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  • 家用分布式光伏系统为什么要采用铜电缆而不用铝电缆
  • 2017-05-07 17:31:08  发布:  来源:转载网络
  • 摘要:在家用光伏系统中,为了降低电量损耗,保障人们生命财产安全,延长系统寿命,建议采用铜电缆。

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     在家用光伏系统中,为了降低电量损耗,保障人们生命财产安全,延长系统寿命,建议采用铜电缆。

     
    铝线比铜线容易起火
     
    在电气线路中,铝线起火的危险要远大于铜线。其实,铝线的起火不在铝线自身而是在于铝线的连接。与铜线相比,铝线连接起火危险大的原因有以下几点:
     
    1)铜铝接头易出现电化学腐蚀
     
    光伏组件,逆变器和并网开关之间要用电缆连接,而组件MC4接头,光伏逆变器输出接线端子,并网开关的接线端子都是用铜芯做的,铜和铝能直接连接,当需要连接时,要采用铜铝过渡线夹,铜铝过渡接头再连接。但目前的铜铝接线头,一般都是大功率的,而家用分布式光伏一般都是2-30KW之间,采用2.5-10mm铜线,市面上这种铜铝接线头非常少。实际上使用铝线的安装商,都是想省成本的,根本不会去用铜铝接头。
     
    铜铝直接连接,就会形成了一种化学电池,这是由于铝易于失去电子成为负极,铜难以失去电子成为正极,于是在正负极之间就形成了一个1.69V的电动势,并有一个很小的电流通过,腐蚀铝线,即电化学腐蚀。这样就会引起铜铝之间接触不良,接触电阻增大。当有电流通过时,将使接头部位温度升高,而温度升高且更加速了接头腐蚀,增加了接触电阻,造成恶性循环,直至烧毁。
     
    2)铝线表面易在空气中氧化。
     
    凡导体表面都或多或少地存在膜电阻。若膜电阻引起连接处过热,过热又使膜电阻增大,导电情况就越恶化,而铝线连接中这类过热的情况尤为严重。这是因为铝线表面即使刮擦光洁,它只需在空气中暴露数秒钟即可被氧化而立即形成一层氧化铝薄膜。其厚度虽只几个微米,但却具有很高的电阻率,从而呈现较大的膜电阻。因此在铝线施工连接时,应在刮擦干净铝线表面后立即涂以导电膏,以隔断铝线连接表面与空气的接触,不然将增大接触电阻。
     
    3)易被氯化氢腐蚀。
     
    对于PVC绝缘的铝芯电线、电缆,还可能出现另一个问题。为阻止PVC绝缘分解出氯化氢气体,PVC绝缘内添加有阻止分解氯化氢的稳定剂。但当线路温度超过75℃时,例如发生线路过载或因其他原因而使连接处温度过高时,稳定剂就不再能阻止氯化氢的形成,而氯化氢是要腐蚀铝的,这同样也将增大接触电阻和起火危险。
     
    4)高膨胀系数。
     
    铝的膨胀系数高达23×10-6/℃,比铜大39%,比铁大97%。当铝线与这两种金属导体连接并通过电流时,连接点因存在接触电阻而发热。这三种导体都膨胀,但铝比铜、铁膨胀更多,从而使铝线受挤压。线路断电冷却后铝线稍许压扁而不能完全恢复原状,这样就在连接处出现空隙而松动,并因进入空气而形成氧化铝薄膜,这样就使接触电阻增大。下次通电时发热将更剧,使情况更为恶化,严重时可能因产生异常高温或进发电火花而引燃起火。为此大截面积的铝导体与铜、铁导体连接时应配置过渡接头。小截面积(不大于6mm2)铝线的连接则应采用弹簧压接帽,这样无论连接处是否通电,有无发热,连接接触面都处于弹簧的压力下而使空气和潮气无隙可入,从而保持连接的导电良好。
     
    综合性能铜比铝更具优势
     
    导体性能上,铜具有绝对优势。从导电性能方面看,铝导体的导电率只有铜导体的60%左右,铝合金导体要更差些。在抗氧化腐蚀能力方面,由于铜铝元素有不同的原子结构,铝的化学性能比铜要活泼得多,因此铝导体的抗氧化腐蚀能力比铜导体要差得多,无论是纯铝还是铝合金导体都一样,因此其起火概率大约为铜导体的10倍左右。在抗电化腐蚀能力方面,铝的电极电位比铜的要低得多,铝导体因而很容易被电化腐蚀,特别是在铝导体与铜导体或其它导体相接触的情况下。从热膨胀角度来看,铝导体的线性膨胀系数远大于铜导体,无论是纯铝还是铝合金导体的热膨胀系数基本是一样的,这会导致热胀冷缩后的接触不良,甚至产生接触不紧密、氧化发热等事故,并且会恶性循环。从抗张强度和抗蠕变能力角度看,从极限抗张强度和屈服抗张强度来比较,铜导体最好,纯铝导体最差,铝合金相比纯铝有较大的改进,但仍不及铜导体。综合几个方面的主要性能来看,无论是导电性能、机械性能还是耐腐蚀性能,均为铜优于铝及铝合金。
     
    电力电缆的经济选型主要考虑整个全生命周期(30)年投资和损耗费用之和最小的选项。在线路运行过程,30年的损耗所耗费的成本要远远高于初期投资建设的费用,在经济效益上,铝芯电缆具有优势。但铜导体由于其导电率高、电阻小,平均损耗要低于铝导体和铝合金导体。
     
    铜可以回收,当铜电缆不再使用后,铜仍然可以回收再生,还有利用价值,而铝不能回收利用,当铝电缆不再使用后,没有任何价值。
     
    逆变器的输出防水接头,其线径也是按照铜线来设计的,如果采用铝线,则需要大一型号的线。如30KW逆变器,设计输出使用10平方的铜线,用铝线则需要16平方,线缆面积增加,而防水接线端子面积有限,有可能容不下。
     
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