1绪论
1.1背景介绍
为深入贯彻落实习近平总书记关于推动5G网络加快发展的重要讲话精神,全力推进5G网络建设、应用推广、技术发展和安全保障,充分发挥5G新型基础设施的规模效应和带动作用,支撑经济高质量发展。工业和信息化部下达关于推动5G加快发展的通知,因此5G建设的速度不断增快,投资需求不断增大。通信行业专家张云勇预测5G基站数量约是4G基站数量的1.5~2倍,照此推测5G投资大约是4G基站的4倍。
重庆铁塔公司前期建设的基站外市电主要采用的是铝缆和铜缆,随着5G基站的大量建设,5G基站高功耗的特点逐渐显现,考虑载流量方面的因素,越来越多的基站采用铜缆,而铜缆造价高昂,并且极易被盗,使用过程中存在较大的困难。为此,重庆铁塔公司改变思路,采用改进迭代的铜合金软电缆,在保证安全的电力传输情况下,解决建设投资问题。
1.2应用特点
(1) 相对于铜芯软电缆,铜合金软电缆导电性能相近,但成本更低;
(2) 铜合金软电缆含铜量低,具有防盗性能;
(3) 铜合金软电缆敷设半径(8D)仅为铜芯软电缆(15D)一半,弯曲性能好,更容易进行敷设和端子连接,使得铜合金软电缆的电气连接稳定性优越于铜芯软电缆;
(4) 铜合金软电缆可根据各种不同应用场景进行功能化设计:高阻燃、耐高低温、耐候、耐油污等。
1.3特性对比
铜芯、铜合金软电缆的特性比较,如表1-1所示:
表1-1 铜芯、铜合金软电缆特性对比
2产品设计特色
铜合金导体是由AA-8030系列铝合金导体和紧密包覆其外的铜层构成,采用先进的紧压工艺和退火处理等先进技术发明创造的新型材料。铜合金电缆拥有优异的机械性能、抗蠕变性能、耐腐蚀性能和导电性能,能够保证电缆在长时间运行过程中性能稳定。铜合金电缆产品的导体电阻按等截面的铜导体电阻设计,保证了电缆的载流量基本与铜芯软电缆持平。铜合金导体采用第五类导体绞合结构,导体更柔软,适用于小半径弯曲敷设。
2.1 导体选择
在外界温度、气候条件影响下,选用导体质量存在缺陷,产品运行存在风险。铜合金软电缆产品采用的导体材料,在酸性、盐雾试验下,性能参数合格。
2.2导体包覆设计
蠕变:固体材料在保持应力不变的条件下,应变随时间延长而增加的现象。它与塑性变形不同,塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现,而蠕变只要应力的作用时间相当长,它在应力小于弹性极限施加的力时也能出现。
蠕变对电缆危害极大,若电缆发生蠕变,使接触点压力减小,导致接触电阻迅速增大,电流流过后造成接头处过热,如果不定期检修,就会出现安全隐患。解决电缆蠕变问题非常重要。
铜合金软电缆导体采用铜层包覆设计,直接采用铜端子压接,无需过渡处理,大大减少了金属在受热和压力下的蠕变倾向,用其所做的电气连接与用铜所做的具有同样的稳定性。
2.3导体等电阻设计
同规格铜合金软电缆产品与铜芯软电缆产品比较,传输性能完全相同。铜芯、铜合金软电缆直流电阻对比如表2-1所示。检测所得载流值与铜芯软电缆对比持平,载流量测试报告如表2-2所示。铜芯、铜合金软电缆载流量对比如表2-2所示。
表2-1 铜芯、铜合金软电缆直流电阻
表2-2 铜、铜合金软电缆载流量对比
2.4易弯曲特性
弯曲试验:主要检验金属的抗弯曲性能。材质不均或性脆的材料,抗弯曲性能差。根据GB/T12706中对铜芯软电缆安装时弯曲半径的规定,铜芯软电缆的弯曲半径是12~20倍电缆直径,铜合金软电缆的弯曲半径最小为8倍电缆直径,示意图如图2-3所示。使用铜合金软电缆减小了安装布局的空间,减小了安装成本,更易于敷设。
图2-3铜合金软电缆最小弯曲半径示意图
3产品使用特色
铜合金电缆安全可靠,在同等载流量水平的前提下,铜合金电缆的价格只有传统铜芯电缆价格的60-80%。铜合金导体仅为纯铜导体密度的39%,相同规格、长度电缆重量大大降低,大大节约运输、敷设成本,同时可直接使用铜端子进行压接,无需使用专门的铜铝过渡端子,方便安装。同时铜合金导体由于回收价值低,难以直接售卖,防盗效果显著。
3.2降低采购成本
对于铜层体积比为15%的铜合金导体,其密度为3.63g/cm3,约为纯铜线密度(8.89 g/cm3)的39%,图3-2所示为铜合金电缆替换重量对比。在相同质量和直径下,铜合金软电缆的长度可达铜芯软电缆长度的2.4倍~2.7倍,因而使用铜合金软电缆可大大降低原材料成本。相同规格下,铜合金软电缆替换铜芯软电缆成本约节约20%,如图3-3所示。
图3-2 采用铜合金软电缆替换同规格铜芯软电缆重量对比图
图3-3 采用铜合金软电缆替换同规格铜芯电缆成本分析图
3.3敷设方便
由于铜合金导体密度小(3.63g/cm3),相同规格、长度下,铜合金软电缆替换铜芯软电缆重量约下降40.2%~44.5%,重量轻,能够节约运输、安装成本,同时铜端子直接压接,不需专用端子,安装便捷。
3.4防盗
铜芯软电缆价值高,回收渠道简单,被盗率高;铜合金软电缆相比铜芯软电缆价值低,回收渠道特殊,重复盗窃率低。
4产品应用场景
铜合金软电缆适用于通信局(站)、建筑物等电源输、配电系统中。通过对(软)导体、电性能的优化,吸取铜芯软电缆的阻燃耐火性能,推广在通信电源领域的应用。实现最低成本的同时,充分响应国家“节能减排”政策。