電氣工業(yè)中的應(yīng)用
※ 電力輸送
電力輸送中需要大量消耗高導(dǎo)電性的銅,主要用于動(dòng)力申.線電纜、匯流排、變壓器、開關(guān)、接插元件和聯(lián)接器等。
在電線電纜的輸電過程中,由于電阻發(fā)熱而白白浪費(fèi)電能。從節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的角度考慮,目前世界上正在推廣"較佳電纜截面"標(biāo)準(zhǔn)。過去流行的標(biāo)準(zhǔn),單純地從降低一次按裝投資的角度出發(fā),為了盡量減小電纜截面,以在設(shè)計(jì)要求的額定電流下,不至出現(xiàn)危險(xiǎn)過熱,來確定電纜的較低允許尺寸。按這種標(biāo)準(zhǔn)鋪設(shè)的電纜,雖然按裝費(fèi)低了;但是在長期使用過程中,電阻能耗卻比較大。"較佳電纜截面"標(biāo)準(zhǔn),則兼顧一次按裝費(fèi)用和電能消耗這兩個(gè)因素,適當(dāng)放大電纜尺寸,以達(dá)到節(jié)能和較佳綜合經(jīng)濟(jì)效益的目的。按照新的標(biāo)準(zhǔn),電纜截面往往要比老標(biāo)準(zhǔn)加大一倍以上,可以獲得50%左右的節(jié)能效果。
我國在過去一段時(shí)間內(nèi),由于鋼供不應(yīng)求,考慮到鋁的比重只有銅的 30%,在希望減輕重量的架空高壓輸電線路中曾采取以鋁代銅的措施。目前從環(huán)境保護(hù)考慮,空中輸電線將轉(zhuǎn)為鋪設(shè)地下電纜。在這種情況下,鋁與銅相比,存在導(dǎo)電性差和電纜尺寸較大的缺點(diǎn),而相形見絀。
同樣的原回,以節(jié)能高效的銅繞組變壓器,取代!日的鋁繞組變壓器,也是明智的選擇。
※ 電機(jī)制造
在電機(jī)制造中,廣泛使用高導(dǎo)電和高強(qiáng)度的銅合金。主要用銅部位是定子、轉(zhuǎn)子和軸頭等。在大型電機(jī)中,繞組要用水或氫氣冷卻,稱為雙水內(nèi)冷或氫氣冷卻電機(jī),這就需要大長度的中空導(dǎo)線。
電機(jī)是使用電能的大戶,約占全部電能供應(yīng)的60%。一臺(tái)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)累計(jì)電費(fèi)很高,一般在較初工作5 00小時(shí)內(nèi)就達(dá)到電機(jī)本易的成本,一年內(nèi)相當(dāng)于成本的4~ 16倍,在整個(gè)工作壽命期間可以達(dá)到成本的200倍。電機(jī)效率的少量提高,不但可以節(jié)能;而且可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。開發(fā)和應(yīng)用高效電機(jī),是當(dāng)前世界上的一個(gè)熱門課題。由于電機(jī)內(nèi)部的能量消耗,主要來源于繞組的電阻損耗;因此,增大銅線截面是發(fā)展高效電機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵措施。近年來己率先開發(fā)出來的一些高效電機(jī)與傳統(tǒng)電機(jī)相比,銅繞組的使用量增加25~ 100%。目前,美國能源部正在資助一個(gè)開發(fā)項(xiàng)目,擬采用鑄入銅的技術(shù)生產(chǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子。
※ 通訊電纜
80年代以來,由于光纖電纜載流容量大等優(yōu)點(diǎn),在通訊干線上不斷取代銅電纜,而迅速推廣應(yīng)用。但是,把電能轉(zhuǎn)化為光能,以及輸入用戶的線路仍需使用大量的銅。隨著通訊事業(yè)的發(fā)展,人們對(duì)通訊的依賴越來越大,對(duì)光纖電纜和銅電線的需求都會(huì)不斷增加。
※ 住宅電氣線路
近年來,隨著我國人民生活水平提高,家電迅速普及,住宅用電負(fù)荷增長很快。如圖6.6所示,1987年居民用電量為 269.6億度( l度=1千瓦·小時(shí)),10后年的 1996年猛升到 1131億度,增加 3.2倍。盡管如此,與發(fā)達(dá)國家相比仍有很大差距。例如,1995年美國的人均用電量是我國的14.6倍,日本是我國的8.6倍。我國居民用電量今后仍有很大發(fā)展。預(yù)計(jì)從 1996年到2005年,還要增長l.4倍。
目前,我國的住宅電氣線路設(shè)計(jì)容量偏低。以兩居室為例,表6.l上對(duì)比了北京、香港和日本的建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)??梢姡愀酆腿毡驹谠O(shè)計(jì)中,充分考慮了居民用電增長的需求;我國住宅電氣線路設(shè)計(jì)容量亟待提高。