JP6590507B2 - 光ファイバ複合架空地線 - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバ複合架空地線に関する。
架空送電線路において、落雷時の電流を大地に流し、雷撃から電力線を保護するために、例えば送電鉄塔の上部に、架空地線が布設される。近年では、架空地線に情報伝送線路としての役割も併せ持たせるように光ファイバを組み込んだ光ファイバ複合架空地線(OPGW:Optical fiber composite overhead ground wire、以下、OPGW)が開発されている(例えば、特許文献1)。
実開平6−68237号公報
従来の「OPGW60mm」と呼ばれるOPGWでは、雷撃時の電流を流すための素線が細く、素線の単位長さ当たりの溶融エネルギーが小さかったため、雷撃によって素線切れが生じる可能性があった。
本発明の目的は、外径を従来の光ファイバ複合架空地線と同等としつつ、耐雷性を向上させた光ファイバ複合架空地線を提供することである。
本発明の一態様によれば、
外径が10mm以上13mm以下である光ファイバ複合架空地線であって、
光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線を収容する金属管と、を有する光ユニット部と、
前記光ユニット部の外周を覆うように複数の素線が撚り合わされて設けられる素線層と、を有し、
前記光ユニット部の外径は、5.0mm未満であり、
前記複数の素線のそれぞれの外径は、3.2mm超である光ファイバ複合架空地線が提供される。
本発明によれば、外径を従来の光ファイバ複合架空地線と同等としつつ、耐雷性を向上させた光ファイバ複合架空地線が提供される。
本発明の一実施形態に係る光ファイバ複合架空地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おける直流アーク試験後の素線溶断特性を示す図である。 実施例および比較例における、直流アーク試験時の電荷量に対する直流アーク試験後の引張荷重を示す図である。 (a)は、図3の実施例の結果について横軸を対数表示した図であり、(b)は、図3の比較例の結果について横軸を対数表示した図である。 実施例における直流アーク試験前後の光伝送損失を示す図である。 比較例に係る光ファイバ複合架空地線の軸方向と直交する断面図である。
<発明者等の得た知見>
まず、図6を用い、比較例として、従来のOPGWについて説明する。図6は、比較例に係る光ファイバ複合架空地線の軸方向と直交する断面図である。
図6に示すように、比較例としての従来のOPGW90は、例えば、光ユニット部920と、素線層930と、を有している。
光ユニット部920は、OPGW90の径方向の中心に設けられている。光ユニット部920は、芯部922と、芯部922を囲むアルミ管924と、を有している。芯部922は、径方向の外側から中心に向けて凹んだ溝部926を有している。芯部922の溝部926とアルミ管924とで囲まれた間隙内には、光テープ心線912が収容されている。光テープ心線912は、4本の光ファイバ910を有し、4本の光ファイバ910は、紫外線硬化樹脂で一括して被覆されている。この比較例では、例えば、4つの溝部926が設けられ、そのうちの3つの溝部926に、それぞれ、2つの光テープ心線912が収容されている。
素線層930は、光ユニット部920の外周を覆うように設けられている。素線層930は、複数の素線931が撚り合わせられることにより構成されている。それぞれの素線931は、例えば、アルミ覆鋼線(AC線)として構成されており、鋼線932と、素線被覆層933と、を有している。鋼線932は、例えば、鋼からなっている。また、素線被覆層933は、鋼線932の外周を覆うように設けられ、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなっている。
比較例のOPGW90が、いわゆる「OPGW60mm」として構成されている場合、素線層930の断面積が約60mm(例えば64.34mm)となっている。この場合、例えば、素線層930の素線931は、直径が3.2mm、本数が8本、導電率が23%IACS、素線被覆層933の厚さが0.26mmとなっており、光ユニット部920は、直径が5.0mmとなっている。
ここで、素線等の耐雷性を示す指標として、素線等の「溶融エネルギー」が用いられる。溶融エネルギーは、素線等を完全に溶融(溶解)させるためのエネルギーとして定義される。素線931またはOPGW90の単位長さ当たりの溶融エネルギーEは、以下の式(1)で求められる。
ただし、CAlはアルミニウムの比熱、CFeは鋼の比熱、Tは常温、Tはアルミニウムの融点、Tは鋼の融点、δAlはアルミニウムの融解熱、δFeは鋼の融解熱、WAlは素線被覆層の単位長さ当たりの重量、WFeは鋼線の単位長さ当たりの重量である。
なお、素線の撚り込み率を考慮する場合、上記の式(1)の右辺に撚り込み率αをかけて、溶融エネルギーEを求めればよい。
比較例のOPGW90が「OPGW60mm」として構成されている場合、素線931の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、498J/cmである。また、OPGW90全体(8本の素線931)の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、3984J/cmである。
以上のように構成されている比較例のOPGW90では、素線931の単位長さ当たりの溶融エネルギーが、冬季雷による素線の単位長さ当たりの溶融エネルギーの目標値(耐電荷重の目標値300Cとしたとき、約550J/cm)より低く、耐雷性を確保する観点では不充分であった。素線931が細かったためと考えられる。このため、比較例のOPGW90では、雷撃を受けた際に素線931の一部が溶融して素線切れが生じる可能性があった。
本発明は、本発明者等が見出した上記知見に基づくものである。
<本発明の一実施形態>
(1)光ファイバ複合架空地線
本発明の一実施形態に係る光ファイバ複合架空地線について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る光ファイバ複合架空地線の軸方向と直交する断面図である。
本実施形態に係る光ファイバ複合架空地線(OPGW)10は、雷撃時の電流を流すことで雷撃から電力線を保護する機能と、光信号を伝送する機能と、を兼ね備えており、例えば、光ユニット部200と、素線層300と、を有している。
本実施形態のOPGW10は、「OPGW60mm」の規格に準拠するよう構成されている。つまり、本実施形態のOPGW10は、比較例のOPGW90として上述した従来の「OPGW60mm」と同等の外径を有している。具体的には、OPGW10の外径は、11.4mmから所定の誤差範囲内となっており、例えば、10mm以上13mm以下となっており、好ましくは、10.3mm以上12.5mm以下となっている。
なお、以下において、OPGW10の「軸方向」とはOPGW10の長手方向(延在方向)をいい、OPGW10の「径方向」とはOPGW10の軸方向に垂直な方向、すなわちOPGW10の短手方向をいう。
(光ユニット部)
図1に示すように、光ユニット部(OPユニット)200は、OPGW10の径方向の中心に設けられている。光ユニット部200は、光信号を伝送する光ファイバ心線100を収容するよう構成されている。具体的には、光ユニット部200は、例えば、金属管210を有している。金属管210の径方向の中心には、軸方向に沿って中空部(符号不図示)が設けられている。金属管210の中空部内には、複数の光ファイバ心線100が収容されている。
金属管210は、例えば、アルミ覆ステンレス管として構成されており、ステンレス管220と、ステンレス管220の外周を覆うように設けられるアルミニウム層230と、を有している。なお、アルミニウム層230は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなっている。金属管210がステンレス管220を有していることにより、光ユニット部200の剛性と屈曲性とを両立することが可能となる。ステンレス管220の厚さは、例えば、0.1mm以上0.3mm以下、好ましくは、0.17mm以上0.23mm以下である。
アルミニウム層230の厚さは、例えば、0.4mm以上0.6mm以下であり、好ましくは、0.499mm以上0.51mm以下である。アルミニウム層230の厚さが0.4mm未満であると、ステンレス管220が腐食する可能性がある。これに対して、アルミニウム層230の厚さが0.4mm以上であることにより、金属管210の耐食性を向上させることができる。一方で、アルミニウム層230の厚さが0.6mm超であると、金属管210の外径を所定の範囲内とすることが困難となる可能性がある。これに対して、アルミニウム層230の厚さが0.6mm以下であることにより、金属管210の外径を所定の範囲内とすることができる。
金属管210の内部に収容される光ファイバ心線100は、単芯に構成されており、例えば、1本の光ファイバ(不図示)と、光ファイバの外周を覆うように設けられるファイバ被覆層(不図示)と、を有している。光ファイバは、コアおよびクラッドを有している。例えば、コアは、純石英ガラスからなり、クラッドは、フッ素添加石英ガラスからなっている。また、光ファイバは、例えばシングルモード光ファイバとして構成されている。ファイバ被覆層は、例えば、紫外線硬化型のシリコーン樹脂を含んでいる。
金属管210の内壁と光ファイバ心線100との間には、複数の光ファイバ心線100間の相互の間隙を埋めるように、ジェリ240が充填されている。ジェリ240は、例えば、ポリオレフィン樹脂、またはシリコーン樹脂等を含んでいる。金属管210内にジェリ240が充填されていることにより、金属管210内で光ファイバ心線100が滑ることを抑制することができ、また、金属管210内の水密性を向上させることができる。
具体的には、金属管210内におけるジェリ240の充填率は、例えば、60%以上である。ジェリ240の充填率が60%未満であると、金属管210内の水密性が低下する可能性がある。これに対して、ジェリ240の充填率が60%以上であることにより、金属管210内に水が入る余地を少なくすることができ、金属管210内の水密性を向上させることができる。なお、金属管210内におけるジェリ240の充填率の上限値は、特に限定されないが、例えば、80%である。
なお、ジェリ240は、例えば、135℃で30分間保持しても滴下しないよう構成されている。ジェリ240の滴下温度は、例えば、150℃以上である。また、ジェリ240は、中性である。また、ジェリ240の、25℃でのちょう度(稠度)は、360以上440以下である。
このように、本実施形態の光ユニット部200は、比較例のOPGW90のような金属製の芯部922を有しておらず、金属管210の内壁と光ファイバ心線100との間にジェリ240が介在するだけの簡単な構造となっている。これにより、光ユニット部200の外径(すなわち、金属管210の外径)を、比較例のOPGW90における光ユニット部920の外径よりも小さくすることができ、5.0mm未満とすることができる。これにより、OPGW10の外径を所定の範囲に保った状態で、後述する素線310の外径を比較例のOPGW90における素線931の外径よりも大きくすることができる。
さらに具体的に言えば、光ユニット部200の外径は、例えば、3.0mm以上4.5mm以下となっている。光ユニット部200の外径が3mm未満であると、光ユニット部200内に、所定数の光ファイバ心線100を収容させることが困難となる可能性がある。これに対して、光ユニット部200の外径が3mm以上であることにより、光ユニット部200内に所定数の光ファイバ心線100を収容することができる。一方で、光ユニット部200の外径が4.5mm超であると、OPGW10の外径を所定の範囲に保った状態で、後述する素線310の外径を充分に大きくすることができない可能性がある。これに対して、光ユニット部200の外径が4.5mm以下であることにより、OPGW10の外径を所定の範囲に保った状態で、後述する素線310の外径を所望の値以上に大きくすることができる。
(素線層)
光ユニット部200の外側には、素線層300が設けられる。素線層300は、雷撃時の電流を大地に流すことで雷撃から電力線を保護するよう構成されている。さらに、素線層300は、架線時にOPGW10の張力を負担するテンションメンバとしての機能も有している。素線層300は、複数の素線310が撚り合わせられることにより構成されている。本実施形態では、素線310は、例えば、6本設けられている。
それぞれの素線310は、例えば、アルミ覆鋼線(AC線)として構成されており、鋼線320と、素線被覆層330と、を有している。鋼線320は、例えば、鋼からなっている。また、素線被覆層330は、鋼線320の外周を覆うように設けられ、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなっている。
上述のように、光ユニット部200の外径を小さくすることにより、OPGW10の外径を所定の範囲に保った状態で、素線310の外径を、比較例のOPGW90における素線931の外径よりも大きくすることができ、例えば、3.2mm超とすることができる。
さらに具体的に言えば、素線310の外径は、例えば、3.4mm以上4.2mm以下となっている。素線310の外径が3.4mm未満であると、素線310の耐雷性が不充分となる可能性がある。これに対して、素線310の外径が3.4mm以上であることにより、素線310の耐雷性を向上させることができる。一方で、素線310の外径が4.2mm超であると、OPGW10の外径を所定の範囲内に保つことが困難となる可能性がある。これに対して、素線310の外径が4.2mm以下であることにより、OPGW10の外径を所定の範囲内に保つことが可能となる。
素線310の外径が3.2mm超であることにより、OPGW10における素線310の単位長さ当たりの溶融エネルギーを、比較例のOPGW90における素線931の単位長さ当たりの溶融エネルギーよりも大きく、例えば、498J/cm超とすることができる。その結果、OPGW10全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーを、比較例のOPGW90全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーよりも大きく、例えば、3984J/cm超とすることができる。
さらに具体的に言えば、OPGW10における素線310の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、700J/cm以上900J/cm以下であり、OPGW10全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、4200J/cm以上5400J/cm以下である。
なお、素線310の素線被覆層330の厚さは、例えば、0.1mm以上0.4mm以下である。また、素線310の導電率は、例えば、10%IACS以上20%IACS以下である。
(2)光ファイバ複合架空地線の製造方法
次に、本実施形態に係るOPGW10の製造方法について説明する。
(光ファイバ心線形成工程)
まず、光ファイバ線引機を用い、光ファイバプリフォームを加熱炉で溶融し延伸することにより、光ファイバを形成する。次に、延伸した光ファイバの外周に紫外線硬化型のシリコーン樹脂を被覆して紫外線を照射することにより、ファイバ被覆層を形成する。このように形成された光ファイバ心線の中間体を金属製のボビンに巻取り、このボビンを恒温槽に投入し、熱処理を行う。以上により、光ファイバ心線100を形成する。
(光ユニット部形成工程)
ステンレス管220とアルミニウム層230とを有し、外径が5.0mm未満の金属管210を予め用意しておく。金属管210の内部に、ジェリ240を充填しつつ、光ファイバ心線100を挿入する。これにより、光ユニット部200を形成する。
(素線形成工程)
円形の開口を有する伸線ダイスを用い、伸線機により、鋼からなり鋼線320となる鋼線用線材を形成する。次に、熱間押出法により、鋼線320となる鋼線用線材に素線被覆層330となるアルミニウムを被覆して複合線材を形成する。次に、得られた複合線材を伸線機によって伸線することにより、外径が3.2mm超のAC線からなる素線310を形成する。
(撚り合せ工程)
次に、光ユニット部200を中心に配置し、光ユニット部200の外周を覆うように、例えば6本の素線310を撚り合わせることにより、素線層300を形成する。
以上により、外径が10mm以上13mm以下の本実施形態に係るOPGW10が製造される。
(3)本実施形態に係る効果
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。
(a)本実施形態によれば、光ユニット部200では、金属管210内に光ファイバ心線100が収容されている。このように光ユニット部200が簡単な構造となっていることにより、光ユニット部200の外径を従来の光ユニット部(比較例の光ユニット部920)の外径よりも小さくすることができる。そして、OPGW10の外径を所定の範囲内に保った状態で、素線310の外径を従来の素線(比較例の素線931)の外径よりも大きくすることができる。これにより、素線310の単位長さ当たりの溶融エネルギーを大きくすることができ、OPGW10全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーを大きくすることができる。したがって、OPGW10の外径を従来のOPGW(比較例のOPGW90)の外径と同等としつつ、OPGW10の耐雷性を向上させることができる。
なお、参考までに、比較例として上述した従来のOPGW90では、光ユニット部920内に、溝部926を有する芯部922が設けられている。このように、比較例のOPGW90では、芯部922の構造が複雑であるため、製造上の観点から、芯部922を細くすることが困難である。そのため、光ユニット部920を細くすることが困難となる。これに対して、本実施形態の光ユニット部200は、比較例のOPGW90のような金属製の芯部922を有しておらず、簡単な構造となっている。これにより、光ユニット部200の外径(すなわち、金属管210の外径)を、比較例のOPGW90における光ユニット部920の外径よりも小さくすることができる。そして、OPGW10の外径を所定の範囲内に保った状態で、素線310の外径を比較例の素線931の外径よりも大きくすることができる。
(b)本実施形態によれば、OPGW10の外径を、従来の「OPGW60mm」の外径と同等としつつ、OPGW10の耐雷性を向上させることができる。具体的には、光ユニット部200の外径を5.0mm未満とすることができる。そして、OPGW10の外径を10mm以上13mm以下に保った状態で、素線310の外径を、3.2mm超とすることができる。これにより、素線310の単位長さ当たりの溶融エネルギーを498J/cm超とすることができ、OPGW10全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーを3984J/cm超とすることができる。
(c)本実施形態によれば、OPGW10は、「OPGW60mm」の規格に準拠するよう構成されている。OPGW10の外径は、従来の「OPGW60mm」の外径と同等となるように、10mm以上13mm以下となっている。これにより、既設された従来の「OPGW60mm」で使用される付属品(例えば、耐張クランプ、懸垂クランプ、ジャンパクランプ、クリート、ダブルトーショナルダンバ、ボルトレスカウンタウエイト、難着雪リング等)を、本実施形態のOPGW10に対しても使用することが可能となる。したがって、既設された従来の「OPGW60mm」を本実施形態のOPGW10に容易に置き換えることが可能となる。
(d)本実施形態によれば、OPGW10を既存の製造設備を用いて製造することができる。これにより、OPGW10の製造コストが増加することを抑制することができる。
<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、光ファイバ心線100が1層のファイバ被覆層を有している場合について説明したが、ファイバ被覆層は複数層設けられていても良い。
上述の実施形態では、光ファイバ心線100がシングルモード光ファイバとして構成されている場合について説明したが、光ファイバ心線はマルチモード光ファイバとして構成されていても良い。
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。
(1)OPGWの構成
以下の表1に示すように、実施例および比較例のOPGWを製造した。なお、実施例のOPGWを、図1に示すような上記実施形態のOPGW10として製造した。一方、比較例OPGWを、図6に示すようなOPGW90(すなわち、従来の「OPGW60mm」)として製造した。
(2)評価内容
上記した実施例および比較例のOPGWにおいて、以下のような評価を行った。
(直流アーク試験)
冬季雷正極性を模擬した直流アーク試験を行った。架線張力は、標準径間での常時張力想到の12.7kNとして、素線溶断特性を評価した。また、直流アーク試験の後に、実施例および比較例のOPGWの引張試験を行った。これにより、直流アーク試験時の電荷量に対する、直流アーク試験後のOPGWの引張荷重を比較評価した。さらに、直流アーク試験前後の光伝送損失を測定した。
(その他評価)
(単位長さ当たりの)質量、弛度を測定した。また、光ユニット部および素線に対して、引張荷重、弾性係数、線膨張係数、クリープ、瞬時耐熱特性などを測定した。また、OPGWに対しても、引張荷重、弾性係数、線膨張係数、クリープを測定するとともに、凍結試験、振動試験を行った。
また、耐張クランプ、懸垂クランプ等の付属品をOPGWに装着したとき、光ユニット部の許容変形量を確認するため、平板圧潰試験を行った。平板圧潰試験では、2枚の平板でOPGWを上下から挟み、圧縮荷重を付加することにより、伝送損失が増加し始めるときの荷重、および光ユニット部の変形量を求めた。
また、従来の「OPGW60mm」で使用される付属品(例えば、耐張クランプ、懸垂クランプ、ジャンパクランプ、クリート、ダブルトーショナルダンバ、ボルトレスカウンタウエイト、難着雪リング等)を、実施例のOPGWに対しても使用し、実施例のOPGWの線条掌握力および把持力を測定した。
また、OPGWは延線時に撚り戻し方向に回転するため、OPGWの延線時の回転数を比較評価した。なお、延線時の回転数をω(rad/m)、撚線のねじり剛性をG(N・m/rad)、撚り戻りトルクをT(N・m)としたとき、延線時の回転数は、ω=T/Gで求められる。
(3)評価結果
表1に示すように、実施例のOPGWでは、光ユニット部の外径を3.8mmとすることにより、実施例のOPGWの外径を比較例のOPGWと同等(11.4mm)としつつ、素線の外径を3.8mmとした。これにより、実施例のOPGWでは、素線の単位長さ当たりの溶融エネルギーが800J/cm/本であり、OPGW全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーが4800J/cmであった。
(直流アーク試験の結果)
次に、図2〜図5を用い、直流アーク試験の結果について説明する。
図2は、実施例および比較例における直流アーク試験後の素線溶断特性を示す図である。
図2に示すように、比較例のOPGWでは、素線切れが発生する最小電荷量が201Cであった。これに対して、実施例のOPGWでは、最小電荷量が485Cであった。素線溶断特性の観点から、実施例のOPGWの耐雷性は、従来のOPGWの耐雷性に対して、約2.4倍向上していることを確認した。
図3は、実施例および比較例における、直流アーク試験時の電荷量に対する直流アーク試験後の引張荷重を示す図である。
図3に示すように、同一電荷量で比較したとき、実施例のOPGWでの引張荷重は、比較例のOPGWでの引張荷重に対して大きな値を示すことを確認した。すなわち、同一電荷量の直流アークを印加したときに、実施例のOPGWは、比較例のOPGWよりも切れにくいことを確認した。
ここで、OPGWの最大使用張力に対する安全率は2.5以上を確保することが電気設備の技術基準(「電技」と呼ぶ)に規定されている。実施例および比較例のOPGWにおいて、電技で定められる最大使用張力に対して安全率2.5を確保する引張荷重は、45.9kNである。そこで、図3での曲線と、最大使用張力に対して安全率2.5を確保する引張荷重(45.9kN)との交点を求めるため、以下のように横軸を対数表示した図を用いた。
図4(a)は、図3の実施例の結果について横軸を対数表示した図であり、図4(b)は、図3の比較例の結果について横軸を対数表示した図である。
図4(a)および(b)に示すように、横軸を対数表示とすることにより、電荷量に対する引張荷重特性は、直線で近似することができる。図4(a)および(b)には、対数近似式(による直線)とともに、その誤差範囲も記載した。対数近似式およびマイナス側の誤差範囲と、最大使用張力に対して安全率2.5を確保する引張荷重45.9kNとの交点を、以下の表2に示す。
図4(a)および(b)と、表2とに示すように、比較例のOPGWにおける対数近似式と45.9kNとの交点は116Cであった。これに対して、実施例のOPGWにおける対数近似式と45.9kNとの交点は366Cであった。引張荷重の観点から、実施例のOPGWの耐雷性は、比較例のOPGWの耐雷性に対して、約3.2倍向上していることを確認した。
また、比較例のOPGWにおけるマイナス側の誤差範囲と45.9kNとの交点は76Cであった。これに対して、実施例のOPGWにおけるマイナス側の誤差範囲と45.9kNとの交点は214Cであった。マイナス側の誤差範囲による評価においても、実施例のOPGWの耐雷性は、比較例のOPGWの耐雷性に対して、約2.8倍向上していることを確認した。
図5は、実施例における直流アーク試験前後の光伝送損失を示す図である。なお、図5は、冬季雷正極性405Cの直流アークを実施例のOPGWに与えた前後の伝送損失変動を示している。
図5に示すように、実施例のOPGWでは、直流アーク発生前後において、伝送損失の変動がないことを確認した。よって、実施例のOPGWが雷撃を受けた場合であっても、通信回路は正常に確保されることを確認した。
(その他評価結果)
表1に示すように、比較例のOPGWの(単位長さ当たりの)質量は450.2kg/kmであった。これに対して、実施例のOPGWの質量は526.1kg/kmであった。本実施例のOPGWの質量は、比較例のOPGWの質量に対して、約1.2倍であり、同等程度であった。したがって、本実施例のOPGWの質量は、従来の「OPGW60mm」で使用される付属品を用いて、本実施例のOPGWを架線することが可能な範囲内であることを確認した。
表1に示すように、300m径間、電線温度20℃における、比較例のOPGWの弛度は5.47mであった。これに対して、実施例のOPGWの弛度は6.29mであった。実施例のOPGWの弛度は、比較例のOPGWの弛度よりも1.22m大きいが、比較例のOPGWの弛度と同等程度である。したがって、実施例のOPGWと電力線との電気的な離隔は充分に確保可能であることを確認した。仮に、実施例のOPGWに雷撃があったとしても、絶縁破壊によってOPGWから電力線に雷撃電流が流れ込むことを抑制可能であることを確認した。また、電力線がギャロッピング振動した際に、電力線とOPGWとの間で絶縁破壊による地絡が発生することを抑制可能であることを確認した。
その他、実施例のOPGWを構成する光ユニット部および素線について、引張強度、弾性係数、線膨張係数、クリープ、瞬時耐熱特性等を測定した結果、実施例のOPGWを構成する光ユニット部および素線における各データは、全て、比較例のOPGWを構成する光ユニット部および素線における各データよりも良好な設計値を満足することを確認した。また、実施例のOPGW(の撚線全体)について、引張荷重、弾性係数、線膨張係数、クリープを測定するとともに、凍結試験、振動試験を行った結果、実施例のOPGWにおける各データは、全て、比較例のOPGWにおける各データよりも良好な設計値を満足することを確認した。
平板圧潰試験の結果を以下の表3に示す。
平板圧潰試験では、比較例のOPGWの伝送損失が増加し始める荷重は9kNであり、光ユニット部の変形量は0.79mmであった。これに対して、実施例のOPGWの伝送損失が増加し始める荷重は8.25kNであり、光ユニット部の変形量は1.13mmであった。実施例のOPGWの伝送損失が増加し始める荷重は、比較例のOPGWの荷重よりも大きいことを確認した。このことから、実施例のOPGWにおいて、クランプなどの線条掌握試験(定格荷重×10分間保持)で管理される金属管(光ユニット部)の変形量は、従来の「OPGW60mm」と同様に、0.3mmとすることができることを確認した。
実施例のOPGWの線条掌握力および把持力を測定した結果、実施例のOPGWの線条掌握力および把持力は、従来の「OPGW60mm」の規格値を満足した。各種クランプの線条掌握力試験後における、実施例の光ユニット部の変形量は、0.3mm以下であり、比較例の光ユニット部(すなわち、従来の「OPGW60mm」の光ユニット部)の変形量と同等であった。したがって、従来の「OPGW60mm」で使用される付属品を、実施例のOPGWに対しても適用可能であることを確認した。
OPGWの延線時の回転数を比較した結果、以下のような結果を得た。実施例のOPGWのねじり剛性Gは7.5N・m/radであり、比較例のOPGWのねじり剛性Gの4.3N・m/radに対して、約1.7倍大きかった。一方で、実施例のOPGWの撚り戻りトルクTは、比較例のOPGWの撚り戻りトルクTと同等であった。これらの条件をω=T/Gの式に代入することにより得られた、実施例のOPGWの延線時の回転数ωは、比較例のOPGWの延線時の回転数ωよりも小さかった。すなわち、延線時に、実施例のOPGWは、比較例のOPGWよりも回転しにくいことを確認した。したがって、実施例のOPGWの延線時には、従来の「OPGW60mm」で使用されるランニングボードを使用することが可能であることを確認した。
なお、実施例のOPGWの延線クランプの形状は、従来の「OPGW60mm」で使用される延線クランプの形状と同一とすることが可能であることを確認した。但し、実施例の光ユニット部の外径が3.8mmであり、比較例の光ユニット部(すなわち、従来の「OPGW60mm」の光ユニット部)(5.0mm)と異なるため、アルミダミー棒のサイズを変更することが必要である。
以上のように、実施例のOPGWでは、外径を従来の「OPGW60mm」と同等としつつ、耐雷性を顕著に向上させることが可能であることを確認した。また、実施例のOPGWは、従来の「OPGW60mm」の規格に準拠しており、従来の「OPGW60mm」で使用される付属品を、実施例のOPGWに対しても適用可能であることを確認した。
<本発明の好ましい態様>
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
(付記1)
本発明の一態様によれば、
外径が10mm以上13mm以下である光ファイバ複合架空地線であって、
光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線を収容する金属管と、を有する光ユニット部と、
前記光ユニット部の外周を覆うように複数の素線が撚り合わされて設けられる素線層と、を有し、
前記光ユニット部の外径は、5.0mm未満であり、
前記複数の素線のそれぞれの外径は、3.2mm超である光ファイバ複合架空地線が提供される。
(付記2)
好ましくは、付記1に記載の光ファイバ複合架空地線であって、
光ファイバ複合架空地線60mmの規格に準拠するよう構成される。
(付記3)
好ましくは、付記1又は2に記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記光ユニット部の外径は、3.0mm以上4.5mm以下であり、
前記複数の素線のそれぞれの外径は、3.4mm以上4.2mm以下である。
(付記4)
好ましくは、付記1〜3のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記複数の素線のそれぞれの単位長さ当たりの溶融エネルギーは、498J/cm超であり、
全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、3984J/cm超である。
(付記5)
好ましくは、付記4に記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記複数の素線のそれぞれの単位長さ当たりの溶融エネルギーは、700J/cm以上900J/cm以下であり、
全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、4200J/cm以上5400J/cm以下である。
(付記6)
好ましくは、付記1〜5のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記金属管は、
前記光ファイバ心線を収容するステンレス管と、
前記ステンレス管の外周を覆うように設けられるアルミニウム層と、を有する。
(付記7)
好ましくは、付記6に記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記アルミニウム層の厚さは、0.4mm以上0.6mm以下である。
(付記8)
好ましくは、付記1〜7のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記光ユニット部は、前記金属管の内部に金属製部材を有しない。
(付記9)
好ましくは、付記1〜8のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記金属管の内壁と前記光ファイバ心線との間には、ジェリが充填される。
(付記10)
好ましくは、付記9に記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記金属管内の前記ジェリの充填率は、60%以上である。
(付記11)
好ましくは、付記1〜10のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記素線は、6本設けられる。
(付記12)
好ましくは、付記1〜11のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記光ユニット部は、径方向の中心に設けられる。
(付記13)
好ましくは、付記1〜12のいずれかに記載の光ファイバ複合架空地線であって、
前記光ファイバ心線は、
1本の光ファイバと、
前記光ファイバの外周を覆うように設けられるファイバ被覆層と、を有する。
10 光ファイバ複合架空地線(OPGW)
100 光ファイバ心線
200 光ユニット部(OPユニット)
210 金属管
220 ステンレス管
230 アルミニウム層
240 ジェリ
300 素線層
310 素線
320 鋼線
330 素線被覆層

Claims (12)

  1. 外径が10mm以上13mm以下である光ファイバ複合架空地線であって、
    光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線を収容する金属管と、を有する光ユニット部と、
    前記光ユニット部の外周を覆うように複数の素線が撚り合わされて設けられる素線層と、を有し、
    前記光ユニット部の外径は、5.0mm未満であり、
    前記複数の素線のそれぞれは、アルミ覆鋼線として構成され、
    前記複数の素線のそれぞれの外径は、3.2mm超であり、
    前記複数の素線のそれぞれの単位長さ当たりの溶融エネルギーは、498J/cm超であり、
    前記光ファイバ複合架空地線の全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、3984J/cm超である
    光ファイバ複合架空地線。
  2. 前記光ユニット部の外径は、3.0mm以上4.5mm以下であり、
    前記複数の素線のそれぞれの外径は、3.4mm以上4.2mm以下である請求項1に記載の光ファイバ複合架空地線。
  3. 前記複数の素線のそれぞれの単位長さ当たりの溶融エネルギーは、700J/cm以上900J/cm以下であり、
    前記光ファイバ複合架空地線の全体の単位長さ当たりの溶融エネルギーは、4200J/cm以上5400J/cm以下である請求項1又は2に記載の光ファイバ複合架空地線。
  4. 前記光ファイバ複合架空地線の架線張力を12.7kNとして直流アーク試験を行ったときに、前記複数の素線のそれぞれの溶断が発生する最小電荷量は、485C以上である
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の光ファイバ複合架空地線。
  5. 前記光ファイバ複合架空地線の架線張力を12.7kNとして直流アーク試験を行い、前記直流アーク試験時の電荷量の対数に対して前記直流アーク試験後の引張荷重をプロットし、前記引張荷重を前記電荷量の対数一次関数で近似したときに、前記電荷量の対数一次関数と、前記引張荷重45.9kNとの交点は、366C以上である
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の光ファイバ複合架空地線。
  6. 実測された前記引張荷重の、前記電荷量の対数一次関数に対するマイナス側の誤差範囲と、引張荷重45.9kNとの交点は、214C以上である
    請求項5に記載の光ファイバ複合架空地線。
  7. 前記複数の素線のそれぞれは、
    鋼線と、
    前記鋼線の外周を覆うように設けられ、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる素線被覆層と、
    を有し、
    前記素線被覆層の厚さは、0.1mm以上0.3mm以下である
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の光ファイバ複合架空地線。
  8. 前記複数の素線のそれぞれの導電率は、10%IACS以上である
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の光ファイバ複合架空地線。
  9. 前記金属管は、
    前記光ファイバ心線を収容するステンレス管と、
    前記ステンレス管の外周を覆うように設けられるアルミニウム層と、を有する請求項1〜のいずれか1項に記載の光ファイバ複合架空地線。
  10. 前記アルミニウム層の厚さは、0.4mm以上0.6mm以下である請求項に記載の光ファイバ複合架空地線。
  11. 前記金属管の内壁と前記光ファイバ心線との間には、ジェリが充填される請求項1〜10のいずれか1項に記載の光ファイバ複合架空地線。
  12. 前記金属管内の前記ジェリの充填率は、60%以上である請求項11に記載の光ファイバ複合架空地線。
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