JP3237756B2 - 耐雷性アルミニウム又はアルミニウム合金被覆鋼線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は架空送電線又は光ファイバ入り架空地線等の
架空線用の耐雷性素線として好適の耐雷性アルミニウム
又はアルミニウム合金被覆鋼線に関し、特に、落雷時の
アーク熱による溶断を防止して耐雷性を向上させた耐雷
性アルミニウム又はアルミニウム合金被覆鋼線に関す
る。

［従来の技術］ 従来、架空送電線又は架空地線等の架空線において
は、光ファイバ線等の周囲に耐雷性を有する素線を撚り
合わせて構成されている。この耐雷性素線としては、鋼
線を芯材として、その周囲にアルミニウム又はアルミニ
ウム合金を被覆したアルミニウム又はアルミニウム合金
被覆鋼線等がある。架空線には落雷が発生しやすく、こ
のため、外周部に耐雷性素線を配置してある。しかしな
がら、特に夏季雷に比して継続時間が長くて電荷量が大
きい冬季雷を受けた場合は、アークの衝撃力により素線
が断線し、又はそのアーク熱により素線が溶断する溶断
事故が発生しやすい。このような架空線用の素線の溶断
事故は、特に北陸地方の山岳地域において頻繁に発生す
る。そして、極端な場合には、架空線の張り替えを余儀
なくされる場合がある。特に、光ファイバ入り架空地線
（OPGW）を張り替える場合には、光ファイバが高価であ
るため張り替えコストが著しく高くなってしまうという
欠点がある。そこで、落雷時のアークの衝撃力及びその
電流による溶断を防止して耐雷性を向上させるために、
第10図（ａ）に示すように、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金からなる芯材11aの周面上にステンレス鋼又はF
e−Ni合金等の高融点材料からなる被覆材12を被覆した
素線が提案されている。また、第10図（ｂ）に示すよう
に、強度負担部となる芯材11bを鋼で構成し、その周囲
に熱伝導性が良い銅等からなる被覆材12bを被覆した素
線は、耐アーク試験において大電荷量の電流を通電して
も溶断することがなく、耐雷性が優れたものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したように耐雷性を向上させた従
来の架空線用の素線には、以下に示すような問題点があ
る。

先ず、Al又はAl合金の芯材11aの表面上に高融点材料
からなる被覆材12aを設けたものは、表層の被覆材12aは
溶損しにくいものの、内部のAl又はAl合金が溶融しやす
いため、架空線用の素線として実用的ではない。また、
この場合、架線の取付具を構成するAl又はAl合金と被覆
材12aを構成する鋼等との間で接触腐食が発生しやす
い。

一方、芯材11bの周囲に熱伝導性が良い銅等からなる
被覆材12bを設けたものは、アルミニウム等からなる取
付具と接触すると腐食する虞があるため、従来の電線部
品に適用することが困難である。また、CuはAlに比して
重いため、架空線用の素線として好ましくない。

本発明はかかる問題点に鏡みてなされたものであっ
て、接触腐食が防止され、架空線用の素線として十分な
強度を有すると共に、落雷時のアーク熱による溶断を防
止して耐雷性を向上させることができる耐雷性アルミニ
ウム又はアルミニウム合金被覆鋼線を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る耐雷性アルミニウム又はアルミニウム合
金被覆鋼線は、鋼からなる芯材と、この芯材の周囲に被
覆形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金からな
る被覆材とから構成され大弧面を有する扁平形状の非円
形の断面形状を有するアルミニウム又はアルミニウム合
金被覆鋼線において、前記芯材は前記被覆材中に偏心し
て配置され、前記被覆材の厚肉部は厚さが1.6mm以上で
あり、前記被覆材は前記厚肉部が大弧面側となる形状を
有することを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、鋼からなる芯材はアルミニウム又
はアルミニウム合金からなる被覆材内に偏心して配置さ
れている。このため、被覆材には局部的に厚肉部が存在
し、この厚肉部は厚さが1.6mm以上で落雷時の溶損代と
なっている。このため、本発明に係るアルミニウム又は
アルミニウム合金被覆鋼線は前記溶損代部分にアークを
受けても、前記溶損代におけるアルミニウムの溶融潜熱
が大きいため前記芯材の温度上昇を抑制することがで
き、落雷時のアーク熱による溶断を防止することができ
る。また、鋼からなる芯材を偏心させて配置することに
より前記被覆材の前記溶損代を形成するため、アルミニ
ウム又はアルミニウム被覆鋼線の全断面積中における前
記芯材の断面積率を高めることができ、架空線用の素線
として十分な強度を得ることができる。例えば、直径が
4.2mmのアルミニウム被覆鋼線について、アーク熱によ
る溶断を防止するための溶損代としてアルミニウムの厚
さを例えば1.5mm確保しようとする場合、第７図（ａ）
に示すように、芯材５を偏心させることにより被覆材６
の溶損代の厚さを1.5mmとし、この溶損代の反対側の部
分の被覆材６の厚さを0.2mmとすれば、芯材５の直径は
2.5mmにすることができる。この場合、被覆材６の断面
積率は64.6％となり、このアルミニウム被覆鋼線の強度
は70kg f/mm²となって、十分な強度を得ることができ
る。しかしながら、第７図（ｂ）に示すように、芯材5a
を全く偏心させない場合、1.5mm確保しようとすると、
芯材5aの直径は必然的に1.2mmになる。この場合、被覆
材6aの断面積率は91.8％となり、このアルミニウム被覆
鋼線の強度は27kg f/mm²となってしまい、実用的な強度
を得られない。なお、上述の説明は、溶損代が1.5mm、
断面形状が円形の場合についてのものであるが、本発明
のように溶損代が1.6mm以上で、断面が非円形の場合で
も偏心の効果は同様である。

従って、本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム
合金被覆鋼線は、架空線用の素線として十分な強度を有
すると共に、落雷時のアーク熱による溶断を防止して耐
雷性を向上させることができる。

また、このように構成されるアルミニウム又はアルミ
ニウム合金被覆鋼線を架空線用の素線として使用する場
合は、例えば光ファイバケーブルの周囲に複数本のアル
ミニウム又はアルミニウム合金被覆鋼線を撚り合せて撚
線とする。この場合、上述した被覆材の溶損代に優先的
に被雷させるために、前記被覆材の前記溶損代が外側に
露出するようにしてアルミニウム又はアルミニウム合金
被覆鋼線を撚り合せる必要がある。このため、素線の捻
れを防止するために、被覆材の断面形状を扇形等の非円
形にし、この被覆材の芯材より大弧面側部分の厚さを1.
6mm以上にして、これを溶損代にする。このようにした
場合、被覆材の小弧面側を光ファイバケーブル等に密着
させてアルミニウム又はアルミニウム合金被覆鋼線を撚
り合せることにより、被覆材の溶損代は常に外側に露出
するようにして配置される。

次に、被覆材の溶損代の厚さの限定理由について説明
する。

第８図は冬季雷の電荷量の累積頻度分布を示すグラフ
図（狛江研，電中研報告「日本海沿岸における冬季電性
状」,1989.1.23）であって、横軸が電荷量を示し、縦軸
が累積頻度を示す。この第８図に示すように、冬季雷の
約80％以上は電荷量が70クーロン以下のものである。一
方、第９図は70クーロンのアーク試験におけるアルミニ
ウム又はアルミニウム合金被覆鋼線の荷重残存率と溶損
代の厚さＨとの関係を示すグラフ図であって、横軸が厚
さＨを示し、縦軸が荷重残存率を示す。なお、このアー
ク試験においては、アルミニウム又はアルミニウム合金
被覆鋼線を所定の治具により固定し、電極から溶損代に
向けてアーク放電を行なった。また、荷電残存率とは、
アルミニウム又はアルミニウム合金被覆鋼線のアーク試
験前の引張荷重強度に対するアーク試験後の引張荷重強
度の割合（％）を示すものである。この第９図から明ら
かなように、落雷点と芯材との間の溶損代の厚さＨが1.
6mm未満であると、70クーロンのアーク熱により鋼から
なる芯材が変質して荷重残存率が低下してしまう。しか
しながら、溶損代の厚さＨが1.6mm以上であれば、70ク
ーロンのアーク熱により鋼からなる芯材が変質すること
はないので、荷重残存率は低下しない。このため、被覆
材の溶損代の厚さは1.6mm以上にする。これにより、本
発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金被覆鋼線
は、冬季雷の約80％以上を占める電荷量が70クーロン以
下の落雷に対して、耐雷性が極めて優れている。一方、
70クーロンを超える落雷は、架線が溶断してしまうよう
な大きなものであるので、落雷に対する対策をとること
によるコスト低減効果が少ない。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して
説明する。

第１図は本発明の実施例に係る偏心アルミニウム被覆
鋼線を示す断面図である。

第１図に示すように、鋼からなる芯材１（強度負担
部）の周囲はアルミニウムからなる被覆材２で被覆され
ている。この被覆材２及び芯材１は断面が略扇形をなし
ていて、芯材１は被覆材２の断面中央から小弧面側に偏
心して配置されている。そして、被覆材２は、大弧面側
部分の厚さＨが1.6mm以上になっており、この部分が溶
損代となる。

このように構成される偏心アルミニウム被覆鋼線にお
いては、被覆材２の大弧面側部分（溶損代）の表面にお
ける任意の落雷点と芯材１との間の厚さＨは1.6mm以上
と十分に厚く確保されている。このため、被覆材２の溶
損代の表面に落雷を受けても、アルミニウムの溶融潜熱
が大きいため芯材１の温度上昇を抑制することができ
る。即ち、被覆材２の落雷を受ける部分に十分な厚さの
溶損代を設けることにより、芯材１への落雷の影響を防
止することができる。しかしながら、第２図（ａ）に示
すように、被覆材2dの大弧面側の溶損代の厚さが1.6mm
未満であると、この被覆材2dの溶損代の表面に対してア
ーク試験を行なった場合、第２図（ｂ）に示すように、
その部分の被覆材2dが溶融し、アーク熱により芯材１の
材質が変化するため、架空線用の素線としての特性が低
下してしまう。

また、本実施例においては、芯材１を偏心させること
により被覆材２の溶損代を形成するため、被覆鋼線の全
断面積に占める芯材１の断面積率を高めることができ、
強度を高めることができる。

従って、本実施例に係る偏心アルミニウム被覆鋼線
は、架空線用の素線として十分な強度を有すると共に、
冬季雷の約80％以上を占める電荷量が70クーロン以下の
落雷を受けても、アーク熱による溶断を防止することが
でき、耐雷性を向上させることができる。

第３図（ａ）乃至（ｃ）は本発明の他の実施例に係る
偏心アルミニウム被覆鋼線を示す断面図である。本実施
例は被覆材２の断面形状が異なるものであるので、第１
図と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明
は省略する。なお、大弧面側を除く被覆材2c,2d,2eの厚
さはｈである。第３図（ａ）に示すように、被覆材2cは
大弧面側にてその全域が厚さｈより厚く、その全域が溶
損代となっている。また、第３図（ｂ）に示す被覆鋼線
は、被覆材2dの厚さが大弧面側の縁部から中央部にかけ
て徐々に厚くなり、この中央部に偏在して溶損代が設け
られている。更に、第３図（ｃ）に示す被覆鋼線におい
ては、被覆材2eは大弧面側の中央部を局部的に突出させ
ることにより溶損代が形成されている。このように、本
発明においては、被覆材の溶損代の厚さが1.6mm以上で
あれば、その溶損代の領域、特にその断面形状を限定す
るものではない。

しかしながら、第４図（ａ）に示す被覆材2fの溶損代
のように、局部的に厚さがＨ＝1.6mm以上に突起してい
るものの、この突起部以外の大弧面側の部分の厚さが1.
6mm未満である場合、アークがこの突起部に優先的に固
定されるということはない。このため、第４図（ｂ）に
示すように、被覆材2fの前記突起部以外の部分に電極４
を向けてアーク試験を行なうと、第４図（ｃ）に示すよ
うに、被覆材2fにおいて厚さが1.6mm未満の部分が溶融
して芯材１が露出し、アーク熱の影響により芯材１が変
質することにより、引張強さが低下してしまう。また、
この場合、芯材１は露出した部分から発錆し、腐食によ
って断線する虞がある。

次に、このように構成されるアルミニウム又はアルミ
ニウム合金被覆鋼線を光ファイバ入り架空地線（OPGW）
用の素線として使用する場合について説明する。

第５図及び第６図は耐雷性アルミニウム被覆鋼線の断
面形状の相違による効果を示す光ファイバ入り架空地線
を示す断面図である。

第５図に示す光ファイバ入り架空地線は、円形断面の
芯材５を断面形状が円形の被覆材６で被覆した偏心アル
ミニウム被覆鋼線を、光ファイバケーブル３の周囲に撚
り合せて構成されている。この場合、偏心アルミニウム
被覆鋼線は断面形状が円形であるため、撚り線時の捻れ
により溶損代が外側に露出しない場合がある。一方、第
６図に示すように、断面形状が扇形である偏心アルミニ
ウム被覆鋼線を使用した場合、被覆材２の小弧面側を光
ファイバケーブル３に密着させて偏心アルミニウム被覆
鋼線を撚り合せることにより、被覆材２はその大弧面側
部分の溶損代が常に外側に露出するようにして配置され
る。従って、この光ファイバ入り架空地線は被覆材２は
溶損代に優先的に被雷するため、落雷時にアーク熱によ
り溶断することはない。

なお、上記各実施例は被覆材がアルミニウムの場合に
ついてのものであるが、本発明は被覆材がアルミニウム
合金の場合でも同様の効果を奏する。また、芯材１の鋼
種も種々適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、鋼からなる芯材
と、この芯材の周囲に被覆形成されたアルミニウム又は
アルミニウム合金からなる被覆材とから構成されるアル
ミニウム又はアルミニウム合金被覆鋼線において、前記
被覆材は前記芯材を偏心させて配置することにより厚さ
が1.6mm以上の溶損代を設けたから、この溶損代にアー
クを受けても、このアルミニウム又はアルミニウム合金
の溶損代部分の溶融潜熱が大きいので前記芯材の温度上
昇を抑制することができ、落雷時のアーク熱による溶断
を防止することができる。また、芯材を偏心させて配置
することにより前記被覆材の前記溶損代を形成するた
め、前記芯材の断面積率を高めることができ、架空線用
の素線として十分な強度を得ることができる。

従って、本発明に係る耐雷性アルミニウム又はアルミ
ニウム合金被覆鋼線は、架空線用の素線として十分な強
度を有すると共に、落雷時のアーク熱による溶断を防止
して耐雷性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る偏心アルミニウム被覆鋼
線を示す断面図、第２図（ａ）及び（ｂ）はその比較例
を示す断面図、第３図（ａ）乃至（ｃ）は本発明の他の
実施例に係る偏心アルミニウム被覆鋼線を示す断面図、
第４図（ａ）乃至（ｃ）はその比較例を示す断面図、第
５図及び第６図は光ファイバ入り架空地線の断面形状の
影響を示す断面図、第７図（ａ）及び（ｂ）は偏心によ
る強度向上作用を示すアルミニウム又はアルミニウム合
金被覆鋼線の断面図、第８図は冬季雷の電荷量の累積頻
度分布を示すグラフ図、第９図はアルミニウム又はアル
ミニウム合金被覆鋼線の荷重残存率と溶損代の厚さＨと
の関係を示すグラフ図、第10図（ａ）及び（ｂ）は従来
の架空線用の素線を示す断面図である。 1,5,5a,11a,11b;芯材、2,2b,2c,2d,2e,2f,6,6a12a,12b;
被覆材、3;光ファイバケーブル、4;電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 一彌 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 西野 祥昌 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−610（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼からなる芯材と、この芯材の周囲に被覆
   形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金からなる
   被覆材とから構成され大弧面を有する扁平形状の非円形
   の断面形状を有するアルミニウム又はアルミニウム合金
   被覆鋼線において、前記芯材は前記被覆材中に偏心して
   配置され、前記被覆材の厚肉部は厚さが1.6mm以上であ
   り、前記被覆材は前記厚肉部が大弧面側となる形状を有
   することを特徴とする耐雷性アルミニウム又はアルミニ
   ウム合金被覆鋼線。
2. 【請求項２】前記扁平形状は、扇形であることを特徴と
   する請求項１に記載の耐雷性アルミニウム又はアルミニ
   ウム合金被覆鋼線。