科普|家用光伏系统为何要采用铜电缆而不用铝电缆？

2017-10-30

  在家用光伏系统中，为了降低电量的损耗，保障人们的生命财产安全，延长系统寿命，建议采用铜电缆。
铝线比铜线容易起火
在电气线路中，铝线起火的危险要远大于铜线。其实，铝线的起火不在铝线自身而是在于铝线的连接。与铜线相比，铝线连接起火危险大的原因有以下几点：
1)铜铝接头易出现电化学腐蚀
光伏组件，逆变器和并网开关之间要用电缆连接，而组件MC4接头，光伏逆变器输出接线端子，并网开关的接线端子都是用铜芯做的，铜和铝能直接连接，当需要连接时，要采用铜铝过渡线夹，铜铝过渡接头再连接。但目前的铜铝接线头，一般都是大功率的，而家用分布式光伏一般都是2-30KW之间，采用2.5-10mm铜线，市面上这种铜铝接线头非常少。实际上使用铝线的安装商，都是想省成本的，根本不会去用铜铝接头。
铜铝直接连接，就会形成了一种化学电池，这是由于铝易于失去电子成为负极，铜难以失去电子成为正极，于是在正负极之间就形成了一个1.69V的电动势，并有一个很小的电流通过，腐蚀铝线，即电化学腐蚀。这样就会引起铜铝之间接触不良，接触电阻增大。当有电流通过时，将使接头部位温度升高，而温度升高且更加速了接头腐蚀，增加了接触电阻，造成恶性循环，直至烧毁。
2)铝线表面易在空气中氧化。
3)易被氯化氢腐蚀。
4)高膨胀系数。
综合性能铜比铝更具优势
导体性能上，铜具有绝对优势。从导电性能方面看，铝导体的导电率只有铜导体的60%左右，铝合金导体要更差些。在抗氧化腐蚀能力方面，由于铜铝元素有不同的原子结构，铝的化学性能比铜要活泼得多，因此铝导体的抗氧化腐蚀能力比铜导体要差得多，无论是纯铝还是铝合金导体都一样，因此其起火概率大约为铜导体的10倍左右。在抗电化腐蚀能力方面，铝的电极电位比铜的要低得多，铝导体因而很容易被电化腐蚀，特别是在铝导体与铜导体或其它导体相接触的情况下。从热膨胀角度来看，铝导体的线性膨胀系数远大于铜导体，无论是纯铝还是铝合金导体的热膨胀系数基本是一样的，这会导致热胀冷缩后的接触不良，甚至产生接触不紧密、氧化发热等事故，并且会恶性循环。从抗张强度和抗蠕变能力角度看，从极限抗张强度和屈服抗张强度来比较，铜导体最好，纯铝导体最差，铝合金相比纯铝有较大的改进，但仍不及铜导体。综合几个方面的主要性能来看，无论是导电性能、机械性能还是耐腐蚀性能，均为铜优于铝及铝合金。
电力电缆的经济选型主要考虑整个全生命周期(30)年投资和损耗费用之和最小的选项。在线路运行过程，30年的损耗所耗费的成本要远远高于初期投资建设的费用，在经济效益上，铝芯电缆具有优势。但铜导体由于其导电率高、电阻小，平均损耗要低于铝导体和铝合金导体。
铜可以回收，当铜电缆不再使用后，铜仍然可以回收再生，还有利用价值，而铝不能回收利用，当铝电缆不再使用后，没有任何价值。
逆变器的输出防水接头，其线径也是按照铜线来设计的，如果采用铝线，则需要大一型号的线。如30KW逆变器，设计输出使用10平方的铜线，用铝线则需要16平方，线缆面积增加，而防水接线端子面积有限，有可能容不下。