JPH0955121A

JPH0955121A - 架空電線用素線及び架空電線

Info

Publication number: JPH0955121A
Application number: JP20631495A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Ohata; 要介大畑; Hiroshi Shigeno; 博重野
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量でありながら高強度、高導電率及び高比
強度である架空電線用素線及びこの架空電線用素線から
構成される架空電線を提供する。【解決手段】アルミニウム材被覆チタン合金線３は、
テンションメンバー用の素線であり、チタン合金線から
なる芯材１及びこの芯材１を被覆するアルミニウム材被
覆層２により構成される。このアルミニウム材被覆チタ
ン合金線３におけるアルミニウム材被覆層２の面積率は
５０％以下である。また、この複数本のアルミニウム材
被覆チタン合金線３を取り囲むようにして、導体メンバ
ー用の素線であるアルミニウム材被覆チタン合金線６が
配置されている。このアルミニウム材被覆チタン合金線
６おけるアルミニウム材被覆層５の面積率は５０％以上
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、架空送電線又は架空地
線等の架空電線用のテンションメンバー又は導電メンバ
ーとして使用される架空電線用素線において、特に軽量
化により電流容量の増大及び架線弛度の低減を可能とす
る架空電線用素線及びこれを使用した架空電線に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から架空電線、特に架空送電線に
は、ＡＣＳＲ（鋼芯アルミニウム撚線）が使用されてき
た（特公昭５７−５６１６４号公報及び特公昭５９−３
９８４３号公報）。しかしながら、近年、著しく電力需
要が増加し、鋼芯アルミニウム撚線を従来と同じように
用いる限り、この電力需要の増大によって生じた電流量
の増加に対処することが困難となりつつある。そこで、
鋼芯アルミニウム撚線の導体メンバーであるアルミニウ
ムの断面積を増加させて電流容量を増大させたり、複数
本の送電線を鉄塔に並列接続したりする等の対策が施さ
れようになった。これらの方法は、確かに電流容量を増
大することができるが、いずれも鉄塔にかかる重量負担
が大きくなるという欠点がある。

【０００３】そこで、より軽量な架空送電線又は重量は
そのままで電流容量を増大させた架空送電線が提案され
た。例えば特開平３−７１５０９号公報においては、導
体アルミニウムに炭化ケイ素繊維（ＳｉＣ）を複合し、
軽量でありながら強度と導電性との双方を兼ね備えたア
ルミニウム炭化ケイ素複合線が提案されている。図７は
この複合線の断面図を示す。図７のアルミニウム炭化ケ
イ素複合線２３は、炭化ケイ素繊維ヤーンを適当な間隔
をもって拡げた状態で、溶融アルミニウム浴中を通過さ
せ、その後絞りダイスで絞り加工して製造されたもので
ある。このため、アルミニウム又はアルミニウム合金マ
トリックス２１中に、炭化ケイ素繊維２２が点在してい
る。この複合線２３を架空送電線の導体の一部又は導体
の全部として構成することにより、鉄塔にかかる重量負
担を増加させることなく、電流容量を増大することがで
きる。また、炭化ケイ素繊維の代わりにアラミド繊維又
は炭素繊維等をアルミニウムと複合して複合線とし、こ
れらの複合線を導体の一部又は全部として構成した架空
送電線も提案されている。

【０００４】更に、図８に示すように、チタン合金線２
４をテンションメンバー、アルミニウム線２５を導体メ
ンバーとして構成した架空送電線が提案されている（特
願平５−１４９３３３号）。この架空送電線の軽量化の
程度は、上述のアルミニウム炭化ケイ素複合線２３から
構成される架空送電線には及ばないものの、テンション
メンバーであるチタン合金線の比強度（強度を比重で徐
した値）が、従来の鋼芯アルミニウム撚線（ＡＣＳＲ）
の鋼線よりも著しく大きいために、この架空送電線は、
鋼芯アルミニウム撚線と同等以上の強度を維持しつつ、
軽量化されたものとなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
架空送電線にはいずれも問題がある。まず、従来からあ
る鋼芯アルミニウム撚線のアルミニウムの断面積を増大
させて電流容量を増やす方法又は複数本の送電線を並列
接続する方法は、鉄塔に大きな重量負担をかけることに
なる。このため、更にこれらの方法によって電流容量を
増大しようとすると、既設鉄塔は、もはや送電線の重量
増に耐えることができない。

【０００６】また、炭化ケイ素繊維又は炭素繊維とアル
ミニウムとを複合して複合線とした場合には、この複合
線から構成される架空送電線は、これらの繊維がいずれ
も脆いという欠点がある上に、コストが高く、実用上問
題がある。

【０００７】更に、鋼芯アルミニウム撚線の鋼線の代わ
りにチタン合金線をテンションメンバーとした場合、チ
タン合金線２４と導体メンバーのアルミニウム線２５と
の間に、異種金属の接触による腐食が起こる。アルミニ
ウムは、チタンに比べて腐食電位が低いので、優先的に
腐食され、比較的速く腐食が進行するという難点があ
る。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、軽量でありながら高強度、高導電率及び高
比強度という優れた特性を有する架空電線用素線及びこ
の架空電線用素線から構成される架空電線を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る架空電線用
素線は、チタン合金からなる芯材と、この芯材を面積率
が１５乃至９０％で被覆するアルミニウム又はアルミニ
ウム合金からなる被覆層とを有することを特徴とする。

【００１０】本発明に係る架空電線は、チタン合金から
なる芯材と、この芯材を面積率が１５乃至９０％で被覆
するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる被覆層
とを有する架空電線用素線を導体の一部又は全部として
構成したことを特徴とする。

【００１１】この場合に、前記チタン合金は６０％以上
の加工率で冷間加工して繊維状組織とし、引張強度を１
２０ｋｇｆ／ｍｍ²以上に高めたものとすることができ
る。また、前記被覆層は焼鈍されたものであることが好
ましい。

【００１２】

【作用】以下、アルミニウム及びアルミニウム合金を総
称してアルミニウム材という。

【００１３】本発明に係る架空電線用素線は、芯線がチ
タン合金線により構成されており、このチタン合金線
は、芯材として十分な比強度を持ちながら、炭化ケイ素
繊維、アラミド線又は炭素繊維等の強化繊維に比べて安
価である。このため、この架空電線用素線は、亜鉛メッ
キ鋼線及び高強度化された特強亜鉛メッキ鋼線に比べ
て、コストをそれほど上げずに、はるかに軽量な素線と
なっている。更に、チタン合金線にアルミニウム材を被
覆することによって、この架空電線用素線で構成された
架空電線において、チタン合金線が導体メンバー又はテ
ンションメンバーとしてアルミニウム材に接触し、チタ
ンとアルミニウム材との間で異種金属の接触腐食が生じ
ることを防止している。

【００１４】本発明に係るアルミニウム材被覆チタン合
金線はアルミニウム材の被覆率（面積率）が１５乃至９
０％である。このアルミニウム材被覆チタン合金線を使
用して架空電線を構成する場合は、このアルミニウム材
被覆チタン合金線を導体メンバーの一部又は全部として
使用すればよい。

【００１５】アルミニウム材被覆チタン合金線をテンシ
ョンメンバーではなく、導体メンバーとして使用する場
合は、導電率が高いことが必要であり、このためにはア
ルミニウム材の面積率が高いことが必要である。従っ
て、このアルミニウム材被覆チタン合金線を導体メンバ
ーとして使用する場合は、アルミニウム材の面積率を５
０％以上とすることが好ましい。しかし、導体メンバー
として使用する場合であっても、アルミニウム材の面積
率が９０％を超えると、電線としての引張強さが不足す
るので、アルミニウム材の面積率は９０％以下であるこ
とが必要である。

【００１６】一方、アルミニウム材被覆チタン合金線を
テンションメンバーとして使用する場合には、導電率は
低くても良いので、可及的に引張強さを確保するため
に、アルミニウム材被覆層の被覆率（面積率）を低くし
て、チタン合金芯材の比率を高くした方がよい。このた
め、アルミニウム材被覆チタン合金線をテンションメン
バーとして使用する場合は、アルミニウム材の面積率を
５０％以下とすることが好ましい。しかしながら、アル
ミニウム材の面積率が１５％未満では、このアルミニウ
ム材被覆チタン合金線の製造時又は架線工程での曲げ加
工時に、アルミニウム材被覆層に割れが生じ、チタン合
金芯材が露出する。このチタン合金が、導体又はテンシ
ョンメンバー中のアルミニウム材と接触し、アルミニウ
ム材が異種金属接触腐食を起こす。この腐食を引き起こ
す割れを防止するために、アルミニウム材の面積率は１
５％以上とする。

【００１７】いずれにしても、アルミニウム材被覆チタ
ン合金線におけるアルミニウム材の面積率は１５乃至９
０％とし、その使用目的に応じて、アルミニウム面積率
を５０％以上又は５０％以下とすることが好ましい。

【００１８】アルミニウム材被覆チタン合金線の芯材で
あるチタン合金線の引張強さは、アルミニウム材との複
合化後に所望の強度を得るためには、１２０ｋｇｆ／ｍ
ｍ²以上であることが好ましい。この引張強さ及び加工
性を得るためには、チタン合金の結晶構造がβ相又はα
＋β相であることが望ましい。このチタン合金に、６０
％以上の加工率で冷間加工を実施して得られたチタン合
金線は、正常な繊維状加工組織を持つため、引張強さが
１２０ｋｇｆ／ｍｍ²以上の線材となる。従って、芯材
であるチタン合金線は、６０％以上の加工率で冷間加工
して得られたものであることが好ましい。このようなチ
タン合金としては、例えばＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−
３Ａｌ−８Ｖ−６Ｃｒ−４Ｍｏ−４Ｚｒ及びＴｉ−１３
Ｖ−１１Ｃｒ−３Ａｌ等があげられる。

【００１９】本発明のアルミニウム材被覆チタン合金線
の表面アルミニウム材層は完全に焼鈍した軟質材とする
ことが望ましい。表面アルミニウム材層が硬質材であ
り、特にアルミニウム材の面積率が高い場合は、引張強
さに対するアルミニウム材被覆チタン合金線中のアルミ
ニウム材の強度分担が大きくなる。アルミニウム材は耐
熱性が低いために、表面アルミニウム材層は、通電時の
発熱で短時間のうちに軟化し、この軟化がアルミニウム
材被覆チタン合金線の引張強さを低下させる。そこで、
あらかじめ焼鈍を施し表面アルミニウム材層を軟質材に
変えることが好ましい。軟質材となったアルミニウム材
は強度分担することができず、チタン合金のみがアルミ
ニウム材被覆チタン合金線の引張強さを担うものとな
る。これにより通電時の発熱による引張強さの低下を防
止することができる。なお、通電時の発熱による温度上
昇は、最大で３００℃程度であり、チタン合金の耐熱性
が問題となることはない。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施例
に係るアルミニウム材被覆チタン合金線を導体メンバー
及びテンションメンバーとして使用した架空送電線の断
面図を示す。アルミニウム材被覆チタン合金線３は、チ
タン合金線からなる芯材１及びこの芯材１を被覆するア
ルミニウム材被覆層２により構成されている。このアル
ミニウム材被覆チタン合金線３はテンションメンバー用
の素線であり、このアルミニウム材被覆チタン合金線３
におけるアルミニウム材被覆層２の面積率は、アルミニ
ウム材被覆チタン合金線３全体の５０％以下である。複
数本のアルミニウム材被覆チタン合金線３が架空送電線
の中心部分に配置され、この中心部分を取り囲むように
アルミニウム材被覆チタン合金線６が配置されている。
このアルミニウム材被覆チタン合金線６は導体メンバー
用の素線であり、このアルミニウム材被覆チタン合金線
６おけるアルミニウム材被覆層５の面積率は、チタン合
金線からなる芯材４の面積率以上、即ちアルミニウム材
被覆チタン合金線６全体の５０％以上である。このよう
に、アルミニウム材被覆チタン合金線６を構成するアル
ミニウム材被覆層５の面積率は、アルミニウム材被覆チ
タン合金線３を構成するアルミニウム材被覆層２の面積
率に比べて高い。

【００２１】このように構成された架空送電線において
は、各素線はアルミニウム材同士が接触しているので、
異種金属の接触による腐食は生じない。また、チタン合
金からなる芯材１、４が強度を分担し、アルミニウム又
はアルミニウム合金からなる被覆材２、５が、導電性を
分担するから、必要十分な強度を有しつつ架空送電線又
は架空電線として必要な導電性を有している。

【００２２】図２は横軸にアルミニウム材の面積率Ａ_f
をとり、縦軸にアルミニウム材被覆チタン合金線素線の
常温における引張強さをとって、両者の関係を示すグラ
フ図である。この図２は、芯材にＴｉ−６Ａｌ−４Ｖチ
タン合金線（引張強さ１６０ｋｇｆ／ｍｍ²）を使用
し、被覆材に純アルミニウム（純度９９．８％）を使用
したアルミニウム材被覆チタン合金線素線についてのデ
ータである。なお、この素線の線径は３．５ｍｍであ
る。

【００２３】この図２に示すように、アルミニウム材の
面積率Ａ_fが９０％を超えて、本発明にて規定した範囲
より高い場合は、アルミニウム材被覆チタン合金線から
なる素線の強度が引張強さ１５ｋｇｆ／ｍｍ²未満とな
り、架線に必要な強度を確保できていない。

【００２４】図３は、横軸にアルミニウム材の面積率を
とり、縦軸に導電率をとって、両者の関係を示すグラフ
図である。この図のデータも図２と同一の材料により製
造した素線により得たものである。この図３に示すよう
に、アルミニウム材の面積率Ａ_fが５０％より低くなる
と、導電率が３０％ＩＡＣＳより低くなってしまうの
で、アルミニウム材被覆チタン合金線を導体メンバーと
して使用する場合には、アルミニウム材の面積率Ａ_fは
５０％以上であることが望ましいことがわかる。

【００２５】一方、アルミニウム材被覆チタン合金線３
のようにテンションメンバーとして使用する場合は、引
張強さが高いことが必要であり、このためには、アルミ
ニウム材の面積率Ａ_fを５０％以下とすることが望まし
い。これにより、図２に示すように、９０ｋｇｆ／ｍｍ
²以上の引張強さを得ることができる。

【００２６】下記表１は、アルミニウム材被覆チタン合
金線の耐曲げ加工性を示す。アルミニウム材被覆チタン
合金線からなる試験材を、この試験材と同じ線径の線材
に巻き付け、その後巻戻す試験により、その耐曲げ加工
性を常温で調べた。試験に使用したアルミニウム材被覆
チタン合金線は、芯材が引張強さが１６０ｋｇｆ／ｍｍ
²であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金、被覆材が純度９９．
８重量％の純アルミニウムからなるものである。この試
験材の線径は３．５ｍｍである。

【００２７】下記表１に示すように、アルミニウム材の
面積率Ａ_fが１５％以上である実施例１〜５は、全て耐
曲げ加工性が良好であった。一方、アルミニウム材の面
積率Ａ_fが１０％と本発明にて規定した範囲より低い比
較例６においては、アルミニウム材被覆層がチタン合金
線から剥離したり、割れが発生したりした。また、アル
ミニウム材の面積率Ａ_fが更に低い５％である比較例７
及び０％である比較例８においては、アルミニウム材被
覆チタン合金線に折損が生じた。

【００２８】

【表１】

【００２９】次に、通電時の発熱による架空電線の温度
上昇がアルミニウム材被覆チタン合金線の強度に及ぼす
影響を調べた結果について説明する。図４は、３００℃
の温度に加熱した場合の経過時間を横軸にとり、縦軸に
引張強さの残存率（＝耐熱性）をとって、表面アルミニ
ウム材が軟質材である場合（実施例９）及び硬質材であ
る場合（比較例１０）について、アルミニウム材被覆チ
タン合金線の引張強さの残存率の経時変化を示すグラフ
図である。実施例９及び比較例１０の構成材料は表１の
材料と同一であり、面積率Ａ_fはいずれも４０％であ
る。硬質材は純アルミニウムを被覆しただけのもの、軟
質材は被覆後、完全焼鈍したものである。即ち、実施例
９は、試験前に表面アルミニウム材層を軟化させて、ア
ルミニウム材に強度分担させないようにしたものであ
り、これにより耐熱性が良好になる。芯材であるチタン
合金の引張強さは、３００℃の温度では時間に依らずほ
ぼ一定であるので、図４に示すように実施例９には引張
強さの低下が殆どみられない。

【００３０】一方、比較例１０の表面アルミニウム材層
は焼鈍されておらず、アルミニウム材の強度分担が高い
ので、比較例１０は短時間のうちに軟化する。このた
め、図４に示すように比較例１０の引張強さの残存率
は、時間が経つにつれ低くなり、耐熱性に問題がある。
従って、耐熱性を確保するために、アルミニウム材被覆
層は完全焼鈍することが好ましい。

【００３１】次に、図５を参照して本発明の実施例に係
るアルミニウム材被覆チタン合金線からなるテンション
メンバーと、従来の線材からなる導体メンバーとにより
構成された架空送電線の他の実施例を示す。図５に示す
ように、この架空送電線は、アルミニウム材被覆チタン
合金線３をテンションメンバーとし、アルミニウム材線
７を導体メンバーとして構成されている。高強度なアル
ミニウム材被覆チタン合金線３と、導電率が高いアルミ
ニウム材線７とから構成されているので、この架空送電
線は、高い導電率及び強度を兼ね備えたものとなってい
る。

【００３２】図６は、本発明の実施例に係るアルミニウ
ム材被覆チタン合金線６を導体メンバーとし、従来の亜
鉛メッキ鋼線、アルミ被覆鋼線又はインバー線等の鋼線
８をテンションメンバーとして構成した架空送電線の断
面図を示す。この架空送電線は、軽量で高強度なアルミ
ニウム材被覆チタン合金線６と高強度の鋼線８とから構
成されているので、従来の架空送電線に比べて細径化が
可能となるため、軽量なものとなる。また、従来と同じ
重量とした場合は、この架空送電線は従来の架空送電線
に比べて、電流容量が大きいものとなる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る架空
電線用素線は、チタン合金線からなる芯材とアルミニウ
ム又はアルミニウム合金からなる被覆層とを有するの
で、軽量で且つ高強度な素線として架空電線の軽量化及
び大電流容量化に寄与することができる。

【００３４】本発明に係る架空電線用素線から構成され
た架空電線は従来の鋼芯アルミニウム撚線より軽量であ
るので、より多くの架空電線を既設鉄塔に架設すること
を可能とし、１塔当たりの電流容量を増大させることが
できる。また架空電線が軽量であるために、自重による
弛度を抑制できるので、鉄塔の間隔を広げることができ
る。更に本発明に係る架空電線用素線の被覆層の断面積
を増大させることによって、架空電線１本当たりの電流
容量を増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るアルミニウム材被覆チタ
ン合金線により導体メンバー及びテンションメンバーを
構成した架空送電線の断面図である。

【図２】アルミニウム材被覆チタン合金線のアルミニウ
ム材の面積率Ａ_fと引張強さ（ｋｇｆ／ｍｍ²）との関係
を示すグラフ図である。

【図３】アルミニウム材被覆チタン合金線のアルミニウ
ム材の面積率Ａ_fと導電率（％ＩＡＣＳ）との関係を示
すグラフ図である。

【図４】表面アルミニウム材層が完全焼鈍されているア
ルミニウム材被覆チタン合金線である実施例９、及び焼
鈍されていないアルミニウム材被覆チタン合金線である
比較例１０における、引張強さの残存率と加熱時間との
関係を示すグラフ図である。

【図５】本発明の実施例に係るアルミニウム材被覆チタ
ン合金線をテンションメンバーとし、導体メンバーをア
ルミニウム材線として構成した架空送電線の断面図であ
る。

【図６】本発明の実施例に係るアルミニウム材被覆チタ
ン合金線を導体メンバーとし、従来の鋼線をテンション
メンバーとして構成した本実施例の架空送電線の断面図
である。

【図７】従来例のアルミニウム炭化ケイ素複合線からな
る架空送電線を示す断面図である。

【図８】チタン合金線２４をテンションメンバー、アル
ミニウム線２５を導体メンバーとして構成した従来の架
空送電線を示す断面図である。

【符号の説明】

１，４；芯材２，５；アルミニウム被覆層３；アルミニウム材被覆チタン合金線（テンションメン
バー）６；アルミニウム材被覆チタン合金線（導体メンバー）７；アルミニウム材線８；亜鉛メッキ鋼線、アルミ被覆鋼線又はインバー線等
の鋼線２１；アルミニウム又はアルミニウム合金マトリックス２２；炭化ケイ素繊維２３；アルミニウム炭化ケイ素複合線２４；チタン合金線２５；アルミニウム線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チタン合金からなる芯材と、この芯材を
面積率１５乃至９０％で被覆するアルミニウム又はアル
ミニウム合金からなる被覆層とを有することを特徴とす
る架空電線用素線。
【請求項２】前記チタン合金は６０％以上の加工率で
冷間加工して繊維状組織とし、引張強度を１２０ｋｇｆ
／ｍｍ²以上に高めたものであることを特徴とする請求
項１に記載の架空電線用素線。
【請求項３】前記被覆層は焼鈍されたものであること
を特徴とする請求項１又は２に記載の架空電線用素線。
【請求項４】チタン合金からなる芯材と、この芯材を
面積率が１５乃至９０％で被覆するアルミニウム又はア
ルミニウム合金からなる被覆層とを有する架空電線用素
線を導体の一部又は全部として構成したことを特徴とす
る架空電線。
【請求項５】前記チタン合金は６０％以上の加工率で
冷間加工して繊維状組織とし、引張強度を１２０ｋｇｆ
／ｍｍ²以上に高めたものであることを特徴とする請求
項４に記載の架空電線。
【請求項６】前記被覆層は焼鈍されたものであること
を特徴とする請求項４又は５に記載の架空電線。