銅線とアルミニウム線: プロジェクトに適したケーブル導体を選択する方法

あなたは、銅線とアルミニウムという 2 つのオプションが記載されたケーブル仕様書の前に立っています。このプロジェクトは、配電変圧器からの 200 メートルの給電線、屋上の大型太陽電池アレイ、または新しい産業用電力室です。サプライヤーは 2 つの異なる価格を提示します。どの導体が 25 年間確実に機能し、どの導体がメンテナンス上の問題になるでしょうか?

中心原則: 実際のケーブル内で銅とアルミニウムがどのように動作するか

この比較の背後にある物理定数は交渉の余地がありません。銅の導電率は約 100% IACS ですが、電気グレードのアルミニウムの導電率は約 61% IACS です。つまり、同じ電流に対して、アルミニウム導体にはより大きな断面積が必要になります。実際には、35 mm² の銅導体が 50 mm² アルミニウム導体に置き換えられることがよくあります。アルミワイヤーは約1.6倍の太さでありながら、大幅な軽量化を実現しました。

重量は多くのエンジニアが予想している以上に重要です。アルミニウムの密度は約 2.7 g/cm3 であるのに対し、銅の密度は 8.96 g/cm3 です。電流容量に合わせてサイズを大きくした後も、重量の利点は依然として大きく、多くの場合、導体の重量が 40 ～ 50% 節約されます。長いスパンでは、これによりたるみとサポート要件が軽減されます。ケーブル トレイでは、引っ張りによる損傷のリスクが軽減され、取り付けの負担が軽減されます。

特徴の概要

当社の工場では、銅コアとアルミニウムコアの両方のプラスチック絶縁電源ケーブルを製造しています。これら 2 つの材料の動作の違いは、製造および設置プロセスのあらゆる段階に影響します。

銅およびアルミニウムコア XLPE 絶縁電源ケーブル (最大 35kV) 定格電圧35kVまでの送配電線に適したケーブルです。 GB12706-2020 または IEC、BS、DIN 規格に準拠しており、最大導体温度は 90°C です。 製品を見る→

データ比較: 仕様シート上の銅とアルミニウム

以下の表は、等電流容量の導体を比較するときに見られる代表的な値をまとめたものです。これらは業界標準の数値であり、当社のマーケティング数値ではありません。

「アップサイズ」係数 1.6 に注目してください。これがアルミニウムの隠れたコストです。物理的に大きなケーブルを購入することになります。表内の重量の利点はサイズアップ後に計算されているため、ケーブル トレイ エンジニアが必要とする現実的な数値です。

隠れた指標: 電流容量、電圧降下、および熱性能

重要な数値は電流容量だけではありません。長時間の走行では電圧降下が発生し、アルミニウムの導電率が低いということは、所定の距離と電流に対して電圧降下が大きくなるということを意味します。これは機器のパフォーマンスに影響を与え、熱損失を増加させる可能性があります。以下のグラフは、同じ電流と電圧降下を維持するために必要な相対断面積を示しています。

バーが高いほど、同じ電流に必要な断面積が大きくなることを意味します。実際の電流容量の差は一部の人が懸念しているほど深刻ではありませんが、熱的挙動は重要です。アルミニウムは熱膨張係数が高いため、適切に設計されていないと、時間の経過とともに接合部が緩む可能性があります。私たちは、標準的な銅製トルク設定でアルミニウム製の接続を締め付けた現場で失敗を確認しました。その結果、ホットスポットが発生し、最終的にはアーク放電が発生しました。

長期稼働フィーダーで確認すべきこと

• 電圧降下: 400 A で 200 m の配線の場合、同じ 3% の降下制限を満たすために、アルミニウム ケーブルは銅よりも 30% 大きな断面積が必要になる場合があります。
• 熱膨張: 特に周囲温度が高い環境での終端の動きを考慮します。
• 酸化: アルミニウムは硬い酸化物層を形成し、接触抵抗を増加させます。抗酸化化合物を使用し、表面をこすってください。

業界のアプリケーション分布: 通常、各材料が有利となる場所

私たちの数十年にわたるケーブル製造の中で、さまざまな業界が導体を選択する方法には明確なパターンがあることがわかりました。以下の円グラフは、当社が受け取った典型的なプロジェクト仕様に基づいた、説明を目的とした一般的な市場推定値です。

太陽光発電分野では、銅とアルミニウムの両方の太陽光発電ケーブルを供給しています。ケーブル配線が長く、重量が懸念されるプロジェクトの場合、アルミニウム合金導体は魅力的な選択肢です。

アルミニウム Solar Cable with XLPE Insulation and UV-Resistant Jacket 重量が重要な太陽光発電プロジェクト向けに設計されたこのアルミニウム ケーブルは、IEC 60502 および IEC 60228 に準拠し、最大使用温度は 90°C で、長時間の使用に耐える柔軟性と耐紫外線性を備えています。 製品を見る→

ROI と選択ガイド: プロジェクトに合わせて選択する方法

最も安い購入価格が必ずしも最高の ROI であるとは限りません。アルミニウムを使用すると、導体材料を最大 30 ～ 40% 節約できますが、コネクタ、結線作業、および定期的な締め直しにより多くの費用がかかる可能性があります。銅線システムは初期費用が高くなりますが、多くの場合、メンテナンスの必要性は少なくなります。明確な決定を下すには、次の 5 つのステップを実行してください。

ほとんどの中電圧フィーダおよび多くの低電圧産業用回路に対して、YJLHV-8030 シリーズのようなアルミニウム合金ケーブルは、許容可能な導電率、大幅な重量削減、そしておなじみのコスト上の利点というバランスの取れたソリューションを提供します。ケーブル選択要素の詳細については、次の資料を参照してください。 電源ケーブル選択ガイド .

YJLHV 8030 シリーズ XLPE 絶縁付きアルミニウム合金ケーブル この 8030 シリーズ アルミニウム合金ケーブルは、高い導電性、柔軟性、難燃性 (クラス A) を備えています。屋内、直接埋設、およびトンネルの設置に適しており、コスト削減と信頼性の高いパフォーマンスを提供します。 製品を見る→

メンテナンスとコンプライアンスの推奨事項

どの導体を選択するかに関係なく、ケーブル敷設の長期的な信頼性は、ケーブルの終端と保守の方法によって決まります。アルミニウム導体の場合、次のことを常に推奨します。

• アルミニウム定格のコネクタのみを使用してください。バイメタルワッシャーや認定トランジションを使用せずに、銅とアルミニウムを直接混合しないでください。
• 導体をラグに挿入する前に、導体に酸化防止剤の薄い層を塗布します。
• ラグのメーカーが指定した正確な値で接続を締め付けます。熱サイクル後に再確認してください。
• 最初の 2 年間は、高負荷回路のボルト接続を 6 ～ 12 か月ごとに検査してください。

規格への準拠も重要な要素です。銅線とアルミニウムのケーブルは、さまざまな IEC、UL、および TÜV 規格に基づいて承認されており、終端方法は現地の規格に一致する必要があります。たとえば、北米の太陽光発電設備では PV ワイヤーについて UL 4703 に準拠する必要がありますが、ヨーロッパの太陽光発電設備では EN 50618 が必要になる場合があります。 製造能力 これにより、完全な材料トレーサビリティを備えたこれらの規格に準拠した導体を製造できるようになります。

最後に、導体の種類、トルク値、検査日を必ず文書化してください。大規模な産業施設では、アルミニウム端子のメンテナンスが不十分であることが、電気火災や機器損傷の主な原因の 1 つです。設置スタッフのトレーニングに少額投資するだけで、銅とアルミニウムの価格差よりもはるかに多くの費用を節約できます。