今回は平成28年度 電力科目 A問題14、送電線路に用いられる導体の誤り選択問題です。導電率・軟銅硬銅・鋼心アルミより線（ACSR）・アルミニウムと、導体材料が総登場します。
決め手は鋼心アルミより線（ACSR）の構造。ACSRは中心に亜鉛めっき鋼より線、その周囲に硬アルミ線をより合わせます。「軟アルミ線」は誤りです（強度を保つため硬アルミ線）。
平成28年度 電力科目 A問題14：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「平成28年度 第三種電気主任技術者試験」電力科目 A問題14
電験3種 電力科目 【電気材料】 平成28年度 A問題14
送電線路に用いられる導体に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(1) 導体の特性として、一般に導電率は高く引張強さが大きいこと、質量及び線熱膨張率が小さいこと、加工性及び耐食性に優れていることなどが求められる。
(2) 導体には、一般に銅やアルミニウム又はそれらの合金が用いられ、それらの導体の導電率は、温度や不純物成分、加工条件、熱処理条件などによって異なり、標準軟銅の導電率を100%として比較した百分率で表される。
(3) 地中ケーブルの銅導体には、一般に軟銅が用いられ、硬銅と比べて引張強さは小さいが、伸びや可とう性に優れ、導電率が高い。
(4) 鋼心アルミより線は、中心に亜鉛めっき鋼より線、その周囲に軟アルミ線をより合わせた電線であり、アルミの軽量かつ高い導電性と、鋼の強い引張強さとをもつ代表的な架空送電線である。
(5) 純アルミニウムは、純銅と比較して導電率が2/3程度、比重が1/3程度であるため、電気抵抗と長さが同じ電線の場合、アルミニウム線の質量は銅線のおよそ半分である。
誤りは(4)：外層は硬アルミ線
「その周囲に軟アルミ線をより合わせた」——硬アルミ線です。
| ★軟アルミ | ★硬アルミ | |
| ★引張強さ | ★★小さい | ★★大きい |
| ★導電率 | ★やや高い | ★★約61％ |
| ★架空送電線 | ★★使えない（自重に耐えない） | ★★これを使う |
架空送電線は、自重と風雪に耐えなければなりません——軟アルミでは弱すぎるのです。
鋼心が引張強さを担うとはいえ、外層も力を受けます——だから硬アルミを使うのです。
銅でも同じで、架空送電線には硬銅を使いました——張る用途には硬いほうという原則。
ケーブルなら曲げるので軟らかいほうがよい——用途で決まるのです。
他の記述はすべて正しい——誤りは「軟」の一字だけになります。
(5) アルミが軽くなる計算
★質量は約半分
| 項目 | ★銅 | ★アルミ | 比 |
| ★導電率 | ★100％ | ★★約61％（2/3程度） | ★断面積は1.5〜1.6倍 |
| ★比重 | ★8.9 | ★★2.7（1/3程度） | ★★3分の1 |
| ★質量 | ★1 | ★★約0.5 | ★★半分 |
問題文が「2/3程度」「1/3程度」と書いているのは概算のため——掛け合わせると半分になります。
太くする必要はありますが、比重の差が上回ります——だから軽くなるのです。
この計算は、試験で何度も問われます——1.5×1/3＝0.5 と覚えておくとよいでしょう。
だから架空送電線ではアルミが選ばれます——鉄塔を小さくできるから。
(1) 導体に求められる性質
| 性質 | 望ましい方向 | 理由 |
| ★導電率 | ★★高い | ★抵抗損が減る |
| ★引張強さ | ★★大きい | ★自重と風雪に耐える |
| ★質量 | ★★小さい | ★鉄塔を小さくできる |
| ★線熱膨張率 | ★★小さい | ★★たるみが変わりにくい |
| ★加工性・耐食性 | ★★優れている | ★線に引き伸ばし、数十年使う |
導電率と引張強さは、たいてい両立しません——結晶が乱れると強いが通しにくいから。
だから鋼心アルミより線のように役割を分けます——それが(4)の構造です。
線熱膨張率が小さいほうがよいのは、たるみのため——伸びれば地面に近づくのです。
5つの条件をすべて満たす材料はありません——だから組み合わせることになります。
⚠️ よくある間違い
(4)の「亜鉛めっき鋼より線」を見て正しいと判断する——そこは正しいのです。誤りは「軟アルミ線」。正しくは硬アルミ線です。
架空送電線は自重に耐えるので硬いほう——硬銅を使うのと同じ理屈。
(2)の導電率の表し方を疑ってしまう——標準軟銅を100％とします。
(3)の軟銅を疑ってしまう——ケーブルは曲げるので軟銅。
(5)の計算を疑ってしまう——1.5×1/3＝0.5 で正しいです。
「軟」「硬」の一字を見落とさない——導電材料では定番の引っかけになります。
⏱️ 本番での進め方
①★鋼心アルミより線の外層は硬アルミ線。
②★架空送電線は張る用途なので硬いほうを使う。
③★アルミは断面積1.5倍でも比重1/3で質量は半分。
④★導電率と引張強さは両立しないので役割を分ける。
💡 覚え方
「張るなら硬、曲げるなら軟」——銅でもアルミでも同じ原則です。1.5×1/3＝0.5——アルミが軽い理由はこの1行になります。
導電材料は繰り返し出題されています——令和3年度 A問題14（電気材料：送電線の導体）、令和5年度下期 A問題14（電気材料：電線の導体）にもあります。
(3) 軟銅が地中ケーブルに向く理由
3つの性質が挙げられています。
| 性質 | 軟銅 | 硬銅 |
| ★引張強さ | ★★小さい | ★★大きい |
| ★伸び・可とう性 | ★★優れる | ★劣る |
| ★導電率 | ★★100％ | ★96〜98％ |
地中ケーブルは自重を支える必要がありません——管や地面が支えてくれるから。
だから引張強さが小さくてもかまいません——そのぶん他の性質を取れるのです。
曲げやすく、しかも導電率が高い——2つの利点が同時に得られることになります。
焼きなましという1つの処理で、両方が変わります——結晶が整うからです。
(2) 導電率が変わる4つの条件
問題文が挙げている要素を整理しましょう。
| 条件 | 導電率への影響 | 理由 |
| ★温度 | ★★上がると下がる | ★原子の振動が電子を妨げる |
| ★不純物成分 | ★★多いと下がる | ★結晶が乱れる |
| ★加工条件 | ★★引き伸ばすと下がる | ★加工硬化で結晶が乱れる |
| ★熱処理条件 | ★★焼きなますと上がる | ★再結晶で結晶が整う |
4つとも「結晶の乱れ」で説明できます——乱れれば電子が散乱されるのです。
温度も、原子の振動という一種の乱れ——同じ原理です。
だから精製し、焼きなますことで導電率が上がります——乱れを減らす2つの手段。
問題文が4つ並べているのは、そういう意味です——すべてが同じ原理から出るのです。
鋼心アルミより線という答え
2つの金属で役割を分けた電線です。
| 部位 | 材料 | 担うもの | 理由 |
| ★中心 | ★★亜鉛めっき鋼より線 | ★★引張強さ | ★鋼は導電率10％だが強度は抜群 |
| ★外層 | ★★硬アルミより線 | ★★電流 | ★軽くて導電率もそこそこ |
導電率と引張強さは、1つの材料では両立しません——だから2つを組み合わせるのです。
鋼は電気をほとんど通しませんが、それでかまいません——支えるのが役目だから。
表皮効果があるので、電流は外側を流れたがります——中心が鋼でも損失は増えないのです。
亜鉛めっきは、鋼のさびを防ぐため——数十年屋外で使うからです。
架空送電線が銅からアルミへ変わった
かつては硬銅より線が使われていました。
| 時代 | 使われた電線 | 理由 |
| ★初期 | ★硬銅より線 | ★導電率が高い |
| ★★現在 | ★★鋼心アルミより線（ACSR） | ★★軽く、安く、太くできる |
銅は重いので、鉄塔を大きくする必要がありました——建設費がかさむのです。
アルミなら同じ抵抗で質量が半分——鉄塔を小さくできることになります。
しかも資源量が多く、価格も安定しています——大量に使う用途では重要。
太くなることがコロナ対策にもなりました——3つの利点が重なったのです。
線熱膨張率が小さいほうがよい理由
(1)に挙げられている性質を、たるみから見ましょう。
| 段階 | 起きること |
| ① | ★夏の暑さや大電流で電線が温まる |
| ★② | ★★熱膨張で電線が伸びる |
| ★③ | ★★たるみが増えて地面に近づく |
| ★④ | ★★離隔距離を保てなくなる |
電線は両端で固定されているので、伸びるとたるみます——逃げ場がそこしかないのです。
たるみが増えれば、地面や樹木に近づきます——感電や地絡の危険があります。
だから線熱膨張率は小さいほうがよい——温度が変わっても長さが変わりにくいから。
設計では、最も暑く電流が多いときを想定します——そのときのたるみで鉄塔の高さが決まるのです。
まとめ
| 誤り | (4) ACSRは硬アルミ線 |
| 導体特性 | 導電率大・質量小(1) |
| 導電率表示 | %IACS(2) |
| 地中ケーブル | 軟銅(3) |
| 純アルミ | 同抵抗同長で質量半分(5) |
| 答え | (4) |
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