لماذا لا نستطيع اختيار كابل سبائك الألومنيوم لكابل الطاقة الشمسية؟

لم تُستخدم كابلات سبائك الألومنيوم في بلدنا لفترة طويلة، ولكن هناك بالفعل حالات تُظهر مخاطر خفية جسيمة في استخدام كابلات سبائك الألومنيوم في المدن والمصانع والمناجم. فيما يلي حالتان عمليتان وثمانية عوامل تؤدي إلى حوادث خطرة ناجمة عن كابلات سبائك الألومنيوم.

الحالة 1

استُخدمت كابلات سبائك الألومنيوم على دفعات في مصنع للصلب. اندلع حريقان خلال عام واحد، مما أدى إلى توقف الإنتاج لمدة نصف شهر وخسارة اقتصادية مباشرة بلغت 200 مليون يوان.

هذا جسر كابلي تم ترميمه بعد الحريق. ولا تزال آثار الحريق واضحة.

الحالة الثانية

تُستخدم كابلات سبائك الألومنيوم في نظام توزيع الإضاءة في إحدى مدن مقاطعة هونان. بعد عام واحد من التركيب، تعرضت كابلات سبائك الألومنيوم لتآكل شديد، مما أدى إلى تلف مفاصل الكابلات وموصلاتها، وانقطاع التيار الكهربائي عن الخطوط.

من خلال هاتين الحالتين، يتضح أن الانتشار الواسع لكابلات سبائك الألومنيوم في المدن والمصانع والمناجم في الصين قد خلّف مخاطر خفية على هذه المدن والمصانع والمناجم. يفتقر المستخدمون إلى فهم الخصائص الأساسية لكابلات سبائك الألومنيوم، مما يُعرّضهم لخسائر فادحة. إذا فهم المستخدمون خصائص كابلات سبائك الألومنيوم في مجال الحماية من الحرائق وموثوقيتها مسبقًا، فسيتكبدون خسائر فادحة. ويمكن تجنب هذه الخسائر مسبقًا.

وفقًا لخصائص كابلات سبائك الألومنيوم، تعاني هذه الكابلات من عيوب طبيعية في منع الحرائق والتآكل. ويتجلى ذلك في الجوانب الثمانية التالية:

1. مقاومة التآكل، سبائك الألومنيوم من سلسلة 8000 أقل من سبائك الألومنيوم العادية

ينص الجدول 1 من معيار GB/T19292.2-2003، الملاحظة 4، على أن مقاومة سبائك الألومنيوم للتآكل أسوأ من مقاومة سبائك الألومنيوم العادية والنحاس، لأن كابلات سبائك الألومنيوم تحتوي على عناصر المغنيسيوم والنحاس والزنك والحديد، مما يجعلها عرضة للتآكل الموضعي، مثل التشقق الناتج عن الإجهاد، وتآكل الطبقات، والتآكل بين الحبيبات. علاوة على ذلك، تنتمي سبائك الألومنيوم من سلسلة 8000 إلى الصيغة المعرضة للتآكل، وكابلات سبائك الألومنيوم سهلة التآكل. وإضافةً إلى المعالجة الحرارية، من السهل أن تُسبب حالة فيزيائية غير متساوية، وهي أسهل تآكلًا من كابلات الألومنيوم. حاليًا، سبائك الألومنيوم المستخدمة في بلدنا هي أساسًا سلسلة 8000.

2. مقاومة درجة الحرارة لسبائك الألومنيوم تختلف كثيرا عن مقاومة النحاس.

تبلغ درجة انصهار النحاس 1080 درجة، بينما تبلغ درجة انصهار الألومنيوم وسبائكه 660 درجة، لذا يُعدّ موصل النحاس خيارًا أفضل للكابلات المقاومة للحرارة. يزعم بعض مصنعي كابلات سبائك الألومنيوم قدرتهم على إنتاج كابلات سبائك ألومنيوم مقاومة للحرارة واجتياز اختبارات المعايير الوطنية ذات الصلة، ولكن لا يوجد فرق بين كابلات سبائك الألومنيوم وكابلات الألومنيوم في هذا الصدد. إذا كانت درجة الحرارة أعلى من درجة انصهار سبائك الألومنيوم وكابل الألومنيوم في مركز الحريق (أعلاه)، فبغض النظر عن إجراءات العزل التي تتخذها الكابلات، فإنها ستذوب في وقت قصير جدًا وتفقد وظيفتها التوصيلية. لذلك، لا ينبغي استخدام الألومنيوم وسبائكه كموصلات كابلات مقاومة للحرارة أو في شبكات التوزيع الحضرية المكتظة بالسكان والمباني والمصانع والمناجم.

3. معامل التمدد الحراري لسبائك الألومنيوم أعلى بكثير من معامل النحاس، ومعامل التمدد الحراري لسبائك الألومنيوم AA8030 أعلى حتى من معامل التمدد الحراري لسبائك الألومنيوم العادية.

يتضح من الجدول أن معامل التمدد الحراري للألمنيوم أعلى بكثير من معامل النحاس. وقد تحسنت سبائك الألومنيوم AA1000 وAA1350 قليلاً، بينما تفوق AA8030 معامل الألومنيوم. يؤدي ارتفاع معامل التمدد الحراري إلى سوء التلامس ودخول الموصلات في حلقة مفرغة بعد التمدد والانكماش الحراري. ومع ذلك، توجد دائمًا قمم وقيعان في مصدر الطاقة، مما يُشكل اختبارًا كبيرًا لأداء الكابل.

4. لا تحل سبيكة الألومنيوم مشكلة أكسدة الألومنيوم

تُشكّل سبائك الألومنيوم، أو سبائك الألومنيوم المُعرّضة للهواء الجوي، طبقةً صلبةً وهشةً بسرعة، بسمك حوالي 10 نانومتر، وتتميز بمقاومتها العالية. تُصعّب صلابتها وقوة ارتباطها تكوين نقاط تلامس موصلة. لهذا السبب، يجب إزالة طبقة الأكسيد عن سطح الألومنيوم وسبائكه قبل التركيب. يتأكسد سطح النحاس أيضًا، لكن طبقة الأكسيد لينة وسهلة التفتت إلى أشباه موصلات، مُشكّلةً تلامسًا معدنيًا.

5. تتمتع كابلات سبائك الألومنيوم بقدرة أفضل على استرخاء الضغط ومقاومة الزحف، ولكن بدرجة أقل بكثير من كابلات النحاس.

يمكن تحسين خصائص الزحف لسبائك الألومنيوم بإضافة عناصر محددة إليها، إلا أن درجة التحسين محدودة جدًا مقارنةً بسبائك الألومنيوم، ولا تزال هناك فجوة كبيرة مقارنةً بالنحاس. ويرتبط مدى قدرة كابلات سبائك الألومنيوم على تحسين مقاومة الزحف ارتباطًا وثيقًا بالتكنولوجيا ومستوى مراقبة الجودة في كل شركة. ويُعدّ هذا الغموض بحد ذاته عامل خطر. فبدون رقابة صارمة على التكنولوجيا المتطورة، لا يمكن ضمان تحسين أداء كابلات سبائك الألومنيوم في مقاومة الزحف.

6. لا يحل كابل سبائك الألومنيوم مشكلة موثوقية اتصال الألومنيوم

هناك خمسة عوامل تؤثر على موثوقية وصلات الألومنيوم. لم تُحسّن سبائك الألومنيوم إلا مشكلة واحدة، لكنها لم تُحلّ مشكلة وصلات الألومنيوم.

هناك خمس مشاكل في توصيل سبائك الألومنيوم. تم تحسين مقاومة الزحف وتخفيف الإجهاد لسبائك الألومنيوم من سلسلة 8000 فقط، ولكن لم يُطرأ أي تحسين على الجوانب الأخرى. لذلك، ستظل مشكلة التوصيل مشكلة رئيسية تؤثر على جودة سبائك الألومنيوم. سبائك الألومنيوم هي أيضًا نوع من الألومنيوم وليست مادة جديدة. إذا لم تُحل الفجوة بين الخصائص الأساسية للألومنيوم والنحاس، فلن تتمكن سبائك الألومنيوم من استبدال النحاس.

7. ضعف مقاومة الزحف لسبائك الألومنيوم المحلية بسبب عدم تناسق مراقبة الجودة (تركيب السبائك)

بعد اختبار POWERTECH في كندا، تبين أن تركيب سبائك الألومنيوم المحلية غير مستقر. الفرق في محتوى السيليكون في كابلات سبائك الألومنيوم الأمريكية الشمالية أقل من 5%، بينما في سبائك الألومنيوم المحلية 68%. ويُعدّ السيليكون عنصرًا مهمًا يؤثر على خصائص الزحف. أي أن مقاومة الزحف في كابلات سبائك الألومنيوم المحلية لم تتطور بعد بفضل التكنولوجيا المتطورة.

8. إن تقنية وصلات الكابلات المصنوعة من سبائك الألومنيوم معقدة وسهلة ترك مخاطر مخفية.

تتطلب وصلات كابلات سبائك الألومنيوم ثلاث عمليات أكثر من وصلات كابلات النحاس. ويكمن السر في الإزالة الفعالة لطبقة الأكسيد وطبقة مضادات الأكسدة. ويتفاوت مستوى البناء المحلي ومتطلبات الجودة، مما يُخفي مخاطر خفية. علاوة على ذلك، ونظرًا لعدم وجود نظام صارم لتعويض المسؤولية القانونية في الصين، يتحمل المستخدمون أنفسهم في الواقع مسؤولية الخسائر النهائية.

بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه، يفتقر كابل سبائك الألومنيوم إلى معيار موحد لتدفق القطع، حيث لا يتم تمرير طرف التوصيل، ويزداد التيار السعوي، وتصبح مسافة تمديد كابل سبائك الألومنيوم أضيق أو غير كافية للدعم بسبب زيادة المقطع العرضي، كما تنجم صعوبة التركيب عن زيادة المقطع العرضي للكابل، وعدم توافق مساحة خندق الكابل، والزيادة السريعة في تكاليف الصيانة والمخاطر. وتؤدي سلسلة من المشاكل المهنية، مثل ارتفاع تكلفة دورة الحياة ونقص المعايير التي يجب على المصممين اتباعها، مثل سوء التعامل أو الإهمال المتعمد لأي منها، إلى تكبد المستخدمين خسائر فادحة وحوادث لا يمكن إصلاحها.