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          科普|家用光伏系統為何要采用銅電纜而不用鋁電纜?

          2017-10-30

            在家用光伏系統中,為了降低電量的損耗,保障人們的生命財產安全,延長系統壽命,建議采用銅電纜
          鋁線比銅線容易起火
          在電氣線路中,鋁線起火的危險要遠大于銅線。其實,鋁線的起火不在鋁線自身而是在于鋁線的連接。與銅線相比,鋁線連接起火危險大的原因有以下幾點:
          1)銅鋁接頭易出現電化學腐蝕
          光伏組件,逆變器和并網開關之間要用電纜連接,而組件MC4接頭,光伏逆變器輸出接線端子,并網開關的接線端子都是用銅芯做的,銅和鋁能直接連接,當需要連接時,要采用銅鋁過渡線夾,銅鋁過渡接頭再連接。但目前的銅鋁接線頭,一般都是大功率的,而家用分布式光伏一般都是2-30KW之間,采用2.5-10mm銅線,市面上這種銅鋁接線頭非常少。實際上使用鋁線的安裝商,都是想省成本的,根本不會去用銅鋁接頭。
          銅鋁直接連接,就會形成了一種化學電池,這是由于鋁易于失去電子成為負極,銅難以失去電子成為正極,于是在正負極之間就形成了一個1.69V的電動勢,并有一個很小的電流通過,腐蝕鋁線,即電化學腐蝕。這樣就會引起銅鋁之間接觸不良,接觸電阻增大。當有電流通過時,將使接頭部位溫度升高,而溫度升高且更加速了接頭腐蝕,增加了接觸電阻,造成惡性循環,直至燒毀。
          2)鋁線表面易在空氣中氧化。
          3)易被氯化氫腐蝕。
          4)高膨脹系數。
          綜合性能銅比鋁更具優勢
          導體性能上,銅具有絕對優勢。從導電性能方面看,鋁導體的導電率只有銅導體的60%左右,鋁合金導體要更差些。在抗氧化腐蝕能力方面,由于銅鋁元素有不同的原子結構,鋁的化學性能比銅要活潑得多,因此鋁導體的抗氧化腐蝕能力比銅導體要差得多,無論是純鋁還是鋁合金導體都一樣,因此其起火概率大約為銅導體的10倍左右。在抗電化腐蝕能力方面,鋁的電極電位比銅的要低得多,鋁導體因而很容易被電化腐蝕,特別是在鋁導體與銅導體或其它導體相接觸的情況下。從熱膨脹角度來看,鋁導體的線性膨脹系數遠大于銅導體,無論是純鋁還是鋁合金導體的熱膨脹系數基本是一樣的,這會導致熱脹冷縮后的接觸不良,甚至產生接觸不緊密、氧化發熱等事故,并且會惡性循環。從抗張強度和抗蠕變能力角度看,從極限抗張強度和屈服抗張強度來比較,銅導體最好,純鋁導體最差,鋁合金相比純鋁有較大的改進,但仍不及銅導體。綜合幾個方面的主要性能來看,無論是導電性能、機械性能還是耐腐蝕性能,均為銅優于鋁及鋁合金。
          電力電纜的經濟選型主要考慮整個全生命周期(30)年投資和損耗費用之和最小的選項。在線路運行過程,30年的損耗所耗費的成本要遠遠高于初期投資建設的費用,在經濟效益上,鋁芯電纜具有優勢。但銅導體由于其導電率高、電阻小,平均損耗要低于鋁導體和鋁合金導體。
          銅可以回收,當銅電纜不再使用后,銅仍然可以回收再生,還有利用價值,而鋁不能回收利用,當鋁電纜不再使用后,沒有任何價值。
          逆變器的輸出防水接頭,其線徑也是按照銅線來設計的,如果采用鋁線,則需要大一型號的線。如30KW逆變器,設計輸出使用10平方的銅線,用鋁線則需要16平方,線纜面積增加,而防水接線端子面積有限,有可能容不下。

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