JP2019091670A - Power distribution line improving arc fusion characteristics - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a distribution line having improved arc melting characteristics, and more particularly, to a distribution having improved arc melting characteristics in which generation of arc cutting due to a lightning strike or the like is suppressed by enhancing arc melting characteristics. It relates to the wire.
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。 The distribution line has a circular twist structure in which a round strand is twisted around the outer layer of the central strand, for example, a twist of 19 strands or a structure compressed by seven strands (SB There are those of smooth body-type outdoor crosslinked polyethylene insulated) and the like. The former may have problems with arc melting characteristics, but the latter has a larger cross-sectional area per wire, so the arc melting characteristics are improved over the former. In addition, steel cored aluminum stranded wire (ACSR) using galvanized steel wire or aluminum coated steel wire at the center is used for conductor because aluminum wire is lighter than copper wire but its tensile strength is low. When the size is large, the steel core is heavy and the conductor is thick. Therefore, all aluminum conductors are also used because aluminum alone has sufficient tension.
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。 The arc-proof characteristic in distribution lines is important from the viewpoint of reducing the damage caused by lightning strikes. When a lightning strike occurs near a distribution line, a sharp and large lightning surge voltage propagates on the distribution line. When this reaches the vicinity of the insulator and exceeds the dielectric strength of the insulator, spark breakage occurs on the insulator surface. Subsequently, creeping discharge propagates on the insulated wire from the binding wire tip and reaches the weak point of the coating layer to cause penetration failure, where arc discharge is concentrated to lead to disconnection.
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。 In a distribution line in which aluminum or an aluminum alloy wire is twisted in a spiral shape around a central strand, the melting point of aluminum is low, and therefore, it is easier to melt and break due to lightning strikes or line shorts than a copper conductor wire. In particular, the wire made of an all-aluminum conductor without a steel core at the center has low arc melting characteristics. Among them, in the case of a structure (i.e., a round twist structure) in which round strands are twisted together in the outer layer of the center strand, the arc resistance property is a problem. If the arc fusing characteristics are low, there is a problem that disconnection due to lightning strikes easily occurs, and if it is too fast, there is a problem that the relay circuit does not operate and the circuit breaker does not work. Therefore, high arc fusing characteristics are desired for such distribution lines. In addition, the diameter of the cross section of the all-aluminum conductor wire is also large, and there is also a problem that when the steel wire is inserted at the center, the weight is further increased.
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。
On the other hand, transmission lines have the following problems. For example, (1) the conductor thermally expands due to the flow of a large current, etc., and this causes a slack in the wire, and An alternating magnetic field generates an alternating magnetic field, and a kind of solenoid magnet is formed by the central wire and the aluminum or aluminum alloy wire to cause hysteresis loss (iron loss) in the steel wire, which causes an overhead power transmission line There is a problem that power loss occurs. The response to the former is disclosed in
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。
As mentioned above, the relay circuit does not operate even though the distribution line is broken due to arc discharge, and if the circuit breaker does not work, the power transmission will not be stopped but the power transmission will continue, so an accident There is a risk of inducing Here, as described above, in
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。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and by arranging a carbon fiber having a small thermal conductivity at the center of the conductor, the arc melting characteristic capable of improving the arc resistance can be improved. The purpose is to provide a distributed distribution line.
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。
In order to solve the above problems, the invention according to
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。
In order to solve the above problems, the present invention according to
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。
In order to solve the above problems, the present invention according to
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。 According to the distribution line in which the arc fusing characteristic according to the present invention is improved, by arranging the carbon fiber having a small thermal conductivity at the center of the conductor, the arc fusing resistance can be improved. As a result, even if the distribution line is broken by lightning or the like, a time in which the relay circuit can operate can be secured, so that the situation that the circuit breaker does not work can be avoided.
[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。
[Configuration of distribution line with improved arc melting characteristics]
Hereinafter, the distribution line which improved the arc fusing characteristic concerning the present invention is explained in detail based on one desirable embodiment. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a distribution line with improved arc fusing characteristics according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the distribution line with improved arc fusing characteristics of FIG. The distribution line (hereinafter, simply referred to as "distribution line") 1 with improved arc fusing characteristics according to the present invention is generally a linear carbon fiber (= carbon fiber)
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
The conductive stranded
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。
The
[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。
[Another embodiment of the electric wire]
Next, another embodiment of the
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。 FIG. 4 is a characteristic diagram showing an arc fusing test of a distribution line in which the arc fusing characteristic is improved according to the present invention and a comparative example (= conventional example). The electric wire (a) according to the present invention is the aluminum conductor carbon fiber cross-linked polyethylene insulated electric wire (ACFR-OC 200 mm 2 : Aluminum Conductors Carbon. Fiber Reinforced-Outdoor Crosslinked polyethylene 200 mm 2 ) shown in FIG. 1 and FIG. Example (b) is an aluminum conductor cross-linked polyethylene insulated wire (Al-OC 240 mm 2 : Aluminum Conductors-OC 240 mm 2 ). In each case, the diameter of the conductive wire is 18.6 mm, and the diameter of the carbon fiber used at the center of the electric wire (a) is 6.3 mm. In FIG. 4, the vertical axis is the melting time (seconds), and the horizontal axis is the test current ((kA), = arc current). Then, in the arc melting test, the rod-like electrodes are made to be orthogonal to each other at a distance of several tens of mm by facing the horizontally arranged portions of the aluminum conductor carbon fiber cross-linked polyethylene insulated wire and the aluminum conductor cross-linked polyethylene insulated wire Placed. Then, an alternating current of 2 to 12.5 kA was applied to the wire under tension of 500 kgf, and the time until the wire was broken due to arc melting (a time to decrease in strength by 20% from the initial tension) was compared.
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。
As a result, as apparent from FIG. 4, comparing the melting times by the arc melting test, the wire (a) according to the present invention is a comparative example (b) when the 2 kA arc current is applied to the wire. And approximately five times (.apprxeq.1,400 / 270). Also, even when the arc current is 6 kA, the melting time is about 3.5 times (/ 320/90). As described above, since the
[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。
[Effect of the embodiment]
According to the distribution line in which the arc fusing characteristic according to the present embodiment is improved, the arc fusing resistance can be improved by arranging the
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。
In addition, according to the distribution line in which the arc melting characteristic according to the present embodiment is improved, the required tensile strength can be arbitrarily adjusted by appropriately twisting a plurality of
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。
Further, according to the distribution line in which the arc melting characteristic according to the present embodiment is improved, the
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。
Furthermore, according to the distribution line in which the arc melting characteristic according to the present embodiment is improved, residual stress can be obtained by making the compressed
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。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from or changing the technical concept of the present invention.
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
1 Distribution line (distribution line with improved arc fusing characteristics)
2
Claims (3)
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。 In the distribution line according to claim 1,
A distribution line characterized in that the carbon fiber core is one or a plurality of twisted strands.
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。 In the distribution line according to claim 1 or 2,
The distribution line characterized in that the conductor is a compressed conductor of aluminum or copper, and the compressed conductors are in surface contact with each other.
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