祺.中國電纜工業(yè)銅導(dǎo)體加工的發(fā)展、問題和新趨勢[J].電線電纜，2012，05：01-04.