JP2015122172A

JP2015122172A - 送電線

Info

Publication number: JP2015122172A
Application number: JP2013264639A
Authority: JP
Inventors: 宏一米澤; Koichi Yonezawa; 靖典小林; Yasunori Kobayashi
Original assignee: J Power Systems Corp
Current assignee: J Power Systems Corp
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-07-02

Abstract

【課題】抵抗を維持した状態で軽量化して弛度を小さくするとともに、曲げ剛性を向上させた送電線を提供する。
【解決手段】カーボンコンポジットを含むカーボン線、およびカーボン線と撚り合わせられ鉄およびニッケルを含む内部金属線を有する中心部と、中心部を覆うように撚り合わせられアルミニウムを含む外部金属線を有する外部撚線層と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、送電線に関する。

架空送電線に用いられる送電線としては、鋼芯アルミニウム撚線（ＡＣＳＲ：ＡｌｕｍｉｎｕｍＣｏｎｄｕｃｔｏｒＳｔｅｅｌＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄ）が知られている。一般に、ＡＣＳＲなどの送電線では、電流を増加させたとき、ジュール熱による送電線の温度の上昇にともなって、送電線が熱膨張することによって送電線の弛度が大きくなる。

そこで、近年では、既設の送電線路の容量を増大させるため、電流が増加し温度が高くなった際の弛度の増加を抑制した、いわゆる低弛度増容量電線を、ＡＣＳＲと置き換えることが行われている。低弛度増容量電線としては、日本では、インバーのみからなる中心部（鋼芯）を用いたインバー線、高強度鋼線を用いたギャップ電線、プレストレッチ電線が知られており、海外では、カーボンファイバーを樹脂で固めたカーボンコンポジットのみからなる中心部（カーボンコンポジットコア）を用いた送電線が実用化されている。

なかでも、カーボンコンポジットコアの比重は、インバーや高強度鋼線などの金属鋼芯の比重と比較して大幅に小さいことにより、カーボンコンポジットコアを用いた送電線は、重量をＡＣＳＲよりも軽くすることができ、またはＡＣＳＲと同等の重量でアルミニウムからなる外部撚線層の断面積を増やすことにより低抵抗化することができる利点を有する（例えば、特許文献１および２等）。

特開平４−３０８６１０号公報特開平４−８７２１２号公報 CTC GLOBAL, Engineering Transmission Lines with High Capacity Low Sag ACCC Conductors （CTC GLOBAL）

しかしながら、カーボンコンポジットコアを用いた送電線の曲げ剛性は、通常のＡＣＳＲの曲げ剛性に比較して小さく、且つカーボンコンポジットコアは軸方向の圧縮力に弱い性質を有する。このため、送電線の布設の際に発生した曲げ応力により、カーボンコンポジットコアが損傷する可能性がある。

本発明の目的は、抵抗を維持した状態で軽量化して弛度を小さくするとともに、曲げ剛性を向上させた送電線を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、
カーボンコンポジットを含むカーボン線、および前記カーボン線と撚り合わせられ鉄およびニッケルを含む内部金属線を有する中心部と、
前記中心部を覆うように撚り合わせられアルミニウムを含む外部金属線を有する外部撚線層と、
を有する
送電線が提供される。

本発明の第２の態様によれば、
前記内部金属線は、
鉄およびニッケルを含む芯部と、
前記芯部の外周に設けられアルミニウムを含む被覆部と、
を有する
第１の態様に記載の送電線が提供される。

本発明の第３の態様によれば、
前記中心部は、
中心に設けられる第１の前記カーボン線と、
前記第１のカーボン線の外周を覆うように設けられ、前記内部金属線と撚り合わせられる第２の前記カーボン線と、
を有し、
前記内部金属線は、前記第２のカーボン線と同じ数だけ設けられ、
前記第２のカーボン線および前記内部金属線は、前記中心部の周方向に沿って交互に配置される
第１または第２の態様に記載の送電線が提供される。

本発明の第４の態様によれば、
前記内部金属線の断面は、前記中心部の中心側から外周に向けて拡張される
第１〜第３の態様のいずれかに記載の送電線が提供される。

本発明の第５の態様によれば、
前記内部金属線の外周面は、前記中心部の中心を中心軸とする円柱の側面に相当する曲面を形成する
第１〜第４の態様のいずれかに記載の送電線が提供される。

本発明の第６の態様によれば、
前記外部金属線の断面は、前記中心部の中心側から外周に向けて拡張される
第１〜第５の態様のいずれかに記載の送電線が提供される。

本発明の第７の態様によれば、
前記外部金属線は、前記中心部の周方向の両側で径方向に沿って設けられる側面を有し、
前記外部金属線は、周方向に並んで複数設けられ、
前記複数の外部金属線は、互いにそれぞれの前記側面で接する
第６の態様に記載の送電線が提供される。

本発明の第８の態様によれば、
少なくとも１層の前記外部撚線層の内周面は、前記中心部の中心を中心軸とする円柱の側面に相当する曲面を形成する
第１〜第７の態様のいずれかに記載の送電線が提供される。

本発明の第９の態様によれば、
前記外部金属線は、ＩＥＣ６２００４に規定されるアルミニウム合金からなる
第１〜第８の態様のいずれかに記載の送電線が提供される。

本発明によれば、抵抗を維持した状態で軽量化して弛度を小さくするとともに、曲げ剛性を向上させた送電線が提供される。

本発明の第１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。本発明の第２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。本発明の第３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。本発明の第４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。実施例および比較例に係る送電線の温度に対する弛度を示す図である。

＜本発明の第１実施形態＞
（１）送電線の構造
本発明の第１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。

本実施形態に係る送電線１０は、架空電線として用いられ、いわゆる低弛度増容量電線であり、例えば、中心部１００と、中心部１００の周囲に設けられる外部撚線層３００と、を有する。以下、詳細を説明する。

（中心部）
図１に示されているように、送電線１０の中心には、中心部１００が設けられる。中心部１００は、カーボン線１２０と、カーボン線１２０と螺旋状に撚り合わせられる内部金属線２００と、を有する。

カーボン線１２０は、カーボンコンポジットを含む。「カーボンコンポジット」とは、複数本集合させたカーボンファイバー（炭素繊維）を樹脂で固めることにより形成される。なお、カーボンコンポジットの線膨張係数は、ＡＣＳＲに用いられるアルミニウム（Ａｌ）の線膨張係数（２３×１０^−６／Ｋ）や、亜鉛メッキ鋼の線膨張係数（１１．５×１０^−６／Ｋ）よりも低く、０．８×１０^−６／Ｋである。また、中心部１００が比重の小さいカーボン線１２０を有することにより、送電線１０が軽量化される。

内部金属線２００は、カーボン線１２０と螺旋状に撚り合わせられることによって、中心部１００全体としての曲げ剛性を高めるよう構成され、例えば、芯部２２０と、芯部２２０の外周に設けられる被覆部２４０と、を有する。

芯部２２０は、カーボン線１２０よりも曲げ剛性が高く、線膨張係数がカーボン線１２０の線膨張係数に近い材料により構成され、具体的には、鉄（Ｆｅ）およびニッケル（Ｎｉ）を含む。本実施形態では、芯部２２０は例えばインバー（組成比率Ｆｅ：Ｎｉ＝６３．５：３６．５）からなる。なお、インバーの線膨張係数は、１．２×１０^−６／Ｋである。

ここで、カーボン線と撚り合わせられる内部金属線の芯部の材料として、ＡＣＳＲの亜鉛メッキ鋼線を用いることが考えられる。しかしながら、その場合では、カーボン線および亜鉛メッキ鋼線の複合線膨張係数と、Ａｌを含む外部撚線層の線膨張係数との差が大きいことにより、所定の弛度特性が得られない可能性がある。また、送電線の温度が高温となった際に、カーボン線と亜鉛メッキ鋼線との線膨張係数差によって、送電線の張力が不均一となり、送電線の引張り強度が大幅に低下する可能性がある。また、カーボン線と亜鉛メッキ鋼線との線膨張係数差によって、中心部の撚り線形状が崩れてしまう可能性がある。したがって、本実施形態では、内部金属線２００の芯部２２０はインバーからなることが好ましい。

一方、被覆部２４０は、芯部２２０の外周を被覆することにより、芯部２２０と後述する外部撚線層３００との接触によって異種金属間で電池が形成されることによって外部撚線層３００が腐食することを抑制するよう構成され、具体的には、後述する外部金属線３２０と同じ材料からなり、例えばＡｌを含む。なお、本実施形態では、芯部２２０の断面は円形であり、被覆部２４０は芯部２２０の周囲に均一に被覆される。

なお、内部金属線２００の芯部２２０および被覆部２４０のそれぞれの断面積は任意に変更することができるが、例えば芯部２２０の断面積は、被覆部２４０の断面積よりも大きい。内部金属線２００の断面積を１００％としたとき、芯部２２０の断面積比率は、例えば６０％以上９０％以下であり、好ましくは、７５％である。

また、本実施形態では、中心部１００は、例えば、送電線１０の中心に設けられる第１のカーボン線１４０と、第１のカーボン線１４０の外周を覆うように設けられる第２のカーボン線１６０と、を有する。さらに、上記した内部金属線２００は、第２のカーボン線１６０とともに第１のカーボン線１４０の外周を覆うように設けられ、第１のカーボン線１４０を中心として第２のカーボン線１６０と螺旋状に撚り合わせられる。

また、内部金属線２００は、第２のカーボン線１６０と同じ数だけ設けられ、第２のカーボン線１６０および内部金属線２００は、中心部１００の周方向に沿って交互に配置される。ここでは、例えば、内部金属線２００は第２のカーボン線１６０と同じく３本設けられる。これにより、送電線１０の曲げ剛性は周方向に均一化される。

（外部撚線層）
送電線１０は、中心部１００の外周に接して設けられる外部撚線層３００を有する。外部撚線層３００は、中心部１００を覆うように撚り合わされる外部金属線３２０を有する。外部金属線３２０は複数設けられ、中心部１００の周方向に互いに接して配置される。なお、本実施形態では、全ての外部金属線３２０の断面は、例えば、円形である。

送電線１０には、外部撚線層３００は複数設けられ、例えば、送電線１０は、中心部１００の外周に接する第１の外部撚線層３００ａと、第１の外部撚線層３００ａの外側に設けられる第２の外部撚線層３００ｂと、を有する。例えば、第１の外部撚線層３００ａには、１０本の外部金属線３２０が撚り合わされ、第２の外部撚線層３００ｂには、１６本の外部金属線３２０が撚り合わされる。

外部金属線３２０は、耐熱性を有し、例えばＩＥＣ６２００４に規定されるアルミニウム合金からなる。このアルミニウム合金からなる金属線は、耐熱アルミニウム合金線（日本ではＴＡＬ、ＩＥＣ６２００４ではＡＴ１）や超耐熱アルミニウム合金線（日本ではＺＴＡＬ、ＩＥＣ６２００４ではＡＴ３）などと呼ばれる。これにより、送電線１０を高い温度範囲で使用することができ、送電線１０の電流容量を大きくすることができる。

以上のように、低弛度増容量電線である送電線１０が構成される。

送電線１０の具体的な寸法としては、例えばカーボン線１２０の直径は２ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、内部金属線２００の直径もカーボン線１２０の直径と同等であり、中心部１００の直径は６ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。内部金属線２００の被覆部２４０の厚さは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。また、外部金属線３２０の直径は２ｍｍ以上６ｍｍ以下である。送電線１０全体の直径は、１４ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。

また、例えば、送電線１０に適用される電圧は３０ｋＶ以上１０００ｋＶであり、送電線１０の許容電流は４００Ａ以上３０００Ａ以下である。

（２）送電線の製造方法
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、カーボンコンポジットを含む所定本数のカーボン線１２０を形成する。次に、インバーを含む芯部２２０を形成し、例えばコンフォーム法（連続押出し法）によって芯部２２０の外周にアルミニウムを含む被覆部２４０を形成する。これにより、所定本数の内部金属線２００を形成する。

次に、第１のカーボン線１４０を中心に配置し、第１のカーボン線１４０の外周を覆うように、第２のカーボン線１６０および内部金属線２００を撚り合わせる。このとき、第２のカーボン線１６０および内部金属線２００を、中心部１００の周方向に沿って交互に配置する。以上により、第１のカーボン線１４０、第２のカーボン線１６０および内部金属線２００を有する中心部１００を形成する。

次に、中心部１００を覆うように例えば上記したＴＡＬである外部金属線３２０を撚り合わせることにより、外部撚線層３００を形成する。このとき、中心部１００の外周に接するように第１の外部撚線層３００ａを形成し、第１の外部撚線層３００ａの外側に第２の外部撚線層３００ｂを形成する。

以上により、本実施形態に係る送電線１０が製造される。

（３）本実施形態に係る効果
本実施形態やその変形例によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、送電線１０の中心部１００は、カーボンコンポジットを含むカーボン線１２０と、カーボン線１２０と撚り合わせられＦｅおよびニッケルを含む内部金属線２００と、を有する。これにより、送電線の抵抗を維持した状態で送電線を軽量化して送電線の弛度を小さくするとともに、送電線の曲げ剛性を向上させることができる。

ここで、中心部（鋼芯）と外部撚線層が互いに線膨張係数の異なる材料により形成される送電線では、中心部および外部撚線層の線膨張係数の差に起因して、温度に対する送電線の弛度の傾きが変化しうる。この変曲点の温度を「遷移点温度」と呼ぶ。遷移点温度よりも高い温度において、温度上昇に対する弛度増加の傾きは、送電線の張力を担う中心部の伸びに依存して減少する。また、遷移点温度は、外部撚線層に対する中心部の断面積比率に依存して変動し、外部撚線層に対する中心部の断面積比率が高い方が、遷移点温度は低くなる傾向がある。

近年では、既設の送電線路の容量を増大させるため、電流が増加し温度が高くなった際の弛度の増加を抑制した、いわゆる低弛度増容量電線を、ＡＣＳＲと置き換えることが行われている。

低弛度増容量電線の一つとして知られるインバー線では、中心部に用いられるインバーの線膨張係数が亜鉛メッキ鋼の線膨張係数の１／３倍程度であることから、インバー線の弛度は、遷移点温度よりも高い温度において、ＡＣＳＲの弛度よりも小さくなる。インバー線がＡＣＳＲと置き換わるためには、さらに、インバー線の弛度がＡＣＳＲの最高使用温度９０℃のときの弛度よりも小さいことが望まれる。

なお、ＡＣＳＲの最高使用温度とは、外部金属線としてのアルミニウムの軟化特性で定められる。ＡＣＳＲは、布設の際に、破断荷重／最大想定張力で定義される安全率が２．５以上であることを満たすことが必要である。このため、アルミニウム線（外部金属線）の破断荷重の低下が初期値から１０％以内であれば、ＡＣＳＲとしての破断荷重が規格値以上となるとの考えに基づき、最高使用温度が９０℃として定められている。したがって、この温度範囲で、インバー線の弛度がＡＣＳＲの弛度よりも小さいことが望まれる。

これを実現するためには、インバー線の重量をＡＣＳＲの重量同等以下とするとともに、外部撚線層に対する中心部の断面積比率を高くすることによって遷移点温度を低くすることが考えられる。具体的には、例えばアルミニウムからなる外部撚線層の断面積を小さくすることにより、ＡＣＳＲと同等の重量を保持しながら相対的に中心部の断面積比率を増加させることが考えられる。しかしながら、この場合では、アルミニウムからなる外部撚線層の断面積が減少するため、送電線の抵抗が高くなる可能性がある。

一方、同じく低弛度増容量電線の一つとして知られるカーボンコンポジットコアを用いた送電線は、カーボンコンポジットコアを用いることによって、外部撚線層の断面積を小さくすることなく送電線の重量を軽量化し中心部の断面積比率を高くすることができる。これにより、送電線の弛度を小さくすることができる。しかしながら、カーボンコンポジットコアを用いた送電線の曲げ剛性は通常のＡＣＳＲの曲げ剛性に比較して小さく、且つカーボンコンポジットコアは軸方向の圧縮力に弱い性質を有する。このため、送電線の布設の際に発生した曲げ応力により、中心部が損傷する可能性がある。

これに対して、本実施形態によれば、中心部１００には、カーボンコンポジットを含むカーボン線１２０だけでなく、ＦｅおよびＮｉを含む内部金属線２００が介在する。これにより、中心部１００にカーボン線１２０が用いられることによって、既存のＡＳＣＲの外部撚線層と同じ構成を維持したまま送電線１０を軽量化して送電線の弛度を小さくすることができる。また、中心部１００内に内部金属線２００が介在することによって曲げ剛性を向上させることができる。また、ＦｅおよびＮｉを含む内部金属線２００によって、軸方向の圧縮力がカーボン線１２０に印加されることを抑制することができる。このようにして、本実施形態によれば、送電線の抵抗を維持した状態で送電線を軽量化して送電線の弛度を小さくするとともに、送電線の曲げ剛性を向上させることができる。

（ｂ）本実施形態によれば、中心部１００内に内部金属線２００が介在することによって、送電線１０に軸方向に垂直な方向からの応力が加わったときにおける座屈までの許容変位量を大きくすることができる。

ここで、カーボンコンポジットコアを用いた送電線では、布設する際にドラムスタンドおよび延線車の間で張力の緩みが発生したとき、ドラム内で送電線の巻き状態に乱れが生じ、送電線が局所的に屈曲されうる。このため、カーボンコンポジットコアが損傷する可能性がある（非特許文献１参照）。

これに対して、本実施形態によれば、送電線１０の曲げ剛性が高く、座屈までの許容変位量が大きい。これにより、上記のようにドラム内で送電線の巻き状態に乱れが生じた場合であっても、送電線１０に座屈が生じることを抑制することができる。

（ｃ）本実施形態によれば、内部金属線２００は、ＦｅおよびＮｉを含む芯部２２０と、芯部２２０の外周に設けられＡｌを含む被覆部２４０と、を有する。内部金属線の芯部と外部撚線層とが接触した状態で水が介在した場合、異種金属間で電池が形成されることによって外部撚線層が腐食する可能性がある。そこで、芯部２２０がアルミニウムを含む被覆部２４０で被覆されることにより、外部撚線層３００の外部金属線３２０が腐食することが抑制される。

（ｄ）本実施形態によれば、内部金属線２００は、中心の第１のカーボン線１２０の周囲に設けられる第２のカーボン線１４０と同じ数だけ設けられる。また、第２のカーボン線１４０および内部金属線２００は、中心部１００の周方向に沿って交互に配置される。すなわち、内部金属線２００は、送電線１０の軸方向から見て、第１のカーボン線１２０を中心として均等に分布する。これにより、送電線１０の曲げ剛性を周方向に均一化させることができる。言い換えれば、送電線１０に対して外部から応力が印加された際に、送電線１０において曲げ剛性の弱い特異点が生じることを抑制することができる。

＜本発明の第２実施形態＞
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１２の軸方向と直交する断面図である。

本実施形態は、内部金属線の構成が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる要素についてのみ説明し、第１実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。

（１）送電線の構造
図２に示されているように、中心部１０２の内部金属線２０２の断面は、中心部１０２の中心側から外周側に向けて拡張される。言い換えれば、内部金属線２０２の断面は、扇方形状に成形されている。

具体的には、内部金属線２０２の芯部２２２の断面は円形である一方で、内部金属線２０２の被覆部２４２の断面が中心部１０２の中心側から外周側に向けて拡張されている。

また、内部金属線２０２は、中心部１０２の周方向の両側で、送電線１０の径方向に沿って平坦な側面を有する。これにより、送電線１０に対して外部から応力が加わった際に、内部金属線２０２は第２のカーボン線１６２に対して点ではなく面で接する。

また、内部金属線２０２の中心部１０２の中心側の内周面は、第１のカーボン線１４２の外周面に沿った曲面である。一方で、内部金属線２０２の外周面は、中心部１０２の中心を中心軸とする円柱の側面に相当する曲面を形成する。

なお、本実施形態では、内部金属線２０２の断面積を１００％としたとき、被覆部２４２の断面積比率は、例えば３０％以上７０％以下であり、好ましくは、６２％である。

（２）本実施形態に係る効果
本実施形態やその変形例によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、中心部１０２の内部金属線２０２の断面は、中心部１０２の中心側から外周側に向けて拡張される。これにより、送電線１０に対して外部から応力が加わった際に、２本の第２のカーボン線１６２の間で内部金属線２０２が移動する（ずれる）ことが抑制される。また、送電線１０に対して外部から応力が加わった際に、第２のカーボン線１６２および内部金属線２０２の接点が増えることによって、第２のカーボン線１６２に加わる応力を緩和することができる。

（ｂ）本実施形態によれば、内部金属線２０２の外周面は、中心部１０２の中心を中心軸とする円柱の側面に相当する曲面を形成する。外部撚線層３００は中心部１０２に対して滑らかに接する。これにより、送電線１０に対して外部から応力が加わった際に中心部１０２に伝達する応力が均一化される。

＜本発明の第３実施形態＞
図３を用い、本発明の第３実施形態について説明する。図３は、本実施形態に係る送電線１４の軸方向と直交する断面図である。

本実施形態は、外部金属線の構成が第１および第２実施形態と異なる。以下、第１および第２実施形態と異なる要素についてのみ説明し、第１および第２実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。

（１）送電線の構造
図３に示されているように、外部撚線層３０４は複数設けられ、例えば、送電線１０は、中心部１０２の外周に接する第１の外部撚線層３０４ａと、第１の外部撚線層３０４ａの外側に設けられる第２の外部撚線層３０４ｂと、を有する。第１の外部撚線層３０４ａおよび第２の外部撚線層３０４ｂの少なくともいずれか一方の外部金属線３２４の断面は、中心部１０２の中心側から外周に向けて拡張される。本実施形態では、例えば第１の外部撚線層３０４ａにおける外部金属線３２４ａの断面が中心部１０２の中心側から外周に向けて拡張される。言い換えれば、外部金属線３２４ａの断面は、扇方形状に成形されている。

第１の外部撚線層３０４ａにおける外部金属線３２４ａは、中心部１０２の周方向の両側で、径方向に沿って設けられる側面を有する。外部金属線３２４ａは、周方向に並んで複数設けられ、複数の外部金属線３２４ａは互いにそれぞれの側面で接する。

少なくとも１層の外部撚線層３０４、例えば第１の外部撚線層３０４ａの内周面は、中心部１０２の中心を中心軸とする円柱の側面に相当する曲面を形成する。言い換えれば、第１の外部撚線層３０４ａの内周面は、中心部１０２の外周面に沿った曲面である。

（ａ）本実施形態によれば、外部金属線３２４の断面は、中心部１０２の中心側から外周に向けて拡張される。複数の外部金属線３２４は、互いにそれぞれの側面で接する。外部撚線層３０４の内側には、所定の直径を有した空間が形成され、送電線１０に対して外部から応力が加わった際にもその空間が維持される。これにより、中心部１０２のカーボン線１２０に加わる応力を緩和することができる。

（ｂ）本実施形態によれば、少なくとも１層の外部撚線層３０４、例えば第１の外部撚線層３０４ａの内周面は、中心部１０２の中心を中心軸とする円柱の側面に相当する曲面を形成する。外部撚線層３０４は中心部１０２に対して滑らかに接する。これにより、送電線１０に対して外部から応力が加わった際に中心部１０２に伝達する応力が均一化される。

＜本発明の第４実施形態＞
図４を用い、本発明の第４実施形態について説明する。図４は、本実施形態に係る送電線１６の軸方向と直交する断面図である。

本実施形態は、送電線を構成する各線の本数が第２実施形態と異なる。以下、第１および第２実施形態と異なる要素についてのみ説明し、第１および第２実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。

（１）送電線の構造
図４に示されているように、中心部１０６の第２のカーボン線１６６は、第１のカーボン線１４６の外周を覆うように４本設けられる。内部金属線２０２は第２のカーボン線１６６と同じく４本設けられる。なお、本実施形態では、第１のカーボン線１４６の直径は、第２のカーボン線１６６の直径および内部金属線２０２の直径よりも大きい。

また、外部撚線層３０６のうち、第１の外部撚線層３０６ａには、１２本の外部金属線３２６が撚り合わされ、第２の外部撚線層３０６ｂには、１８本の外部金属線３２６が撚り合わされる。

（２）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、送電線１６における各線の本数を調整することにより、外部撚線層３０６に対する中心部１０６の断面積比率、および中心部１０６内でのカーボン線１２０に対する内部金属線２０２の断面積比率を最適な比率に調整することができる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態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。

上述の実施形態では、内部金属線２００の芯部２２０はインバーからなる場合について説明したが、芯部におけるＦｅおよびＮｉの組成比率を調整してもよい。また、芯部はＦｅおよびＮｉ以外の元素を含んでいても良い。これにより、芯部の線膨張係数をインバーの線膨張係数よりもカーボン線の線膨張係数に近付けても良い。

また、上述の実施形態では、内部金属線２００の被覆部２４０はＡｌを含む場合について説明したが、被覆部はアルミニウム合金からなっていてもよい。

また、上述の実施形態では、内部金属線２０２の芯部２２２の断面は円形である場合について説明したが、内部金属線の芯部の断面は扇方形であってもよい。

また、上述の第２実施形態では、内部金属線２０２の側面は平坦である場合について説明したが、内部金属線の側面は、第２のカーボン線の外周に沿った曲面であってもよい。

また、上述の第３実施形態では、第１の外部撚線層３０４ａにおける外部金属線３２４ａの断面が扇方形状に成形されている場合について説明したが、第２の外部撚線層の外部金属線の断面が扇方形状に成形されていてもよい。または、第１の外部撚線層および第２の外部撚線層の両方の外部金属線の断面が扇方形状に成形されていてもよい。

次に、本発明に係る実施例について比較例と共に説明する。

（送電線の製造）
本発明の実施例１に係る送電線として、上記の第１実施形態に係る送電線１０に相当する送電線を製造した。具体的には、実施例１に係る送電線の中心部は、カーボンコンポジットからなり直径３．１ｍｍである第１のカーボン線と、直径３．１ｍｍである３本の第２のカーボン線と、第２のカーボン線と交互に撚り合わせられ直径３．１ｍｍである３本の内部金属線と、を有する。内部金属線は、インバーからなる芯部と、アルミニウムからなる被覆部と、を有する。なお、被覆部の断面は円形である。また、実施例１に係る送電線は、中心部の周囲にＴＡＬからなる外部金属線を１０本撚り合せた第１の外部撚線層と、第１の外部撚線層の外側にＴＡＬからなる外部金属線を１６本撚り合せた第２の外部撚線層と、を有する。なお、外部金属線の直径は、４．０ｍｍである。

一方、比較例１として、ＡＣＳＲの送電線を製造した。具体的には、比較例１に係る送電線の中心部は、亜鉛メッキ鋼からなり直径３．１ｍｍである７本の芯線を有する。また、比較例１に係る送電線は、中心部の周囲にＴＡＬからなり直径４．０ｍｍである２６本の外部金属線を有する。

また、比較例２および３として、２種類のインバー線を製造した。
比較例２に係るインバー線Ａは、直径が比較例１のＡＣＳＲの送電線の直径と等しくなるように構成されている。具体的には、比較例２に係るインバー線Ａの中心部は、インバーからなり直径３．１ｍｍである７本の芯線を有する。また、比較例２に係るインバー線Ａは、中心部の周囲にＴＡＬからなり直径４．０ｍｍである２６本の外部金属線を有する。

比較例３に係るインバー線Ｂは、外部撚線層の断面積を比較例２のインバー線Ａよりも小さくし、中心部の断面積を大きくすることにより、弛度が比較例１のＡＣＳＲよりも小さくなるように構成されている。具体的には、比較例３に係るインバー線Ｂの中心部は、インバーからなり直径４．０ｍｍである７本の芯線を有する。また、比較例２に係るインバー線Ａは、中心部の周囲にＴＡＬからなり直径３．５ｍｍである２６本の外部金属線を有する。

以下の表１は、上記した実施例、比較例１〜３に係る送電線の断面積、電気抵抗、および重量を示す。

（送電線温度−弛度特性）
図５は、実施例および比較例に係る送電線温度に対する弛度を示す図である。なお、図５の計測において、径間長を３５０ｍ、２０℃での緊張張力を２１．４４ｋＮとした。

図５に示されているように、比較例１のＡＣＳＲでは、送電線の温度が９０℃のときに、弛度が１２ｍ程度となる。

比較例２のインバー線Ａでは、遷移点温度が１２０℃であり、そのときの弛度は、比較例１のＡＣＳＲの送電線温度が９０℃のときの弛度よりも大きい。このため、インバー線Ａでは、比較例１のＡＣＳＲの送電線温度が９０℃のときの弛度よりも小さい温度範囲が狭く、中心部にインバーを用いたことによる低弛度化効果が十分に得られていない。

比較例３のインバー線Ｂでは、遷移点温度が約９０℃であり、そのときの弛度は、比較例１のＡＣＳＲの送電線温度が９０℃のときの弛度よりも小さい。比較例３のインバー線Ｂでは、送電線温度が約９０℃よりも高い範囲で、送電線温度に対する弛度の傾きが小さくなる。これにより、比較例３のインバー線Ｂでは、送電線温度が約２００℃までの弛度が、比較例１のＡＣＳＲの送電線温度が９０℃のときの弛度よりも小さい。すなわち、比較例３のインバー線Ｂを高温の範囲で使用することが可能である。

しかしながら、表１に示されているように、比較例３のインバー線Ｂでは、ＴＡＬからなる外部撚線層の断面積を比較例２のインバー線Ａの外部撚線層の断面積よりも減らしたため、比較例３のインバー線Ｂの電気抵抗は、比較例１のＡＣＳＲの電気抵抗の約１．２倍となっている。したがって、比較例３のインバー線Ｂを用いた場合では、抵抗上昇による送電ロスが増加してしまう。

一方、図５に示されているように、本発明の実施例１の送電線の弛度は、低い温度領域から、比較例１〜３の送電線の弛度よりも小さい。表１に示されているように、実施例１の送電線の断面積が比較例１のＡＣＳＲの送電線の断面積と同じであるが、実施例１の送電線の重量は、比較例１のＡＣＳＲの送電線の重量よりも小さいからである。また、実施例１の送電線では、遷移点温度が比較例２のインバー線Ａの遷移温度と等しく、１２０℃であるが、実施例の送電線では、送電線温度が２１０℃までの弛度が、比較例１のＡＣＳＲの送電線温度が９０℃のときの弛度よりも小さくなっている。

このように、本発明によれば、送電線を軽量化させ、広い温度範囲に亘って送電線の弛度を小さくすることができる。

（３点曲げ試験）
次に、送電線の中心部のみからなる撚り線に対して３点曲げ試験を行った。
実施例２に係る中心部は、上記した実施例１と同様の構成を有し、カーボン線および内部金属線の直径が３．５ｍｍである点が実施例１と異なる。
比較例４に係る中心部は、カーボンコンポジットからなり直径３．５ｍｍである７本のカーボン線を有する。

以下の表２は、比較例４および実施例２に対して３点曲げ試験を行った結果を示す。表２における「直径」とは、中心部の最も外側の部分における直径のことを意味する。

表２に示されているように、比較例４の中心部では、変位量４．０ｍｍのときに座屈（折損）が生じ、そのときの曲げ応力は２００ＭＰａであった。
一方、実施例２の中心部では、変位量８．５ｍｍのときに座屈が生じ、そのときの曲げ応力は２８８ＭＰａであった。このように、実施例２では、比較例４に比べて、座屈発生時の変位量が約２倍以上となり、曲げ耐性が１．４倍に向上することが分かる。

以上のように、本発明によれば、ＡＣＳＲよりも低弛度、軽量、高強度を実現するとともに、曲げ剛性を向上させることができる送電線を提供することができる。

１０送電線
１００中心部
１２０カーボン線
１４０第１のカーボン線
１６０第２のカーボン線
２００内部金属線
２２０芯部
２４０被覆部
３００外部撚線層
３００ａ第１の外部撚線層
３００ｂ第２の外部撚線層
３２０外部金属線

Claims

カーボンコンポジットを含むカーボン線、および前記カーボン線と撚り合わせられ鉄およびニッケルを含む内部金属線を有する中心部と、
前記中心部を覆うように撚り合わせられアルミニウムを含む外部金属線を有する外部撚線層と、
を有する
ことを特徴とする送電線。
前記内部金属線は、
鉄およびニッケルを含む芯部と、
前記芯部の外周に設けられアルミニウムを含む被覆部と、
を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の送電線。
前記中心部は、
中心に設けられる第１の前記カーボン線と、
前記第１のカーボン線の外周を覆うように設けられ、前記内部金属線と撚り合わせられる第２の前記カーボン線と、
を有し、
前記内部金属線は、前記第２のカーボン線と同じ数だけ設けられ、
前記第２のカーボン線および前記内部金属線は、前記中心部の周方向に沿って交互に配置される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の送電線。
前記内部金属線の断面は、前記中心部の中心側から外周に向けて拡張される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の送電線。
前記内部金属線の外周面は、前記中心部の中心を中心軸とする円柱の側面に相当する曲面を形成する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の送電線。
前記外部金属線の断面は、前記中心部の中心側から外周に向けて拡張される
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の送電線。
前記外部金属線は、前記中心部の周方向の両側で径方向に沿って設けられる側面を有し、
前記外部金属線は、周方向に並んで複数設けられ、
前記複数の外部金属線は、互いにそれぞれの前記側面で接する
ことを特徴とする請求項６に記載の送電線。
少なくとも１層の前記外部撚線層の内周面は、前記中心部の中心を中心軸とする円柱の側面に相当する曲面を形成する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の送電線。
前記外部金属線は、ＩＥＣ６２００４に規定されるアルミニウム合金からなる
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の送電線。