铜包铝线标准及其应用 在电力电缆中的性能
傅氏国际（大连）双金属线缆有限公司
纲 要
1 2 3 4
标准体系 铜包铝线性能 铜包铝线在电力电缆的应用 铜包铝电力电缆相关标准
第一部分 标准体系
铜包铝线标准发展历程
国家
美国 英国 日本 中国
年代
1972 2004 1973 1992
标准
ASTM B 566-72《铜包铝线标准规范 》 ASTM B 566-04a《铜包铝线标准规范》 BS4990-73《绝缘电缆用铜包铝导体 》 JCS 340A-1992《铜包铝线》
表4 不同材料20℃时α及β值 材料 铜 铝 10%铜包铝 15%铜包铝 20%铜包铝 α 0.00393 0.00407 0.004056 0.004049 0.004042 β 0.000017 0.000023 0.0000224 0.0000221 0.0000218
0.0400000
0.0350000
20世纪90年代 行业标准SJ/T 11223-2000《铜包铝线》
傅氏国际制定的企业标准
Q/FS 002-2007 铜包钢线 Q/FS 003-2007 铜包铝镁合金线 Q/FS 004-2007 镀锡铜包铝线 Q/FS 005-2007 油浸式变压器铜包铝扁线 Q/FS 006-2007 傅氏铜包铝线
性能
纯铜线
纯铝线
电阻率 (Ω·mm2/m) 导电率 (IACS,%)
0.01724
0.028
62.85
64.42
66.46
100
61.57
ρt ρ0 = 1 + (α + β )(t − 20 )
式中：ρt—在t温度下的电阻率； ρ0—20℃的电阻率； α—电阻温度系数； β—线膨胀系数； t—温度。
CCA
类别代号
标称直径
标称直径为2.50mm、铜层体积比为15%的软态铜包铝线表示为：
CCA-15A-2.50
2.铜包铝线的尺寸要求
表1 铜包铝线标称直径及其对应的偏差范围(mm) ASTM B566 标称直径 8.25～0.254 ＜0.254 偏差 ±1%×标称直 径 ±0.003 标称直径 8.25～0.501 0.50～0.345 0.344～0.08 新国标 偏差 ±1%×标称直 径 ±0.004 ±0.003 12.5～0.08 傅氏公司实际 生产线经范围
第三部分 铜包铝电力电缆的性能
1.铜包铝线电力电缆性能
表1 不同规格型号的铜包铝电缆在20℃直流电阻值 直流电阻值(Ω/km) 电缆型号 BCV-450/750 1×10 VCCAV-0.6/1 3×16+2×10 标准值 最大1.91 最大1.83 表2 不同规格型号铜包铝电缆的绝缘电阻 绝缘电阻常数(20℃) (MΩ km) 标准值 VCCAV-0.6/1 3×16+2×10 最小36.7 实测值 378 绝缘电阻常数(70℃) (MΩ km) 标准值 最小0.037 实测值 0.295 实测值 1.67 1.69
电缆型号
2.铜包铝线电力电缆性能检测报告
第四部分 铜包铝电力电缆的标准化
傅氏国际铜包铝电力电缆企业标准一览 序号 1 2 3 4 标准名称 额定电压450/750及以下铜包铝塑料绝缘电缆 额定电压1kv(Um=1.2kv)铜包铝挤包绝缘电力电缆 额定电压6kv(Um=7.2kv)到35kv(Um=40.5kv)铜包铝挤包绝缘电力电缆 额定电压450/750及以下合成弹性体绝缘铜包铝电焊机电缆
图5 铜包铝线高温和低温性能
8.铜包铝线的工艺性比较
表10 包覆法生产的铜包铝线和电镀法生产的铜包铝线比较表 序号 1 2 3 4 5 6 比较项目 铜层厚度 铜层致密性 结合性 导电性 电阻率 环保 包覆线 70～100μm 致密性好，无针孔，厚度 均匀 冶金结合，结合力强 铜层厚，导电性好 电阻率好、稳定 较好 镀层线 ＜10μm 致密性差，有针孔，厚度 薄而不均 电沉积或热浸镀结合，结 合较弱 铜层薄，导电性差 电阻率大、不稳定 氰化物污染严重
图3 不同体积比铜包铝线延伸率变化趋势图
6.铜包铝线的冶金结合性能
表7 铜铝冶金结合情况的判定方法
序号
试验名称
试验方法
依据标准
பைடு நூலகம்
1
扭转试验
从样品一端截取适当长度的试样，将其在标称直 径15倍的间隔处夹持并拉紧，沿同一方向扭转 ASTM B566三圈，然后再反向扭转三圈。观察表面是否沿扭 04a 转纹路产生裂纹。 采用任何合适的方法进行反复弯曲，直至断裂， GB/T 4909.5用正常目力观察铜层与铝芯之间有无分层现象， 85 铜层紧贴在铝芯上。 将一段铜包铝线弯成U形，然后以线材自身为中 心卷绕10匝，铜层不出现裂纹和管状脱离。 进行拉力实验，观察试样断口是否分层 GB/T 4909.785 GB/T 4909.285
表2 铜包铝线的最薄铜层厚度和体积范围 标称体积比(%) 10 15 20* 铜层体积比范围 8%～12% 13%～17% 18%～22%* 最薄铜层厚度(mm) 3.5%×半径 5.0%×半径 7.0%×半径*
3.铜包铝线的导电性能
表3 铜包铝线的导电性能 铜包铝线 10A/10H 0.02743 15A/15H 0.02676 20A/20H 0.02594
山西供电系统
在县级市中逐步开始使用
制定相关国家标准，电缆型号、规格及相应零部件 实现标准化
0.0300000
0.0250000
0.0200000
0.0150000
0.0100000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
铜
10% 铜包铝线
15% 铜包铝线
20%铜包铝线
铝
图1 电阻率随温度变化曲线
4.铜包铝线的物理性能
5.铜包铝线的力学性能
400 350
20体积比 15体积比 10体积比
6 5 4 3 2 1
20体积比 15体积比 10体积比
抗拉强度 抗拉强度(MPa)
250 200 150 8 6 4 2 0
延伸率 延伸率(%)
300
8
6
4
2
0
线径(mm)
直径(mm)
图2 不同体积比铜包铝线抗拉强度变化趋势图
郑州电缆厂于2004年成功试制铜包铝导体交联聚乙烯绝缘电力电缆 浙江兴乐集团 青岛汉缆 湖北电缆 傅氏国际的金川电缆 大连地区的鑫蜂电缆 批量生产铜包铝电力电缆
铜包铝导体聚乙烯绝缘电力电缆和铜 包铝导体交联聚乙烯绝缘电力电缆
青岛市电力部门
最先使用35kv铜包铝电力电缆 ，试用 中线路运行正常，在全市推广，并推 荐给设计院做电缆设计标准之一
2
弯曲试验
3
卷绕实验
4
拉伸试验
(a) 扭转试验
(b) 弯曲试验
(c) 缠绕试验
(d) 拉伸试验
铜 铜铝过渡层
铜 不结合处 结合处
铝
铝
铜包铝线(软态 结合照片 铜包铝线 软态)结合照片 软态 结合照片500× ×
铜包铝线(软态 不结合照片 铜包铝线 软态)不结合照片 软态 不结合照片500× ×
傅氏国际美国copperweld公司
IEC双金属委员会成员
2008年正式成为ASTM成员 傅氏国际(大连)双金属有限公司 与中国电子科技集团公司第二十三 研究所等企业共同制定铜包铝线国 家标准
第二部分 铜包铝线性能
1.铜包铝线的型号及表示方法
10A/H 类别代号 CCA型号 标称直径 15A/H 20A/H
表5 铜包铝线的密度和质量比 性能 标称密度 (g/cm3) 密度偏差 铜重(%) 铜包铝线 10A/10H 3.32 ±3% 29 15A/15H 3.63 ±3% 37 表6 铜包铝线的力学性能 铜包铝线型号 CCA-15A-2.5 CCA-15H-2.5 CCA-10A-2.5 CCA-10H-2.5 抗拉强度(MPa) 标准值 ≤138 ≥193 ≤138 ≥193 实测值 117 255 112 240 延伸率(%) 标准值 ≥ 15 ≥1.0 ≥ 15 ≥1.0 实测值 35 2.5 35.5 2.5 20A/20H 3.96 ±3% 43 纯铜线 8.89 — —
图4 铜包铝线结合与不结合金相照片
7.铜包铝线的热学性能
表8 等电阻时铜包铝和铜的比热值 材料 铜 15%铜包铝 比热值 0.818 0.837
表9 铜包铝线温升实验结果 型号与规格 第一次实验数据/℃ 第二次实验数据/℃ 第三次实验数据/℃ 平均值/℃ VV 1×10 64.4 69.8 73.0 69.1 VCV 1×14.9 60 68.2 65.6 64.6 VLV 1×16 64.2 62.4 61.7 62.76