(57)【要約】【課題】  アーク溶断特性を高めて落雷等に起因する短絡や地絡の発生に対して溶断しにくくしたアーク溶断特性を向上させた配電線を提供する。【解決手段】  本発明に係るアーク溶断特性を向上させた配電線１は、中心に１本のカーボンファイバ心２又は複数本のカーボンファイバ心線２ａ，２ａによって形成されるカーボンファイバ心２が配設され、カーボンファイバ心２の周囲を取り囲むようにして複数の圧縮導電線３０，３０又は導電線３１によって形成される導電撚り線３が配設され、さらに、導電撚り線３を被覆するようにして絶縁体４が配設された構成になっている。これにより、配電線１におけるアーク溶断特性が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の中心にカーボンファイバ心を配置することによりアーク溶断特性を向上させたことを特徴とする配電線。
【請求項２】
請求項１に記載の配電線において、
前記カーボンファイバ心は１本又は複数本を撚り合わせたものであることを特徴とする配電線。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の配電線において、
前記導体はアルミニウム又は銅の圧縮導体であり、前記圧縮導体の相互間が面接触していることを特徴とする配電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶断特性を向上させた配電線に関し、さらに詳しくは、アーク溶断特性を高めることで落雷等に起因する短絡や地絡による溶断の発生を抑えたアーク溶断特性を向上させた配電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電線には、中心素線の外層に丸型の素線を撚り合わせた丸撚り構造のもの、例えば１９本の素線を撚ったものや、７本の素線で圧縮した構造（ＳＢ：smooth body-type outdoor crosslinked polyethylene insulated）のもの等がある。前者はアーク溶断特性が問題となる場合があるが、後者は素線１本あたりの断面積が大きいのでアーク溶断特性は前者よりも向上している。また、アルミニウム電線は銅電線に比べて軽量であるものの抗張力が低いため、中心に亜鉛めっき鋼線やアルミニウム覆鋼線を使用した鋼心アルミニウム撚り線（ＡＣＳＲ）が導体に使用されているが、大サイズでは鋼心が重くなる、導体が太くなる等の不都合がある。そこで、アルミニウムのみでも十分張力を有する等の理由から、オールアルミ導体も使用されている。
【０００３】
配電線における耐アーク溶断特性は、落雷による被害を軽減する観点から重要である。配電線の近くで落雷が生じた場合、急峻で大きな雷サージ電圧が配電線上を伝搬する。これが碍子付近に達し、碍子の絶縁耐力を越えると碍子表面に火花せん絡が生じる。続いてバインド線先端から沿面放電が絶縁電線上を進展し、被覆層の弱点部に達して貫通破壊を生じ、ここにアーク放電が集中して断線に至る。
【０００４】
中心素線の周囲にアルミニウム又はアルミニウム合金線が螺旋状に撚り合わされた配電線では、アルミニウムの融点が低いため、銅導体の電線に比べ落雷や線間短絡で溶断し易い。特に、中心に鋼心の無いオールアルミ導体による電線はアーク溶断特性が低い。中でも中心素線の外層に丸型の素線を撚り合わせた構造（即ち、丸撚り構造）のものは、耐アーク溶断特性が問題となっていた。アーク溶断特性が低いと落雷などによる断線が発生し易いという問題があり、また、あまりに早く溶断してしまうとリレー回路が作動せず、遮断器が働かないという問題がある。従って、このような配電線については高いアーク溶断特性が望まれる。また、オールアルミ導体の電線は断面の直径サイズも大きく、その中心に鋼線を入れるとさらに大重量化するという問題もある。
【０００５】
一方、送電線においては、次の問題がある。例えば、（１）大電流が流れる等によって導電体が熱膨張し、これによって電線に弛みが生じる問題や、（２）鋼線による中心素線の周囲にアルミニウム又はアルミニウム合金線を配した構成では交流電流が流れることによって交番磁界が発生し、中心素線とアルミニウム又はアルミニウム合金線とにより、一種のソレノイド磁石が形成されて鋼線にヒステリシス損（鉄損）が生じ、これによって架空送電線に電力損失が生じるという問題等がある。前者に対する対応が特許文献１に開示され、後者に対する対応が特許文献２に開示されている。いずれも、中心素線にカーボンファイバを配設することにより、前者では軽量化及び高強度が図られ、後者では電力損失の低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−６２０２９号公報
【特許文献２】特開平８−１７２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、配電線がアーク放電によって断線しているにもかかわらずリレー回路が作動せず、遮断器が働かなかった場合には送電が停止されずに送電が継続することになるので事故を誘発するおそれがある。ここで、上述のように、特許文献１，２では送電線の素線にカーボンファイバを使用しているが、これは単に軽量化や強度のアップあるいは電力損失の低減を目的としたものであってアーク溶断特性の改善を目的としたものではない。特許文献１，２においてはアーク溶断について全く検討がなされておらず、また、そのような示唆も示されていないことがその左証である。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、導体の中心に熱伝導率の小さいカーボンファイバを配設することにより、耐アーク溶断特性を向上させることが可能なアーク溶断特性を向上させた配電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】
【０００９】
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、導体の中心にカーボンファイバ心を配置することによりアーク溶断特性を向上させたことを特徴とする配電線を提供する。
【００１０】
上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の配電線において、前記カーボンファイバ心は１本又は複数本を撚り合わせたものであることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の配電線において、前記導体はアルミニウム又は銅の圧縮導体であり、前記圧縮導体の相互間が面接触していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るアーク溶断特性を向上させた配電線によれば、熱伝導率の小さいカーボンファイバを導体の中心に配設することにより、耐アーク溶断特性を向上させることができるという効果がある。これにより、落雷等により万一配電線が溶断した場合であってもリレー回路が動作可能な時間が確保できるので遮断機が作用しないという事態を回避することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るアーク溶断特性を向上させた配電線の好ましい一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示すアーク溶断特性を向上させた配電線の断面図である。
【図３】（ａ）はカーボンファイバ心を１本に導電線を１９本配置した構造を示す断面図、（ｂ）はカーボンファイバ心を１本に導電線を６本配置した構造を示す断面図、（ｃ）はカーボンファイバ心を７本に丸形の導電線を１２本配置した構造を示す断面図である。
【図４】本発明に係るアーク溶断特性を向上させた配電線及び比較例のアーク溶断試験を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［アーク溶断特性を向上させた配電線の構成］
以下、本発明に係るアーク溶断特性を向上させた配電線について、好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るアーク溶断特性を向上させた配電線の一実施形態を示す斜視図、図２は図１のアーク溶断特性を向上させた配電線の断面図である。本発明に係るアーク溶断特性を向上させた配電線（以下、単に「配電線」という。）１は、概略として、中心に配設された線状のカーボンファイバ（＝炭素繊維）心２と、その周囲を取り巻くように圧縮して配設した導電撚り線３と、この導電撚り線３を被覆するように設けられたチューブ状の絶縁体４とを備えて構成されている。
【００１５】
カーボンファイバ心２は、図２に示すように、複数、例えば７本のカーボンファイバ心線２ａ，２ａを撚り合せて形成されている。このカーボンファイバ心線２ａ，２ａとしてはＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系、ピッチ系等を用いることができる。
【００１６】
導電撚り線３は、複数本（例えば、６本）の導電体であるアルミニウム線、アルミニウム合金線又は銅線からなる略台形状の圧縮導電線３０，３０によって形成され、カーボンファイバ心２を取り巻くように撚り合わせて配置されている。導電体を圧縮導電線３０，３０とすることにより、残留応力を低減させることができるため、断線を低減することができると共に、圧縮導電線３０，３０の相互間が面接触することにより熱伝導が良好になる。この圧縮導電線３０，３０の相互間の面接触を図るため、図２に示すように、圧縮導電線３０，３０は断面が略台形状にされており、また、外表面は撚った後に円形となるように周面は円弧状に形成されている。
【００１７】
絶縁体４は、塩化ビニルやポリエチレン等の樹脂材によって形成されている。尚、本実施形態においては、その外周面には着雪防止、風圧抑制等を目的として配電線１の長さ方向へ所定間隔に形成された複数の凸状のヒレ４０，４０が円周方向に一定間隔に設けられているが、ヒレ４０，４０の形状は、これに限定されるものではなく、ヒレ４０，４０を設けない形状や、左右一対のヒレとするなど適宜の形状を採用することができる。
【００１８】
［電線の他の実施形態］
次に、配電線１の他の実施形態について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明に係るアーク溶断特性を向上させた配電線の他の構成例を示す断面図である。図３（ａ）に示す配電線１は、１本のカーボンファイバ心２と、カーボンファイバ心２の外周を取り囲むようにして配設された１８本の圧縮導電線３０，３０を撚り合わせた導電撚り線３と、導電撚り線３の外周に配設された絶縁体４を設けた構成としたものである。また、図３（ｂ）に示す配電線１は、大径の１本のカーボンファイバ心２と、カーボンファイバ心２の外周を取り囲むようにして配設された断面が略台形状の６本の圧縮導電線３０，３０を撚り合わせた導電撚り線３と、導電撚り線３の外周に配設された絶縁体４を設けた構成としたものである。さらに、図３（ｃ）に示す配電線１は、７本のカーボンファイバ心線２ａ，２ａを撚り合わせたカーボンファイバ心２と、カーボンファイバ心２の外周を取り囲むようにして配設された１２本の断面が略円形状の導電線３１，３１を撚り合わせた導電撚り線３と、導電撚り線３の外周に配設された絶縁体４とを設けた構成としたものである。ここで、カーボンファイバ心２の引張り強さは例えば２，０００ＭＰａ以上のものを用いることが好ましい。
【実施例】
【００１９】
図４は、本発明に係るアーク溶断特性を向上させた配電線及び比較例（＝従来例）のアーク溶断試験を示す特性図である。本発明に係る電線（ａ）は図１及び図２に示したアルミ導体カーボンファイバ架橋ポリエチレン絶縁電線（ACFR-OC 200mm2：Aluminum Conductors Carbon. Fiber Reinforced-Outdoor Crosslinked polyethylene 200 mm2）であり、比較例（ｂ）はアルミ導体架橋ポリエチレン絶縁電線（Al-OC 240 mm2：Aluminum Conductors-OC 240 mm2）である。いずれも導電線の径は１８．６ｍｍであり、電線（ａ）の中心に使用したカーボンファイバの径は６．３ｍｍである。図４において、縦軸は溶断時間（秒）であり、横軸は試験電流（（ｋＡ）、＝アーク電流）である。そして、アーク溶断試験は、アルミ導体カーボンファイバ架橋ポリエチレン絶縁電線及びアルミ導体架橋ポリエチレン絶縁電線のそれぞれの水平に配置された部分に対向させて棒状の電極を数十ｍｍの距離を隔てて直交させて配置した。そして、５００ｋｇｆの張力をかけた電線に２〜１２．５ｋＡの交流アーク電流を印加し、電線がアーク溶断によって断線するまで（初期張力から２０％強度低下するまで）の時間を比較した。
【００２０】
その結果、図４から明らかなように、アーク溶断試験による溶断時間を比較すると、２ｋＡのアーク電流を電線に加えた際の溶断時間は、本発明に係る電線（ａ）が比較例（ｂ）に比べて約５倍（≒１，４００／２７０）となっている。また、アーク電流を６ｋＡとした場合でも溶断時間は約３．５倍（≒３２０／９０）となっている。このように、本発明に係るアーク溶断特性を向上させた配電線（ａ）は中心に熱伝導率の小さいカーボンファイバ心２を配設したことにより、比較例（ｂ）に比べ、どのアーク電流においても耐アーク溶断特性が高くなっていることがわかる。
【００２１】
［実施形態の効果］
本実施形態に係るアーク溶断特性を向上させた配電線によれば、配電線１の中心に熱伝導率の小さいカーボンファイバ心２を配設したことにより耐アーク溶断特性を向上させることができるという効果がある。
【００２２】
また、本実施形態に係るアーク溶断特性を向上させた配電線によれば、カーボンファイバ心２は複数本を適宜に撚り合わせた構成とすることにより必要な引っ張り強度を任意に調整できるという効果がある。
【００２３】
また、本実施形態に係るアーク溶断特性を向上させた配電線によれば、カーボンファイバ心２の引張強度が２，０００ＭＰａ以上とすることにより熱伝導率を小さくしながらカーボンファイバ心２の断線を防止できるという効果がある。
【００２４】
さらに、本実施形態に係るアーク溶断特性を向上させた配電線によれば、導電撚り線３を構成する圧縮導電線３０，３０をアルミニウム、アルミニウム合金又は銅の圧縮導体としたことにより残留応力が低減するので、断線を低減することができるという効果がある。さらに、圧縮によって圧縮導電線３０，３０の相互間が面接触することにより、熱伝導が良好になるという効果もある。
【００２５】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１    配電線（アーク溶断特性を向上させた配電線）
２    カーボンファイバ心
２ａ    カーボンファイバ心線
３    導電撚り線
４    絶縁体
３０    圧縮導電線
３１    導電線
４０    ヒレ
【図１】
2019091670.tif 000003
【図２】
2019091670.tif 000004
【図３】
2019091670.tif 000005
【図４】
2019091670.tif 000006