Почему основные жилы в этом подземном силовом кабеле сделаны не из меди?

Anixter говорит:

Несмотря на то, что медь уже давно является предпочтительным материалом для проведения электричества, алюминий имеет определенные преимущества, которые делают его привлекательным для конкретных применений.

Алюминий имеет 61 процент проводимости меди, но имеет только 30 процентов веса меди. Это означает, что голый алюминиевый провод весит вдвое меньше, чем голый медный провод с таким же электрическим сопротивлением. Алюминий, как правило, более дешев по сравнению с медными проводниками.

Fastmarkets говорит (и я не утверждаю, что понимаю что-либо из этого):

Copper     LME Averages Cash Ask ($/MT)    Sep 2017     $6,583.19
Aluminium  LME Official 3M Ask ($/MT)      21 Dec       $2,125.50

Итак, если нам нужна 1 метрическая тонна (метрическая тонна?) меди, это будет стоить 6,5 тысяч долларов, и нам нужно полтонны алюминия для той же проводимости, которая будет стоить 1,1 тысячи долларов. Это экономия > 80%.

Причина, по которой вы не видите больше меди, может заключаться в причинах, объясняемых продолжением первой статьи:

Алюминиевые проводники состоят из различных сплавов, известных как серия AA-1350 и серия AA-8000. АА-1350 имеет минимальное содержание алюминия 99,5%. В 1960-х и 1970-х годах из-за высокой цены на медь по сравнению с алюминием этот сорт алюминия стал широко использоваться для бытовой электропроводки. Из-за некачественного исполнения соединений и физических различий между алюминием и медью образовались высокоомные соединения, ставшие пожароопасными.

В ответ на это были разработаны алюминиевые сплавы со свойствами ползучести и удлинения, более близкими к свойствам меди. Эти сплавы серии AA-8000 являются единственными одножильными или многожильными алюминиевыми проводниками, разрешенными к использованию в соответствии со статьей 310 Национального электротехнического кодекса 2014 года*. Сплавы серии AA-8000 соответствуют требованиям ASTM B800, Стандартная спецификация для проволоки из алюминиевого сплава серии 8000 для электрических целей — после отжига и промежуточного отпуска.

• американский (США).

Для полноты плотности:

metal        g/cm³
copper       8.96
aluminum     2.70

Алюминий имеет более низкую проводимость, чем медь, но он также имеет гораздо более низкую плотность и стоимость за тонну. Таким образом (при заданном сопротивлении) медный кабель будет меньше, а алюминиевый кабель будет легче и дешевле.

Основным недостатком алюминиевых кабелей является то, что для их надежной заделки требуются специальные методы заделки, а точные детали зависят от конкретного алюминиевого сплава. Надежность заделки является проблемой в электропроводке, потому что плохие заделки могут сильно нагреваться и представлять опасность возгорания.

Операторы распределительных сетей могут строго контролировать материалы и методы, используемые для заделки их проводки, соотношение заделок к количеству проводки относительно невелико, а для длинных и больших кабелей, которые они используют, экономия на алюминии слишком велика, чтобы отказаться от нее.

OTOH в строительной среде, как правило, гораздо менее жестко контролируется. Существует гораздо больше концевых заделок, вероятно, будет использоваться широкий спектр различных аксессуаров, аксессуары часто имеют конструкции, в которых концевые заделки должны быть выполнены до того, как провода будут вставлены в их конечные места, много разных людей / компаний, вероятно, будут работать над установкой. включая тех, кто на самом деле не квалифицирован для этого. В этой среде гораздо труднее смягчить проблемы с надежностью завершения.

Вот почему алюминий преобладает в распределительной проводке, а медь — в проводке зданий.

Некоторые органы по стандартизации запрещают использование небольших алюминиевых проводников, поскольку они считаются слишком большой проблемой. AIUI NEC США устанавливает минимальный размер 8AWG (~8 мм²) для алюминия (в новой работе), а BS7671 устанавливает минимальный размер 16 мм².

Алюминий часто используется для подземных линий электропередач, так как он намного легче изгибается под углом 45 градусов в трубах из ПВХ. Допускаются повороты только на 45 градусов, так как попытка повернуть на 90 градусов приведет к разрыву «рыбной» проволоки или разрыву трубы из ПВХ. По-прежнему требуется стальная «рыбная» леска, «мыло» и моторизованный съемник, чтобы помочь, так как они протягивают 4 провода через трубу диаметром от 4 до 6 дюймов с проводами размером от 300 до 500 мкм для 3-фазной сети. питание, 5 проводов, если они имеют двойную нейтраль.

Я должен прояснить две вещи. A) ОП показывает изготовленный на заказ кабель, используемый за пределами США, хотя ОП не указал его местонахождение. В США старая добрая книга NEC и давно существующая промышленность все еще используют отдельные кабели в толстой трубе из ПВХ. Одной из причин является устойчивость к повреждению корнями деревьев. B) Стальная «рыбная» леска используется для начала, протягивая толстую веревку через трубу, которая может выдержать натяжение 2000 фунтов.

Провода протянуты от панели служебного ввода (внутренности еще не установлены) на бетонную площадку трансформатора. Трансформатор устанавливается на место, а стойка выключателя сервисной входной панели устанавливается после завершения протяжки кабеля, при этом с каждого конца выходит несколько футов провода. Это задача на весь день, когда несколько человек с обеих сторон работают в унисон. Это грубая, грязная непосильная работа. Был там, сделал это.

Для электроснабжения крупного офисного комплекса или производственного предприятия может потребоваться несколько труб. Провода связаны параллельно и совпадают по фазе на обоих концах труб. В жилых домах размер провода редко превышает 4 awg с 3 проводами (расщепленная фаза 120/240), поэтому они используют медь.

Алюминий действительно дешевле меди, и это может быть важным фактором при выборе материала для кабелей в зависимости от текущих рыночных цен на оба материала. Кроме того, алюминий весит значительно меньше меди (~ 30%), поэтому его легче (и, следовательно, дешевле) транспортировать, перемещать и устанавливать.

У меня нет источника, но я слышал, что более низкая стоимость алюминия связана не с экономией денег на стоимости кабеля, поскольку алюминиевый кабель стоит почти столько же из-за более высоких производственных затрат. Металлический алюминий используется для предотвращения краж , поскольку медные провода легко переделываются и перепродаются переработчикам, а алюминий — нет.

Это рассуждение может быть местным, я живу в Израиле, но я не знаю, обсуждал ли инженер настоящий израильский кабель или нет. Предметом обсуждения было воровство оборудования, а не преимущества и недостатки меди по сравнению с алюминием.

Несколько ссылок , демонстрирующих , насколько серьезной проблемой является кража металла .

Дополнительным возможным соображением является вклад «скин-эффекта». Из-за «скин-эффекта» не имеет большого значения, что алюминий не такой хороший проводник, как медь. Однако, поскольку алюминий дешевле и легче, он идеально подходит для конструкции центра кабеля, а медь — для «оболочки» кабеля.