JP6461570B2 - 送電線および送電線の製造方法 - Google Patents
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Description
鋼心部と、
前記鋼心部の外側に複数のアルミニウム素線が撚り合わされて設けられる外部撚線部と、
を有し、
前記アルミニウム素線は、マグネシウムおよびシリコンを含有し、残部がアルミニウムおよび不可避不純物からなり、
前記アルミニウム素線の導電率は、52%IACS以上であり、
前記アルミニウム素線の引張強さは、324MPa超である送電線が提供される。
上記態様に記載の送電線の製造方法であって、
前記アルミニウム素線を形成する工程は、
前記アルミニウム素線を伸線した後に、前記アルミニウム素線に対して、140℃以上160℃以下の温度で10時間以上15時間以下の条件で熱処理を行う時効工程を有する送電線の製造方法が提供される。
(1)送電線の構造
本発明の一実施形態に係る送電線について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る送電線10の軸方向と直交する断面図である。
図1に示されているように、送電線10の中心には、架線時に送電線10の張力を負担するテンションメンバとして機能する鋼心部200が設けられている。鋼心部200は、軸方向に延在して設けられている。鋼心部200は、複数の心線100が撚り合わせられることにより構成されており、例えば、中心に設けられ1本の心線100により構成される第1鋼心層210と、第1鋼心層210の外周を覆うように6本の心線100が撚り合わされて設けられる第2鋼心層220と、第2鋼心層220の外周を覆うように12本の心線100が撚り合わされて設けられる第3鋼心層230と、を有している。
鋼心部200の外側には、複数のアルミニウム素線300が撚り合わせられることにより外部撚線部400が設けられている。外部撚線部400は、送電時に主に電流を流す導体部分として構成されている。本実施形態では、外部撚線部400は、例えば、鋼心部200の外周を覆うように18本のアルミニウム素線300が撚り合わされて設けられる第1外部撚線層410と、第1外部撚線層410の外周を覆うように24本のアルミニウム素線300が撚り合わされて設けられる第2外部撚線層420と、を有している。また、本実施形態では、第1外部撚線層410および第2外部撚線層420の両方において、アルミニウム素線300の断面は、円形となっている。
送電線10の公称断面積(アルミニウム素線300の合計断面積)は、例えば、400mm2以上500mm2以下であり、本実施形態では、例えば、450mm2である。また、送電線10の外径(直径)は、例えば、25mm以上60mmであり、本実施形態では、例えば、33.3mmである。
次に、本実施形態に係る送電線10の製造方法について説明する。
まず、以下のようにして、心線100を形成する。
また、以下のようにして、アルミニウム素線300を形成する。
送出機によって第1鋼心層210となる1本の心線100を送り出しながら、撚り線機によって第1鋼心層210の外周を覆うように6本の心線100を撚り合わせることにより、第2鋼心層220を形成する。次に、撚り線機によって第2鋼心層220の外周を覆うように12本の心線100を撚り合わせることにより、第3鋼心層230を形成する。これにより、鋼心部200を形成する。
次に、撚り線機によって鋼心部200の外周を覆うように18本のアルミニウム素線300を撚り合わせることにより、第1外部撚線層410を形成する。次に、撚り線機によって第1外部撚線層410の外周を覆うように24本のアルミニウム素線300を撚り合わせることにより、第2外部撚線層420を形成する。これにより、鋼心部200の外側に外部撚線部400を形成する。
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
図2を用い、本発明の第2実施形態について説明する。図2は、本実施形態に係る送電線の軸方向と直交する断面図である。
(外部撚線部)
図2に示されているように、本実施形態の送電線12では、外部撚線部402は、鋼心部200の外側に16本の第1アルミニウム素線310が撚り合わされて設けられる第1外部撚線層412と、第1外部撚線層412の外側に24本の第2アルミニウム素線320が撚り合わされて設けられる第2外部撚線層420と、を有している。
本実施形態の送電線12の公称断面積は、例えば、400mm2以上500mm2以下であり、本実施形態では、例えば、460mm2である。なお、本実施形態の送電線12の外径は、第1実施形態の送電線10と等しく、例えば、33.3mmである。
本実施形態によれば、第1アルミニウム素線310のそれぞれは、径方向に沿った側面を有している。第1アルミニウム素線310は、互いに側面で接している(面接触している)。第1外部撚線層412において、第1アルミニウム素線310が密に充填されている。これにより、第1外部撚線層412の断面積における第1アルミニウム素線310の断面積の占める割合を増やすことができる。したがって、本実施形態の送電線12の引張荷重を、断面が円形であるアルミニウム素線300により構成された第1実施形態の送電線10の引張荷重よりも大きくすることができる。また、本実施形態の送電線12の電気容量を、断面が円形であるアルミニウム素線300により構成された第1実施形態の送電線10の電気容量よりも大きくすることができる。
以上、本発明の実施形態および変形例について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態および変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
(実施例1の心線)
以下の表1に示されているように、実施例1の送電線サンプルの鋼心部に用いられる心線(特強耐食アルミ覆鋼線)を製造した。具体的には、0.3質量%以上1.0質量%以下のMnを添加したアルミニウム合金の溶湯を鋳造して、鋳塊(鋳造材)を形成した。次に、鋳塊を熱間圧延することにより、所定のアルミニウム合金からなる荒引き線を形成した。次に、熱間押出法によって、荒引き線を用いて、鋼からなる鋼線部にアルミニウム合金を被覆することにより、複合線材を形成した。得られた複合線材を単頭伸線機によって冷間伸線し、直径3.7mmの心線を得た。
以下の表2に示されているように、実施例1の送電線サンプルの外部撚線部に用いられるアルミニウム素線(特別強力イ号アルミ合金線)を製造した。具体的には、所定の純度を有するアルミニウム地金に、0.4質量%以上0.6質量%以下のMgと、0.4質量%以上0.6質量%以下のSiとを添加したアルミニウム合金の溶湯を鋳造して、鋳塊を形成した。次に、鋳塊を熱間圧延することにより、所定のアルミニウム合金からなる荒引き線を形成した。次に、荒引き線に対して500℃の温度で1時間以上10時間以下の条件で加熱を行った後、水冷による溶体化処理を施した。次に、荒引き線を単頭伸線機によって冷間伸線することにより、直径3.7mmのアルミニウム素線を形成した。その後、伸線したアルミニウム素線に対して、150℃以下の温度で10時間以上15時間以下の条件で時効処理を行った。
以下の表3に示されているように、実施例2の送電線サンプルの鋼心部に用いられる心線(耐食アルミ覆鋼線)を製造した。実施例2の心線では、線径が3.9mmである点が、実施例1の心線と異なる。
以下の表4に示されているように、実施例2の送電線サンプルの外部撚線部に用いられる(第2)アルミニウム素線(特別強力イ号アルミ合金線)を製造した。実施例2のアルミニウム素線では、線径が4.0mmである点が、実施例1のアルミニウム素線と異なる。
以下の表5に示されているように、第1実施形態に相当する実施例1の送電線サンプルを製造した。具体的には、上記した実施例1の心線を19本の撚り合わせることにより、鋼心部を形成した。次に、鋼心部の外周を覆うように実施例1のアルミニウム素線を42本撚り合わせることにより、外部撚線部を形成した。なお、鋼心部および外部撚線部にはグリスを塗布しなかった。このようにして、実施例1の送電線サンプルを製造した。
なお、図3は、比較例に係る送電線の軸方向と直交する断面図である。
図3に示されているように、比較例の送電線サンプルは、例えば以下のようにして製造する。特強亜鉛めっき鋼線からなる心線910を19本撚り合わせることにより、鋼心部920を形成する。次に、SI33アルミ合金からなるアルミニウム素線930を42本撚り合わせることにより、外部撚線部940を形成する。なお、鋼心部および外部撚線部にはグリスを塗布する。以下の表5では、このようにして製造された比較例の送電線サンプルを例示している。
なお、質量は、電子天秤で測定した。
また、弾性係数は、以下の方法により計測した。引張試験機に各送電線サンプルを装着後、引張荷重規格値の60%まで荷重を印加し、その後、0kNまで除荷する。荷重上昇または下降時の送電線サンプルの伸びをダイヤルゲージで測定する。これにより、弾性係数が求められる。なお、送電線サンプルの伸びを測定するときの送電線サンプルの長さは約2mとする。
また、線膨張係数は、以下の方法により計測した。送電線サンプルに規格値の20%の荷重を印加した状態で、通電により送電線サンプルの温度を上昇させる。送電線サンプルの温度上昇時の送電線サンプルの伸びをダイヤルゲージで測定する。これにより、線膨張係数が求められる。なお、送電線サンプルの伸びを測定するときの送電線サンプルの長さは約2mとする。
また、電気抵抗は、4端子ダブルブリッジ法で測定した。
また、電流容量は、CIGRE(Conference Internatinale des Grands Reseaux Electriques a Haute)における式で計算した。なお、CIGREにおける電流容量を求める式は、電気学会技術報告論文No.660「架空送電線の電流容量」に記載されている。
また、JIS C3002に準拠して、引張荷重を計測した。具体的には、送電線サンプルの両端を引張試験機に把持し、片側の把持ヘッドを油圧で移動させることにより、送電線サンプルに荷重を印加する。そして、送電線サンプルが破断するまで引っ張る。送電線サンプルが破断した時の荷重を引張荷重として求める。
以下の表6に示されているように、上記した実施例1の送電線サンプル、実施例2の送電線サンプル、および比較例の送電線サンプルに対して、径間長を998mとし、最大使用張力を132.4kNとして、連続許容温度90℃のとき、および短時間許容温度100℃のときのそれぞれにおいて、送電線サンプルの弛度を算定した。
以下の表7に示されているように、上記した実施例1の送電線サンプル、および実施例2の送電線サンプルに対して、腐食加速試験を行った。腐食加速試験では、腐食溶液を送電線サンプルの表面にスプレー塗布し、送電線サンプルに電流を流すことで送電線サンプルを加熱させた。腐食溶液は、海塩および酸性雨を想定し、NaClおよびH2SO4の溶液とし、腐食溶液のpHは5とした。また、送電線サンプルの温度は、90℃に維持した。腐食加速試験の期間は4.5ヶ月とした。
100 心線
120 鋼線部
140 被覆部
200 鋼心部
210 第1鋼心層
220 第2鋼心層
230 第3鋼心層
300 アルミニウム素線
310 第1アルミニウム素線
320 第2アルミニウム素線
400,402 外部撚線部
410,412 第1外部撚線層
420 第2外部撚線層
Claims (10)
- 複数の心線を有する鋼心部と、
前記鋼心部の外側に複数のアルミニウム素線が撚り合わされて設けられる外部撚線部と、
を有する送電線であって、
前記複数の心線のそれぞれは、
鋼線部と、
前記鋼線部の外周を被覆するように設けられ、0.3質量%以上1.0質量%以下のマンガンを含有し、残部がアルミニウムおよび不可避不純物からなり、0.08mm以上の厚さを有する被覆部と、
を有し、
前記心線の引張強さは、1570MPa以上であり、
前記複数のアルミニウム素線のそれぞれは、マグネシウムおよびシリコンを含有し、残部がアルミニウムおよび不可避不純物からなり、
前記アルミニウム素線の導電率は、52%IACS以上であり、
前記アルミニウム素線の引張強さは、324MPa超であり、
前記送電線の電気抵抗は、0.07Ω/km以下であり、
前記送電線の引張荷重は、450kN以上である
送電線。 - 前記送電線の常時90℃のときの電流容量は、900A以上であり、
前記送電線の常時100℃のときの電流容量は、1000A以上である
請求項1に記載の送電線。 - 前記複数の心線の平均引張強さは、1634MPa以上である
請求項1又は2に記載の送電線。 - 前記心線の引張強さは、1770MPa以上である
請求項1〜3のいずれか1項に記載の送電線。 - 前記鋼線部は、0.7質量%以上0.9質量%以下の炭素を含み、残部鉄および不可避不純物からなる
請求項1〜4のいずれか1項に記載の送電線。 - 前記アルミニウム素線の伸びは、3.0%超である請求項1〜5のいずれか1項に記載の送電線。
- 前記複数の心線は、グリスを介さずに互いに直接接している請求項1〜6のいずれか1項に記載の送電線。
- 前記外部撚線部は、
前記鋼心部の外側に複数の第1アルミニウム素線が撚り合わされて設けられる第1外部撚線層と、
前記第1外部撚線層の外側に複数の第2アルミニウム素線が撚り合わされて設けられる第2外部撚線層と、
を有し、
前記第1外部撚線層の前記複数の第1アルミニウム素線のそれぞれは、径方向に沿った側面を有し、
前記複数の第1アルミニウム素線は、周方向に互いに前記側面で接する請求項1〜7のいずれか1項に記載の送電線。 - 複数の心線を形成する工程と、
複数のアルミニウム素線を形成する工程と、
前記複数の心線を有する鋼心部を形成する工程と、
前記鋼心部の外側に前記複数のアルミニウム素線を撚り合わせ、外部撚線部を形成する工程と、
を有する送電線の製造方法であって、
前記複数の心線を形成する工程は、
鋼線部の外周を被覆するように、0.3質量%以上1.0質量%以下のマンガンを含有し、残部がアルミニウムおよび不可避不純物からなり、0.08mm以上の厚さを有する被覆部を形成する工程を有し、
該複数の心線を形成する工程では、
前記心線の引張強さを、1570MPa以上とし、
前記複数のアルミニウム素線を形成する工程では、
マグネシウムおよびシリコンを含有し、残部がアルミニウムおよび不可避不純物からなる前記アルミニウム素線を形成し、
前記アルミニウム素線の導電率を、52%IACS以上とし、
前記アルミニウム素線の引張強さを、324MPa超とし、
前記送電線が製造されたときに、
前記送電線の電気抵抗を、0.07Ω/km以下とし、
前記送電線の引張荷重を、450kN以上とする
送電線の製造方法。 - 前記アルミニウム素線を形成する工程は、
前記アルミニウム素線を伸線した後に、前記アルミニウム素線に対して、140℃以上160℃以下の温度で10時間以上15時間以下の条件で熱処理を行う時効工程を有する
請求項9に記載の送電線の製造方法。
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