JPS6037606A - 送電線用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 不発８Ａは軽量、高強度な導電材料に係わり、特に長径
間に好適な送電線用材料に関する。

〔発明の背景〕

高圧送１Ｆ１１用材料として鋼心アルミニウムより線（
ＡＣｔＳ凡）が広く用いられている。純アルミニウム線
の導電率は６２チｌＡＣ３であり、比重は２．７１と小
さいが、引張強さが１５　ｋｇ／ｍｍ”　Ｌｋ　ｇ　７
ｍ　ｍ　”以上の鋼線が心線に使われている。しかしな
がら鋼線の比重は７．９と太きいため鋼心アルミニウム
より線のみかけの比重は４．０〜５．０前後と大きくな
り、純アルミニウムの軽量性を十分発揮することができ
ない。また、熱膨張率も約２０．０　Ｘ　１０”／’Ｃ
と大きく、長径間を張る場合、季節による温度差のため
に、たるみを十分もたせなければならず、電線の長さの
増大をきたし不都合があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、軽量、尚強度な送電線材料で、しかも
熱膨張率が小さく、長径間に適した送電線材料を提供す
ることにある、。

〔発明の概要〕

送電線材料の構造は鋼心アルミニウムが主流であるが、
従来技術で述べたように鋼心の比重が大きく、また熱膨
張率も大きいため、長径間の送電線としては不都合であ
る。純アルミニウムの持つ導電率と軽量性を損わずに高
強度、低熱膨張の材料？得るには、鋼心のかわりに軽量
で高強度な長繊維音用いればよい。このような繊維とし
ては、炭素繊維、ＳＩＣ繊維、芳香族系繊維、アルミナ
繊維、シリカ及びガラス繊維がよい。表１にこれら連続
繊維の比重、引張強度、熱膨張率全ボした。

鋼心の引張度ｉｊ：　１２５　ｋ　ｇ／ｍｒｎ２．比重
約１／４と小さく更に、引張強度は鋼線に比べ約２倍あ
る。

このため、これらの長繊維を芯線として送電線を製造す
れば、同じ電流容量、同じ引張強さを持つもので、心線
の重さが約１／８ですむことになる。

また、熱膨張率も鋼の１１　ｘ　１０’−’／ｃＫ比べ
ると、１／２あるいはそｉ以下と小きく、送電勝にした
場合、たるみを小さくできる。このように上述の連続長
繊維は、軽量、高強度、低熱膨張の点から、従来の鋼心
よりも強化繊維として優れている。

炭素繊維、ＳｉＣ繊維、芳香族繊維などの連続繊維は、
数千本の単繊維が一つの束になっている。

これらの連続繊維とＡ４とを複合して送電線とするため
の構成を第１図の（ａ）〜（ｅ）に示す。

構造（ａ）は裸の連続繊維束をより線とし、その上にＡ
４線をより合わせたものである。裸の連続繊維は強度を
、またＡｔは電気伝導を担っており、軽量、高強度の送
電線材料となる。

構造（ｂ）は、裸の連続繊維の表面上に電気伝導度の良
いＡＡｋ被覆し、この人ｔを被覆した繊維束をより合わ
せ、同心より線としたものでろる。この構造は（ａ）　
ｍ造のものに比べ繊維１本１本にＡＡ金被覆するので製
造コストはかかるが、Ａｔと連続繊維の界面が露出して
いないので、雨等の腐食に対して強いものとなる。

構造（Ｃ）は、裸の連続繊維をよりｉとし、その上ＩＦ
　Ｊ＆　疎ｅ　；ｔ　／ｌ）白ＩＡＡ　／　シ久稙躊市
ｆ之１＃Ｊｍｌ＋ΔＩ被覆繊維束全より合わせたもので
ある。この場合Ａｔは各単繊維１本１本に被覆されてい
ても良いし、繊維束の外表面だけに被覆されていても良
い。

このような構造にすることによって強度が高められる。

すなわち、（Ｃ）構造は（ａ）構造の外周部のＡｔ線を
Ａｔ一連続繊維の複合体にしたもので、（ａ）構造のも
のより、外周部の繊維の分だけ強度が増加する。このた
め長径間の送電線に適している。

構造（ｄ）は、裸の連続繊維表面にＡＡを被覆］−たｋ
ｔ被覆連続繊維束をより合わせ、その上に更にＡｊａ線
をより合わせたものである。これｉｄ　（ｆｌ）構造の
内部の裸の繊維束部分２をｉｔ一連続繊維複合体にした
ものである。　（ａ）構造より眠気伝導特性を良くした
構造である。

構造（ｅ）は、（ｄ）構造の外周部１と内部３の繊維を
まぜよりにしたものである。

炭素繊維、ＳＩＣ繊維、芳香族繊維などの連続繊維とＡ
Ａとを複合して送′−線とするには、以上述べた５つの
構造がある。これらは大別すると、Ａｔ線と裸の連続繊
維束を原料としてよ、り線に丁るもの（構造（ａ））と
、裸の連続繊維にＡｔｋ被榎したＡｔ被覆連続繊維を用
いるものの２通りある、。

前者のものは単に裸の連続繊維とＡｔ線と全同心より線
とすればよいのであるが、後者は、裸の連続繊維にＡｔ
を被覆する必要がある。

連続繊維表面にＡｔを被覆した繊維を作るには、ｃｖｐ
、イオンプンーテイング、スパフタリング等の乾式めっ
き法により連続的にＡｔｅ被覆することができる。

以上の方法により従来の鋼心アルミニウムより線の鋼心
を、炭素繊維、ＳｉＣ繊維、芳香族系繊維等に変更する
ことで、従来技術では達成できなかった軽知、高強度、
低熱膨張なる性質を廟する送電線材料が得られるのであ
る。。

〔発明の実施例〕

以下本発明の詳細な説明する。

実施例１ 直径約７μｍ、１２，０００本の連続炭素繊維束を４０
本、より込み率０．５％で同心より線とし、更にその周
囲に線径２　ｍ’ｍのアルミニウム線２６本會用いて、
より込み率２．７チで同心より線とし表２の構造（ａ）
のものを！！遺したｕＡＡの断面積は約８２　ｒｎｍ”
、　Ｃ繊維の断面積は約１９ｍｍ”でめった。

製造した４０本の連続炭素繊維束を含む材料の引張強度
を測定すると、３５　ｋｇ／ｍｍ２あった。

現用の鋼心アルミニウムより線８１ｍｍ２（Ａｃｔ（。

８］、ｍｍＪのアルミニウムの断面積は８３．１０　ｍ
ｍ２と本実施例で製造したものとほぼ同じである。この
ときの引張強度は３４．６　ｋ　ｇ　／ｒｎｍ’以」二
”′ｃ６す、現行の鋼心アルミニウム線と引張強さは同
等で、更に、Ａｔの断面積もほぼ等しいことから電気伝
導特性もほぼ同等であることがわかる。

このときの鋼心の断面積はｌ　３．９　ｍｍ２であるが
、炭素繊維の場合は１９．２　ｍｍ２となり、鋼線に比
べ太くなる。これは、送電線にすると、コロナ特性が改
善さ几有利となる。

このときの重量ヲ測定すると、１ｋｍ当り従来材は３３
５ｋｇ／ｋｍであるのに対して、本材料−１２５６ｋｇ
／ｋｍと約７６％の重ｉＫなった３、また熱膨張率を測
定すると１２．５　ｘ　１０−’／℃となり、従来材の
約２０Ｘ１０−７℃に比べ熱膨張は半分程度になってい
るζがわかる。これは、送電線にして長径間？張る場合
にはたるみを少なくでき有利である。

更に、この材料に′直流を流し温度上昇と電流値との関
係を調べた。３００Ａを流すと８５℃。

３５０Ａで９５℃となった。

最高許容温度な１００℃、連続使用温度ヲ９０℃とする
と、この１３１　ｍｍ２の送′妊線の屯流容窒は３２５
Ａ程度であり、現行のものとほぼ同じでめった。

実施例２ 直径約７μｍ、１２，０００本束になった炭素繊維束を
均一に並べＡＡｋ高周高周波励起イオングチィング法Ｖ
Ｃより付けた。装置内ｋ　１０−５Ｔｏｒ　ｒ以下まで
排気した後Ａｒガス？導入し、２　Ｘ　Ｉ　Ｑ−’ＴＯ
ｒｒ程度に装置内の圧力を保ち、高周波電界を印加し装
置全体にグロー放”［？ｆ−起こさせた。そして蒸発源
を加熱しＡｔを蒸発させこれと同時にＣ付けた。イオン
グレーテインク時間は約１ｏ分である。

イオンプレーテインクした材料を調べると厚さ約４．３
μｍのＡＡが炭素繊維上に均一に付着していた。このＡ
ｔ被覆した炭素繊維を１本の繊維束にした。この直径は
約１．５　ｍ　Ｉｎであった。これ全５０本作り、より
込み率２チで同心より糺ｊとした。

このときの引張強度は約３７ｋｇ／ｍｍ２であった。

比重は２．５で炭素含有量は約２０％のものが得られた
。このときのＡｔの断面積は約９４ｍｎ１２ありた。こ
れは、鋼心アルミニウム線のｇ　５　ｍｍ”　（−１−
なわちＡＣ８几９５ｍ１Ｔ１２）に相当し、このときの
引張強度は２９ｋｇ／ｍｍ２でめる。ＡＡの断面積が等
しいから電気伝導特性は等しく、引張強度は約１．３倍
になっている。また、このときの重さは、従来材では３
８３ｋｇ／ｋｍでめったのに対し、３０８ｋｇ／ｋｍと
なり約８０％の重重になっている。熱膨張率の値は実施
例１とほぼ同じｌｌＸ１０−’／℃であり従来材の２０
　Ｘ　１０−／’Ｃに比べ約以上−例として炭素繊維を
用いた場合について述べたが、全く同じ方法によって衣
１に示した他の繊維についてもＡｔ’ｉ被俊した電線憂
得ることができる。この場合にも、製造した送電線の性
質は、炭素繊維の場合と同様引張強さに優れ、比重が小
さく、ｐＩＡ＃張率も小さいものができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、鋼心アルミニウム線に比べ約２０％軽
量で、引張強さの大きな高圧送電線用ケーブルが得ら几
る。このため、本発明の゛電線を送′電線として使えば
約２０％軽量であることから、鉄塔の数を約２０チ減ら
丁ことかできる。更に、熱膨張率も従来の送゛−線に比
べ１／２程度小さいので、季節の気温変動による鉄塔に
かかる応力変動が小さくなるので、鉄塔の構造全簡単に
することもできる。また、従来の鋼心の代わりに、繊維
を用いるので送゛ｉｌＬ線がフンキシプルになる利点も
める。

更にこれら繊維を用いると直径が太くなるため導体表面
の′電位の傾きが低くなってコロナ損失が少なくなると
いった利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は送電線に用いる場合のＡｔと繊維の配列方法を
示した図である。 １・・・Ａｔ線、２・・・連続繊維束、３・・・Ａｔ被
覆連続竿１０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭素繊維、炭化けい素繊維等の軽量高強度繊維とＡ
   ｔ’、Ｃｕ　、Ａｇ等の高導電性金属またはその合金と
   を複合したこと全特徴とする送電線用材料。 ２、特許請求の範囲第１項において、繊維としては、炭
   素繊維、ＳＩＣ繊維、芳香族繊維、アルミナ繊維、シリ
   カ繊維、ガラス繊維を用いることを特徴とする送電線用
   材料。 ３、特許請求の範囲第２項において、軽量高強度な裸の
   連続繊維束をより線とし、その上にＡｔ線をより合わせ
   たことを特徴とする送電線用材料。 ４、特許請求の範囲第２項において、軽量高強度な裸の
   連続繊維の表面にＡｔ’に被覆し、このＡＡを被覆した
   繊維をより合わせ、より線としたことを特徴とする送電
   線用材料。 ５、特許請求の範囲第２項において、軽量高強度連続繊
   維束をより合わせたことを特徴とする送電線用材料。 ６、特許請求の範囲第２項において、軽量高強度な裸の
   連続繊維表面にＡｔｋ被覆したＡ４被覆連続繊維束全よ
   り合わせ、更にその上にＡｔ線をより合わせたことを特
   徴とする送電線用材料。 ７、特許請求の範囲第２項において、軽量高強度な裸の
   連続繊維表面に１．全被覆したＡｔ被覆連続繊維束と、
   Ａｔ線とをまぜよりにしたことｒ特徴とする送電線用材
   料。