JP2015220084A

JP2015220084A - 光ファイバ複合架空地線

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Publication number: JP2015220084A
Application number: JP2014102651A
Authority: JP
Inventors: 季志岩田; Kishi Iwata; 浅野　祐二; Yuji Asano; 祐二浅野
Original assignee: Viscas Corp
Current assignee: Viscas Corp
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2015-12-07
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: JP6609400B2

Abstract

【課題】ステンレスパイプの周囲にアルミニウム被覆を施したとしても、ステンレスパイプとアルミニウム被覆との間で異種金属接触腐食を生じさせないステンレスパイプを提供することを目的とする。【解決手段】光ファイバ１を収納するステンレスパイプ２ａにアルミニウム被覆２ｃを施し、アルミニウム被覆２ｃの外層素線に鋼線３を用いて、ステンレスパイプ２ａとアルミニウム被覆２ｃとの間に防食グリース２ｂを充填した。【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバを送電線の架空地線と組み合わせた光ファイバ複合架空地線に関する。

増加する電力需要に伴い、保守管理等の情報も益々複雑多岐にわたるようになり、光ファイバを送電線の架空地線と組み合わせ、送電線と通信線の機能を一体化した光ファイバ複合架空地線（ＯＰｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｏｖｅｒｈｅａｄＧｒｏｕｎｄＷｉｒｅ；ＯＰＧＷ）が開発され、従来から広く実用化されている。

ＯＰＧＷでは、光ファイバ（光ファイバユニット）を保護パイプであるアルミニウムパイプに収納するのが一般的である。しかしながら、アルミニウムパイプは経年により孔食が生じ、パイプの水密性が保たれなくなることがある。アルミニウムパイプ内部への雨水が侵入すると、進入した雨水の凍結による光ファイバの断裂といった問題が発生する。そのため、ＯＰＧＷの別の構造例として、アルミニウムパイプの代わりにステンレスパイプを用いることがある。一般的にステンレスはアルミニウムと比べ耐食性に優れることから、パイプにステンレスを用いることで腐食防止を図ったものである。しかし今度は、ステンレスパイプとステンレスパイプの周囲に撚り合わされるアルミニウム覆鋼線との間で異種金属接触腐食が発生し、かえってパイプの腐食が促進されるという問題があった。

そのため、ステンレスパイプと、ステンレスパイプの周囲に撚り線されるアルミニウム覆鋼線との間での異種金属接触腐食を防止するために、ステンレスパイプの周囲にアルミニウム被覆を施す方法が提案されている。この場合、アルミニウム被覆とアルミニウム覆鋼線との間での異種金属接触腐食は発生しない（例えば、特許文献１参照）。また、光ファイバを収納したアルミニウム被覆ステンレスパイプの外層素線には、アルミニウム覆鋼線を複数本撚り合わせた構造が一般的である。

実開平６−５０１６３号公報

しかしながら、ステンレスパイプの周囲にアルミニウム被覆を施す方法では、アルミニウム被覆に孔食が発生した場合、アルミニウム被覆と、ステンレスパイプとの僅かな間隙で毛細管現象による水分の浸入が起こり、アルミニウム被覆と、ステンレスパイプとの間で、異種金属接触腐食が発生するという問題がある。また、アルミニウム被覆ステンレスパイプの外層素線に、アルミニウム覆鋼線を複数本撚り合わせた構造では、雷撃に弱いという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ステンレスパイプの周囲にアルミニウム被覆を施したとしても、ステンレスパイプとアルミニウム被覆との間で異種金属接触腐食を生じさせないステンレスパイプを提供することを目的とする。また、アルミニウム被覆ステンレスパイプの外層に、大規模の雷撃にも耐えうる鋼線を用いた光ファイバ複合架空地線を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、光ファイバユニットと、前記光ファイバユニットを収納するステンレスパイプ部の最外表面にアルミニウム被覆部が設けられたアルミニウム被覆ステンレスパイプ部と、前記アルミニウム被覆ステンレスパイプ部の外層に配置された外層素線部とからなる光ファイバ複合架空地線であって、前記ステンレスパイプ部と前記アルミニウム被覆部との間にグリース層（例えば、ポリマーグリース層）を有することを特徴とする。
本発明では、仮にアルミニウム被覆に亀裂が入っても、グリース層の防食グリースがステンレスパイプへの水分侵入を防止できる。したがって、アルミニウム被覆と、ステンレスパイプとの間に水分が介在しないため、異種金属接触腐食を防止でき、アルミニウム被覆ステンレスパイプの耐食性を向上できる。

また、前記アルミニウム被覆ステンレスパイプ部と前記外層素線部を構成する各素線との間にグリースを有していてもよい。
この場合、グリース（例えば、防食グリース）の介在により、アルミニウム被覆と、亜鉛めっき鋼線との隙間に水分が浸入せず、アルミニウムと亜鉛めっきとによる異種金属接触腐食を防止でき、ステンレスパイプの耐食性を大幅に向上できる。

また、前記外層素線部を構成する各素線は亜鉛めっき鋼線であってもよい。
この架空地線が雷撃を受けると、亜鉛めっき鋼線に電流が流れる。亜鉛めっき鋼線は、鋼線と、鋼線の周囲に備えられた亜鉛めっきのいずれも導体であるため雷撃の電流がよく流れる。また、強い雷撃を受けて大電流が流れても、雷撃により鋼線に熱的なダメージが加わる前に、亜鉛めっきの亜鉛が主として蒸発して蒸発熱を奪うので、鋼線の破断等を回避できる。また、亜鉛めっきの被覆厚が厚ければ、亜鉛めっきの断熱作用により、鋼線がより破断しにくくなる。従って、亜鉛めっき鋼線を採用した場合、光ファイバ複合架空地線の耐雷性能を向上できる。
また、この場合において、前記グリースの基油がポリマー系合成油であってもよい。

本発明によれば、ステンレスパイプ部上のアルミニウム被覆部に孔食が生じても、防食グリースがステンレスパイプ部分への水分侵入を防止し、アルミニウム被覆部と、ステンレスパイプ部との間での異種金属接触腐食を防止できる。また、ステンレスパイプ部の外層に亜鉛めっき鋼線を用いた場合には、架空地線の耐雷撃性を向上できる。

光ファイバ複合架空地線の一実施形態を示す断面図である。防食グリース充填による異種金属接触腐食抑制を示す図である。光ファイバ複合架空地線の他の実施形態を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る架空地線の半径方向の断面図である。架空地線１０は、通信用の光ファイバ（光ファイバユニット）と、送電線の架空地線とを一体化した光ファイバ複合架空地線（ＯＰｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｏｖｅｒｈｅａｄＧｒｏｕｎｄＷｉｒｅ；ＯＰＧＷ）であり、架空送電線（不図示）を落雷から保護するために架空送電線の上方に架設される。

架空地線１０は、線状の光ファイバユニット１を備える。
光ファイバユニット１は、長手方向に垂直な断面が略円形のステンレス鋼管（不図示）の内部に、ルースに（緩く）複数本（２４本）の光ファイバ（不図示）を収納した構成となっている。各々の光ファイバは、ガラスや合成樹脂からなる通信用の光ファイバであって、樹脂製の被覆層で覆われている。ステンレス鋼管内には、ステンレス鋼管の内壁と光ファイバとの間の隙間を埋めるジェリーコンパウンド（不図示）が充填されていてもよい。ジェリーコンパウンドは、防水性及び応力緩和特性に優れた、例えば、シリコーン系樹脂やポリブデン系樹脂が用いられる。光ファイバユニット１は、アルミニウム被覆ステンレスパイプ部２の内部に収納される。アルミニウム被覆ステンレスパイプ部２の外周には外層素線部３として例えば亜鉛めっき鋼線５、５…が配置されている。

第１の実施の形態に係るアルミニウム被覆ステンレスパイプ部２は、５．０ｍｍの外径を備えている。アルミニウム被覆ステンレスパイプ部２は、汎用ステンレス鋼などからなるステンレスパイプ部２ａと、グリース層（ポリマーグリース層）２ｂと、最外表面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム被覆部２ｃと、を備えている。ステンレスパイプ部２ａの厚さは、強度と耐食性の観点から、０．２〜０．４ｍｍが好適である。また、アルミニウム被覆部２ｃの厚さは、厚ければ厚いほどよいが、コストや製造性などを考慮すると、０．２〜１．０ｍｍが好適である。

グリース層２ｂは、例えば防食グリースからなる。防食グリースは、通常、基油（ベースオイル）、増ちょう剤、各種添加剤から構成されている。基油は、金属表面に遮水性の被膜を構成し、腐食因子が金属の表面と接触するのを防止する。増ちょう剤を用いることで、基油の粘性を高め、グリース中の基油を保持できる。添加剤は、グリースの性能を向上させるために用いられる。添加剤としては、酸化防止剤、防錆剤、増粘剤などがあり、使用するグリースに応じて好適な添加剤を選択できる。ポリマーグリースとしては、例えば、基油が、主成分として、４０℃における動粘度が３０〜５００００ｍｍ²／ｓ、１００℃における動粘度が２０〜１０００ｍｍ²／ｓであるポリブデンと、グリースの滴点が２２０℃以上となる増ちょう剤と、酸化防止剤とを、質量比で１００対５〜５０対０．０１〜１０の比率で配合したものを選択できる。ポリマーグリースの基油としては、ポリブデンを主成分とするものであれば、鉱油（ナフテン系、パラフィン系）、合成油など、他の油を５０重量％未満混合したものを用いることができる。望ましくは、ポリブデンを８０％以上含有するものがよく、さらに、ポリブデンを９５％以上含有するものであれば、より好ましい。

増ちょう剤としては、金属複合のせっけん、有機化ベントナイトやシリカゲルなどの無機系増ちょう剤、ポリウレアなどのウレア化合物、ポリテトラフルオロエチレンなどの高分子増ちょう剤などのうちの１種又は２種以上の混合物を選択できる。上述の増ちょう剤は、いずれも、耐熱性、耐水性に優れる。また、粘度も高い。そのため、チクソトロピー（揺変性）の高いグリースを得ることができる。酸化防止剤としては、フェノール系、アミン系、リン系などのものを用いることができる。特に、フェノール系、アミン系が望ましい。また、必要に応じて、金属不活性化剤、例えば炭酸カルシウムなどの受酸剤、例えばカーボンなどの耐候剤、などの他の添加物を適当量配合してもよい。さらに、例えば、４０℃における動粘度が４０ｍｍ²／ｓ程度であるなど、基油の粘度が比較的低いものには、増粘剤を添加することができる。添加する増粘剤の量は、基油の質量１００に対して、増粘剤の質量５〜６０が望ましい。増粘剤としては、低温での柔軟性に優れるものが好適である。例えば、ポリイソブチレン、オレフィンコポリマー、ポリメタクリレート、石油系ロジン等の石油系樹脂などを選択できる。

外層素線部３を構成する各素線は、例えば亜鉛めっき鋼線５からなる。亜鉛めっき鋼線５は、例えば成形線であり、長手方向に垂直な断面が略楕円形の鋼線部５ａと、鋼線部５ａの周囲に備えられた亜鉛めっき部５ｂ、とからなる。鋼線部５ａは、等価外径３．６４ｍｍ、占積率９０％であり、亜鉛めっき部５ｂの厚さは、０．０５ｍｍで構成されている。亜鉛めっき鋼線５は、アルミニウム被覆ステンレスパイプ部２の外層に位置する外層素線部３として、６本が撚り合わせられた構造となっている。亜鉛めっき部５ｂの厚さは、耐食性と耐雷性を考慮すると、０．０５ｍｍ以上が望ましい。また、本実施の形態では、上述のアルミニウム被覆ステンレスパイプ部２と、亜鉛めっき鋼線５、５…と、の間に、上記グリース層２ｂを構成するグリースと同種のグリース２２ｂが充填されている。

本発明者らは、アルミニウム被覆ステンレスパイプ部２のアルミニウム被覆部２ｃに亀裂を生じさせて、塩水噴霧試験を行った。塩水噴霧試験では、所定濃度の塩水を噴霧し、２ヶ月経過後、４ヶ月経過後、及び６ヶ月経過後のステンレスパイプ部２ａの表面の孔食の深さを測定した。図２は、その試験結果を示したもので、横軸に経過時間、縦軸に孔食深さを示している。この塩水噴霧試験においては、「グリース層２ｂなし」の場合と、「グリース層２ｂあり」の場合とで、アルミニウム被覆ステンレスパイプ２への孔食深さ（異種金属接触腐食）の起こり方に違いが生じるかを確認した。

「グリース層２ｂなし」の場合には、アルミニウム被覆部２ｃの亀裂を通して、アルミニウム被覆２部ｃと、ステンレスパイプ部２ａとの間に水分が浸入し、アルミニウムとステンレスとの間で異種金属接触腐食が生じる。具体的には、図２に示すように、ステンレスパイプ部２ａに対し、２ヶ月経過時点で６μｍの孔食深さが発生した。また４ヶ月経過時点で１１μｍの孔食深さが発生し、６ヶ月経過時点で１８μｍの孔食深さが発生した。これに対し、「グリース層２ｂあり」の場合には、アルミニウム被覆２ｃの亀裂を通して水分が浸入しても、グリース層２ｂがステンレスパイプ部２ａへの水分侵入を防止できる。したがって、アルミニウム被覆部２ｃと、ステンレスパイプ部２ａとの間に水分が介在しないため、異種金属接触腐食を防止でき、アルミニウム被覆ステンレスパイプ部２の耐食性を向上できる。具体的には、図２に示すように、２ヶ月、４ヶ月、６ヶ月経過時点の何れにおいても、異種金属接触腐食による孔食は見られない。

第１の実施の形態では、ステンレスパイプ部２ａとアルミニウム被覆部２ｃとの間に、グリース層２ｂを備える構成を用いた。そのため、仮にアルミニウム被覆部２ｃに孔食を生じても、グリース層２ｂがステンレスパイプ部２ａへの水分浸入を防止できる。アルミニウム被覆部２ｃと、ステンレスパイプ部２ａとの間に水分が介入しないため、異種金属接触腐食を防止でき、アルミニウム被覆ステンレスパイプ部２の耐食性を大幅に向上できる。また、第１の実施の形態では、アルミニウム被覆部２ｃと、外層素線部３の亜鉛めっき鋼線５、５…との間にグリース２２ｂが充填されている。したがって、グリース２２ｂの介在により、アルミニウム被覆部２ｃと、亜鉛めっき鋼線５、５…との隙間に水分が浸入せず、アルミニウムと亜鉛めっきとによる異種金属接触腐食を防止でき、アルミニウム被覆ステンレスパイプ部２の耐食性を大幅に向上できる。

このように構成される架空地線１０が雷撃を受けると、亜鉛めっき鋼線５、５…に電流が流れる。亜鉛めっき鋼線５、５…は、鋼線部５ａと、鋼線部５ａの周囲に備えられた亜鉛めっき部５ｂのいずれも導体であるため雷撃の電流がよく流れる。また、強い雷撃を受けて大電流が流れても、雷撃により鋼線部５ａに熱的なダメージが加わる前に、亜鉛めっき部５ｂの亜鉛が主として蒸発して蒸発熱を奪うので、鋼線部５ａの破断等を回避できる。また、亜鉛めっき部５ｂの被覆厚が厚ければ、亜鉛めっき部５ｂの断熱作用により、鋼線部５ａがより破断しにくくなる。従って、亜鉛めっき鋼線５、５…を採用したことにより、光ファイバ複合架空地線１０の耐雷性能を向上できる。

また、架空地線１０は、光ファイバユニット１を収容する管として強度が高いステンレスパイプ部２ａを用いている。このため、例えばアルミニウムパイプに光ファイバユニット１を収容する構成と比べ、ステンレスパイプ部２ａの外径を小さくすることができる。例えば、ステンレスパイプ部２ａの外径が３．５ｍｍである場合、ステンレスパイプ部２ａの肉厚を０．２〜０．４ｍｍにすると、十分な強度が得られる。ステンレスパイプ部２ａが細い分、亜鉛めっき鋼線５、５…のサイズを大きくできるから、架空地線１０の外径を増すことなく、亜鉛めっき鋼線５、５…のサイズを大きくできる。
このように、架空地線１０の外径を増大させないことから、架空地線１０に作用する風圧荷重が増加しないため、架空地線１０を支持する鉄塔を大型にする必要が無いという利点がある。また、亜鉛めっき鋼線５、５…のサイズを大きくすれば、架空地線１０の外周面を緩やかな曲面にすることができるので、架空地線１０の表面からのコロナ放電を抑制できる。また、亜鉛めっき部５ｂは、自然に溶け込むような色相を有するため、鉄塔に架空地線１０を設けた状態の美観もよい。

本発明者らは、第１の実施の形態の架空地線１０の耐雷性能について検討を行った。架空地線１０の耐雷性能の評価は、アーク放電試験により行った。このアーク放電試験では、架空地線１０に直流アーク放電を行い、溶損によって亜鉛めっき鋼線５、５…の破断が発生したときの電気量を調べた。本実施形態の架空地線１０は、アーク放電試験の電気量が３００クーロンを超えた場合であっても亜鉛めっき鋼線５、５…の破断は生じなかった。一般に、夏季に発生する負極性の落雷の最大電荷量は、約２００クーロンと想定される。従って、架空地線の耐雷性能としては、アーク放電試験において２００クーロンの電気量に耐え、鋼線に破断を生じないことが一つの目安となる。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る架空地線１１０の地線長手方向に垂直な断面図である。図３において、図１と同一部分については、同一符号を付して説明を省略する。第１の実施の形態では、外層素線である亜鉛めっき鋼線５、５…が断面略楕円形状の成形線で形成されているが、第２の実施の形態では、外層素線部４を構成する亜鉛めっき鋼線６、６…が断面円形状の丸線で形成されている。詳述すると、亜鉛めっき鋼線６、６…は、断面円形状の鋼線部６ａと、鋼線部６ａの周囲に備えられた亜鉛めっき部６ｂ、とからなる。鋼線部６ａは、等価外径３．６４ｍｍ、占積率９０％であり、亜鉛めっき部６ｂの厚さは、０．０５ｍｍで構成されている。亜鉛めっき鋼線６は、アルミニウム被覆ステンレスパイプ部２の外層素線として、９本が撚り合わせられた構造となっている。亜鉛めっき部６ｂの厚さは、耐食性と耐雷性を考慮すると、０．０５ｍｍ以上が望ましい。また、第２の実施の形態では、上述のアルミニウム被覆ステンレスパイプ部２と、亜鉛めっき鋼線６、６…と、の間に、第１の実施の形態と同様に、グリース層２ｂを構成するグリースと同種のグリース２２ｂが充填されている。第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。あくまでも本発明の一実施の態様を例示するものであるから、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更、及び応用が可能である。上記実施の形態では、亜鉛めっき部５ｂ、６ｂは、電気めっきにより形成されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。亜鉛めっき５ｂ、６ｂは、溶射、溶融めっき、化学めっき、浸透めっき、及び、蒸着等のいずれの方法によって形成されても良く、或いは、押し出し等の機械的な方法により形成されてもよい。上記実施の形態では、外層素線として亜鉛めっき鋼線を用いたが、亜鉛めっき鋼線に限定されず、例えば、アルミニウム覆鋼線であってもよい。

また、上記本実施の形態では、防食グリースとしてポリマーグリースを用いたが、一般に防食グリースとして機能するものであれば、ポリマー系のグリースでなくてもよい。本実施の形態で用いたポリマーグリースであれば、効果的にアルミニウム被覆ステンレスパイプ２の腐食を防止でき、耐食性に優れるため、より好ましい。

１光ファイバユニット
２アルミニウム被覆ステンレスパイプ部
２ａステンレスパイプ部
２ｂグリース層（ポリマーグリース層）
２ｃアルミニウム被覆部
２２ｂグリース（ポリマーグリース）
３、４外層素線部
５、６外層素線（亜鉛めっき鋼線）
５ａ、６ａ鋼線部
５ｂ、６ｂ亜鉛めっき部
１０架空地線

Claims

光ファイバユニットと、
前記光ファイバユニットを収納するステンレスパイプ部の最外表面にアルミニウム被覆部が設けられたアルミニウム被覆ステンレスパイプ部と、
前記アルミニウム被覆ステンレスパイプ部の外層に配置された外層素線部とからなる光ファイバ複合架空地線であって、
前記ステンレスパイプ部と前記アルミニウム被覆部との間にグリース層を有することを特徴とする光ファイバ複合架空地線。
前記アルミニウム被覆ステンレスパイプ部と前記外層素線部を構成する各素線との間にグリースを有する、請求項１に項記載の光ファイバ複合架空地線。
前記外層素線部を構成する各素線が亜鉛めっき鋼線である請求項１又は２記載の光ファイバ複合架空地線。
前記グリースの基油がポリマー系合成油である請求項１から３の何れか１項に記載の光ファイバ複合架空地線。