Warum bestehen die Hauptleiter dieses unterirdischen Stromkabels nicht aus Kupfer?

Ich habe ein Stück Stromkabel gefunden, das von der Elektrizitätsgesellschaft, die das Gebiet beliefert, zurückgelassen wurde. Sie haben kürzlich eine Reparatur im Untergrund durchgeführt.

Ich bin gespannt, warum die drei großen dreieckigen Leiter nicht aus Kupfer bestehen. Für mich sieht es aus wie Aluminium, aber ich hätte gedacht, Kupfer wäre ein viel besserer Dirigent.

Was vermisse ich? Ist Aluminium fast so gut, aber weitaus billiger?

Foto:

Anixter sagt:

Obwohl Kupfer seit langem das Material der Wahl für das Leiten von Elektrizität ist, weist Aluminium bestimmte Vorteile auf, die es für bestimmte Anwendungen attraktiv machen.

Aluminium hat 61 Prozent der Leitfähigkeit von Kupfer, aber nur 30 Prozent des Kupfergewichts. Das heißt, ein blanker Draht aus Aluminium wiegt nur halb so viel wie ein blanker Draht aus Kupfer, der den gleichen elektrischen Widerstand aufweist. Aluminium ist im Vergleich zu Kupferleitern im Allgemeinen kostengünstiger.

Fastmarkets sagt (und ich behaupte nicht, etwas davon zu verstehen):

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

Wenn wir also 1 MT (metrische Tonne?) Kupfer benötigen, kostet dies 6,5.000 USD, und wir benötigen eine halbe Tonne Aluminium für dieselbe Leitfähigkeit, die 1,1.000 USD kostet. Das ist eine Ersparnis von> 80%.

Der Grund, warum Sie nicht mehr Kupfer sehen, kann auf Gründe zurückzuführen sein, die in der Fortsetzung des ersten Artikels erläutert werden:

Aluminiumleiter bestehen aus verschiedenen Legierungen der Serien AA-1350 und AA-8000. AA-1350 hat einen Mindestaluminiumgehalt von 99,5 Prozent. In den 1960er und 1970er Jahren wurde diese Aluminiumsorte aufgrund des im Vergleich zu Aluminium hohen Kupferpreises zunehmend für Haushaltskabel verwendet. Aufgrund der minderwertigen Verarbeitung der Verbindungen und der physikalischen Unterschiede zwischen Aluminium und Kupfer bildeten sich hochohmige Verbindungen, die zu einer Brandgefahr wurden.

Als Reaktion darauf wurden Aluminiumlegierungen entwickelt, deren Kriech- und Dehnungseigenschaften denen von Kupfer ähnlicher sind. Diese Legierungen der Serie AA-8000 sind die einzigen massiven oder verseilten Aluminiumleiter, die gemäß Artikel 310 des National Electric Code 2014 * verwendet werden dürfen. Legierungen der Serie AA-8000 erfüllen die Anforderungen von ASTM B800, Standardspezifikation für Aluminiumlegierungsdrähte der Serie 8000 für elektrische Zwecke - geglühte und mittlere Temperaturen.

• Amerikaner (USA).

Der Vollständigkeit halber sind die Dichten:

metal        g/cm³
copper       8.96
aluminum     2.70

Aluminium hat eine geringere Leitfähigkeit als Kupfer, aber es hat auch eine viel geringere Dichte und geringere Kosten pro Tonne. Während ein Kupferkabel (bei gegebenem Widerstand) kleiner ist, ist das Aluminiumkabel leichter und billiger.

Der Hauptnachteil von Aluminiumkabeln besteht darin, dass sie spezielle Anschlussmethoden benötigen, um zuverlässige Anschlüsse herzustellen. Die genauen Details hängen von der jeweiligen Aluminiumlegierung ab. Die Zuverlässigkeit der Terminierung ist ein Problem bei der elektrischen Verkabelung, da schlechte Terminierungen sehr heiß werden und ein Brandrisiko darstellen können.

Die Betreiber von Elektrizitätsverteilungsnetzen können die Materialien und Praktiken, die zum Abschließen ihrer Verkabelung verwendet werden, genau kontrollieren, das Verhältnis von Anschlüssen zu Verdrahtungsaufwand ist relativ gering, und für die langen, großen Kabel, die sie verwenden, sind die Kosteneinsparungen von Aluminium zu hoch, um sie zu übergehen.

OTOH in der Gebäudeumgebung wird in der Regel viel weniger streng kontrolliert. Es gibt viel mehr Anschlüsse, es wird wahrscheinlich eine Vielzahl verschiedener Zubehörteile verwendet, Zubehörteile weisen häufig Ausführungen auf, bei denen Anschlüsse vorgenommen werden müssen, bevor die Drähte an ihren endgültigen Positionen eingeführt werden, und es ist wahrscheinlich, dass viele verschiedene Personen / Firmen an der Installation arbeiten einschließlich einiger, die nicht wirklich dafür qualifiziert sind. In dieser Umgebung sind die Probleme mit der Terminationszuverlässigkeit viel schwerer zu lösen.

Aus diesem Grund dominiert Aluminium die Verteilungsverkabelung, Kupfer jedoch die Gebäudeverkabelung.

Einige Normungsorganisationen verbieten kleine Aluminiumleiter, weil sie als zu hoch eingestuft werden. AIUI der US NEC legt eine Mindestgröße von 8 AWG (~ 8 mm²) für Aluminium (in neuen Arbeiten) und BS7671 eine Mindestgröße von 16 mm² fest.

Aluminium wird häufig für unterirdische Stromzuführungen verwendet, da es sich in PVC-Rohren viel leichter um 45 Grad drehen lässt. Es sind nur 45-Grad-Umdrehungen zulässig, da bei einer 90-Grad-Umdrehung der Fischdraht gerissen oder das PVC-Rohr zerbrochen würde. Es sind noch eine Fischleine und eine Seife aus Stahl sowie ein motorisierter Abzieher erforderlich, um das Problem zu lösen. Sie ziehen 4 Drähte durch ein Rohr mit einem Durchmesser von 4 bis 6 Zoll mit Drähten von 300 bis 500 mcm für 3 Phasen Macht, 5 Drähte, wenn sie einen doppelten Nullleiter haben.

Ich sollte zwei Dinge klarstellen. A) Das OP zeigt ein speziell angefertigtes Kabel, das außerhalb der USA verwendet wird, obwohl das OP seinen Standort nicht angegeben hat. In den USA verwenden das gute alte NEC-Buch und eine lange bestehende Industrie immer noch einzelne Kabel in einem dicken PVC-Rohr. Die Widerstandsfähigkeit gegen Schäden durch Baumwurzeln ist ein Grund. B) Die Stahlschnur wird verwendet, um mit dem Ziehen eines dicken Seils durch das Rohr zu beginnen, das 2.000 Pfund Zug aushält.

Die Drähte werden von der Service-Eingangsverkleidung (die Innenseiten sind noch nicht installiert) zur Beton-Transformatorplatte herausgezogen. Der Transformator wird abgelegt, und das Leistungsschalter-Rack wird installiert, nachdem der Kabelzug abgeschlossen ist, wobei an jedem Ende mehrere Fuß Draht herausragen. Dies ist eine ganztägige Aufgabe, bei der mehrere Personen auf beiden Seiten zusammenarbeiten. Es ist eine raue, schmutzige Arbeit, die den Rücken bricht. Kenne ich schon.

Es können mehrere Leitungen erforderlich sein, um einen großen Bürokomplex oder eine Produktionsanlage mit Strom zu versorgen. Die Drähte sind an beiden Enden der Rohre parallel und phasenangepasst miteinander verbunden. Für Wohnhäuser ist der Draht selten größer als 4 AWG mit 3 Drähten (120/240 Split-Phase), sodass Kupfer verwendet wird.

Aluminium ist in der Tat billiger als Kupfer, und dies kann je nach den aktuellen Marktpreisen für beide Materialien ein wichtiger Faktor bei der Auswahl des Kabels sein. Außerdem wiegt Aluminium deutlich weniger als Kupfer (~ 30%), sodass es einfacher (und damit billiger) ist, es zu transportieren, sich fortzubewegen und zu installieren.

Ich habe keine Quelle, aber ich habe gehört, dass die niedrigeren Kosten für Aluminium nicht dazu dienen, Kosten für das Kabel zu sparen, da das Aluminiumkabel aufgrund höherer Herstellungskosten fast die gleichen Kosten verursacht. Das Metall Aluminium wird verwendet, um Diebstahl zu verhindern, da Kupferdrähte leicht umgeformt und an Recyclingunternehmen weiterverkauft werden können, Aluminium jedoch nicht.

Diese Überlegung mag lokal sein, ich lebe in Israel, aber ich weiß nicht, ob der Ingenieur über ein tatsächliches israelisches Kabel sprach oder nicht. Gegenstand der Diskussion war der Diebstahl von Geräten, nicht die Vor- und Nachteile von Kupfer gegenüber Aluminium.

Einige Links zeigen , wie groß ein Problem ist Metalldiebstahl .

Eine weitere mögliche Überlegung ist der Beitrag des "Hauteffekts". Aufgrund des "Skin-Effekts" ist es unerheblich, dass Aluminium nicht so gut leitet wie Kupfer. Da jedoch Aluminium billiger und leichter ist, ist es ideal für die Konstruktion der Mitte des Kabels und Kupfer für die „Haut“ des Kabels.