超高電圧の銅線の太さ

質問

今晩は

発電所では、５０万Vまで電圧を上げるようですが、その際ケーブルは銅線を使用しているのでしょうか？また、そのケーブルの太さはどのくらいなのでしょうか？通常の感覚では、少々の太さの銅線を使用したら、５０万Vの電圧で短絡して焼けてしまうような気がしています。

回答No.1

x530 · ベストアンサー

こんばんは

超高圧架空送電線のケーブルの材質はアルミです。
なぜならば、少しでも軽くしたいためです。
銅線なんかを使うと、重量が増えるので、その分鉄塔も頑丈に
作る必要があり、コスト高になってしまいます。
超高圧送電線は、高い鉄塔の上にあり人が触る危険もないので
裸電線です。
太さは、その電線を流す電流量により色々あると思います。
ただ、電圧が高いので、そんなに太くする必要はありません。
６００ｍｍ２くらいでしょうかね。

余談ですが、電気は電圧が高くなるほど電線の周囲を流れるようになります。（真ん中には流れない）
そのため、超高圧電線はドーナッツ構造で、真ん中に光通信ケーブル（光ファイバ）を通しているものもあります。
では。

補足

お返事ありがとうございます。
素人考えで恐縮ですが、例えば、直径２０ｃｍ程度、長さ５０ｃｍ程度の
銅線、もしくはアルミ線に、１００万Vの電圧を印加させても、ショート
して焼け切れないのでしょうか？

回答No.5

outerlimit

＞例えば、直径２０ｃｍ程度、長さ５０ｃｍ程度の銅線、もしくはアルミ線に、１００万Vの電圧を印加させても、ショートして焼け切れないのでしょうか？

ショートしての表現は適切でないことに気づいてください

これだけではなんとも言えません（と言うか条件が荒唐無稽すぎます、現実的には電線には何もおこらないでしょう）
その電源にどれだけの電力を供給する能力があるか
その電力で、銅線を熔かすことができるかが重要です

質問者は、電線が焼けきれるのは　電圧が重要と思い込んでいるようですが(ここが最重要）
電圧は重要な要素ではありません

重要なのは抵抗と電流です、抵抗に電流が流れることで電力が消費され、その電力に見合った熱が発生します

焼け切るかどうか（熔けるかどうか）はその熱のによる温度上昇と放熱で　熔解温度まで上昇するかどうかです

直径20cmの銅線に100万Vを加えた場合、どれだけの時間100万Vを維持できると想像します　？
長くてもミリ秒でしょう　そして　遮断機が動作します
(直流ならばナノ秒でしょう）

回答No.4

tadys

高圧送電線では電線の太さを決めるのは電流容量ではなくコロナの発生です。

コロナの発生は電界強度に影響されるので電界強度を下げる為には出来るだけ太い線のほうが有利になります。
同じ電流容量では銅よりもアルミのほうが直径が大きくなるのでアルミの電線が使われることがあります。（ACSRなど）

超高圧送電ではコロナの発生を抑える為に必要な電線の径は単独の電線では太すぎて実用的ではないので複数の導体を距離を置いて配置することで実効的に直径を大きくした効果を持たせます。

６本あるいは８本の電線が束になっている送電線を見かけたら1,000kVの送電線と思っていいでしょう。

参考URL：

http://www.jectec.or.jp/kiso/denryoku/gakuu.html,http://www.radionikkei.jp/denki/contents/07109/index.html

補足

お返事ありがとうございます。
素人考えで恐縮ですが、例えば、直径２０ｃｍ程度、長さ５０ｃｍ程度の
銅線、もしくはアルミ線に、１００万Vの電圧を印加させても、ショート
して焼け切れないのでしょうか？

回答No.3

foobar

超高電圧では、電線表面の電界強度が高くなり、コロナ放電がおきやすくなります。
電線の電界を緩和するためには、太い電線を使う必要があります。
が、電線をそのまま太くしても#1さん回答にあるように、中心部分には電流が流れません。
そこで、複数の電線を円柱状に張って、見かけ上太い電線を張ったのと同様の効果（表面電界の緩和）をしています。

なお、短絡したときの電流は、電圧だけでなく系統のインピーダンスも効きます。

補足

お返事ありがとうございます。
素人考えで恐縮ですが、例えば、直径２０ｃｍ程度、長さ５０ｃｍ程度の
銅線、もしくはアルミ線に、１００万Vの電圧を印加させても、ショート
して焼け切れないのでしょうか？

回答No.2

outerlimit

電圧と使用する電線の導体の太さ(断面積）は関係ありません

導体の太さに関係あるのは、流れる電流です
それと電線の長さです
（導体の抵抗分と流れる電流で　電線の先では電圧が落ちます、この電圧降下を許容範囲に収めるため、電線の抵抗の許容値が決まります
その抵抗に収めるためよう　導体の種類と太さを決めます)
＃１の回答のように　直径８cm程度のアルミ線です（数mmのアルミ線を撚り束ねてある）

質問の趣旨は　絶縁耐圧　のことと思います

数万V 程度までは絶縁被覆した電線を使用しますが、それ以上の電圧や架空送電線では　絶縁物のない導線むき出しの電線が使用されます
これは、空気の絶縁性を利用しています
そのため、鉄塔に取り付ける部分には絶縁碍子を多数長く繋いで絶縁を確保しています

質問の電線が熔けるのは、熔ける部分の抵抗と電流で発熱し、その導体の熔ける温度になるからです

補足

お返事ありがとうございます。
素人考えで恐縮ですが、例えば、直径２０ｃｍ程度、長さ５０ｃｍ程度の
銅線、もしくはアルミ線に、１００万Vの電圧を印加させても、ショート
して焼け切れないのでしょうか？