铜合金软电缆在5G基站建设工程中的应用
罗正岳 万久地 易柯 唐宇
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罗正岳 万久地 易柯 唐宇,. 铜合金软电缆在5G基站建设工程中的应用[J]. 冶金技术,2021.2. DOI:10.12721/ccn.2021.157014.
摘要:
5G作为推动经济社会发展的新能力,已经成为多个国家的国家战略,我国的5G网络的商业化进程正在快速推进,预计2020年底全国5G基站数量将超过60万个,实现地级市室外连续覆盖、县城及乡镇有重点覆盖、重点场景室内覆盖。作为5G配套电源的重要组成部分,外市电电缆的使用量非常大,对于电缆性能和造价的要求比以往高,本文综述了铁塔公司在5G建设中电缆使用所面临的困境以及我司针对这一困境提出的解决方案,通过将铜合金软电缆与铜芯软电缆对比,以及国家级第三方检测和多地试点验证,做到了在保证安全前提下,缓解当前5G建设中电缆使用的难题。
关键词: 铜合金软电缆;5G;基站建设
DOI:10.12721/ccn.2021.157014
基金资助:

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

微信图片_20250312102145.png2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。

 微信图片_20250312102148.png

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

微信图片_20250312102150.png表2-2 铜、铜合金软电缆载流量对比

微信图片_20250312102157.png2.4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。

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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。

 微信图片_20250312102202.png微信图片_20250312102202.png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

微信图片_20250312102205.png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。

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