JP2001357723A - 架空線 - Google Patents
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Abstract
風圧荷重を低減できる架空線を提供する。 【解決手段】 断面形状が、直径d=18〜52mmの円に内
接する正多角形で、各頂点に円弧状溝を設けた形の架空
線であって、正多角形の角数Nが直径dとの関係で、N
=13.0+ 0.092d+0.0031d2 なる条件を満足し、正多
角形の頂点の円弧状溝の深さHが直径dとの関係で、
0.00656d≦H≦ 0.00773d(好ましくはH= 0.00721
d)なる条件を満足し、頂点の円弧状溝の半径Rが深さ
Hとの関係で、 5.834H≦R≦ 7.082H(好ましくはR
=6.716 H)なる条件を満足するようにしたもの。
Description
空地線などの架空線に関し、特に台風時のように強風と
降雨が同時に存在する条件下で風圧荷重の少ない架空線
に関するものである。
線を撚り合わせた鋼心アルミ撚線(ACSR)が多用さ
れている。この種の電線で風圧荷重の低減を図ったもの
としては、次のような電線が公知である。
外層に断面扇形のセグメント素線を撚り合わせ、セグメ
ント素線の角部を外凸の円弧面に形成し、角部円弧面の
曲率半径を特定値に設定して、低風圧化を図ったもの。 (2) 最外層の表面を波形にして、低風圧化を図ったも
の。 (3) 最外層に断面扇形のセグメント素線を撚り合わせ、
セグメント素線の隣接部の表面側に円弧状溝を設けて、
風圧荷重を低減したもの。 (4) 断面形状を正多角形にして、各頂点に円弧状溝を設
けることにより、風圧荷重を低減したもの。
は、風洞内に降雨状態をシュミレートするため水滴を発
生させるグリッドを設け、風速40m/秒の風と、降水量
16mm/10分の降雨を同時に再現した風洞実験を実施する
と、降雨による水滴が電線表面に付着し、設計時に想定
している電線表面形状と著しく異なる表面形状になるこ
とが判明した。すなわち、降雨により電線表面に付着し
た水滴は、風上側から風下側へ表面を移動して行き、最
終的には空気の剥離点に到着するが、剥離点では風の流
れが弱いため、水滴はこの位置に溜まって集合し、電線
表面に水路のような水溜まりを形成する現象が確認され
た。
実験で得られる電線の抗力係数は、通常の風洞実験すな
わち強風だけを再現した実験で得られる電線の抗力係数
より大きくなることが明らかとなった。したがって従来
の電線は、台風時のような強風+降雨の条件下では、十
分な抗力係数の低減効果が得られないという問題があ
る。
み、強風時だけでなく、強風+降雨時においても風圧荷
重を低減できる架空線を提供することにある。
め、本発明の架空線は、断面形状が、直径d=18〜52mm
の円に内接する正多角形で、各頂点に円弧状溝を設けた
形になっていて、正多角形の角数Nが直径dとの関係で
次の条件を満足し、 N=13.0+ 0.092d+0.0031d2 正多角形の頂点の円弧状溝の深さHが直径dとの関係で
次の条件を満足し、 0.00543d≦H≦ 0.00865d 頂点の円弧状溝の半径Rが深さHとの関係で次の条件を
満足する、 4.960H≦R≦ 8.802H ことを特徴とするものである。
円弧状溝の深さHは、直径dとの関係で、 0.00656d≦H≦ 0.00773d なる条件を満足するものであることが好ましい。また本
発明の架空線における頂点の円弧状溝の半径Rは、深さ
Hとの関係で、 5.834H≦R≦ 7.082H なる条件を満足するものであることが好ましい。
点の円弧状溝の深さHは、直径dとの関係で、 H= 0.00721d なる条件を満足するものであることがより好ましい。ま
た本発明の架空線における頂点の円弧状溝の半径Rは、
深さHとの関係で、 R=6.716 H なる条件を満足するものであることがより好ましい。
形で外側の両角部に円弧状溝を有するセグメント素線を
撚り合わせることにより構成することが好ましい。
重を低減できることは、以下に説明するように各種の断
面形状の架空線について強風+降雨時を再現した風洞実
験を行った結果から明らかになったものである。
態を示す。この架空送電線は、鋼撚線1のまわりに断面
円形のアルミ線2を撚り合わせ、さらに最外層にアルミ
のセグメント素線3を撚り合わせたものである。各セグ
メント素線3は、断面が実質的に台形で、外側(電線表
面側)の両角部に半径Rの円弧状溝4が形成されている
ものである。このようなセグメント素線3を最外層に撚
り合わせると、電線の断面形状は、直径dの円に内接す
る正多角形で、各頂点に半径Rの円弧状溝4が設けられ
た形となる。
形態であるが、本発明はこれに限られるものではなく、
例えばセグメント素線3としてアルミ被覆鋼線やアルミ
合金線などを使用することも可能であり、またアルミ合
金撚線、銅撚線、架空地線などにも同様に適用可能であ
る。
正多角形の角数N、円弧状溝4の半径R及び深さHを異
ならせた各種の電線を製造し、これらの電線について風
洞実験を行い、風速20〜40m/秒、降雨条件16mm/10分
の範囲で、強風降雨時の抗力係数の測定を実施した。本
実験の最高風速を40m/秒と定めたのは、通常、送電線
設計時に用いられる最高風速が40m/秒であるからであ
る。また降雨条件は、過去に観察された台風の風速と降
水量の記録から採用した値である。電線は、直径18〜52
mmの鋼心アルミ撚線を使用した。比較のため通常の電線
(最外層が断面円形の素線で構成されたACSR)につ
いても実験を行った。本実験のために試作した電線は表
1のとおりである。なお正多角形の辺の凹み量Dとは頂
点と頂点を結ぶ直線からの凹み量(図2参照)である。
降雨の条件下での抗力係数と、風速40m/秒+降雨強度
16mm/10分の条件下での抗力係数を測定した結果を表2
に示す。また表2には降雨時に抗力係数の低減効果が認
められた電線のH/d、H/Rの値を併せて示した。
が、抗力係数を求めるときに使う定数は、無降雨時の値
と式を使った。したがって、降雨時の抗力測定装置で降
雨を停止して抗力を測定すると、通常の風速40m/秒時
の抗力係数が求まる。言い換えれば、降雨時の抗力係数
は、降雨の効果で電線に加わる荷重の変化を直接的に表
している。表2中の降雨時の評価で、「効果大」は抗力
係数が0.75未満、「効果中」は抗力係数が0.75以上0.80
未満、「効果小」は抗力係数が0.80以上0.85未満、「効
果なし」は抗力係数が0.85以上である。
数に低下が生じている。ただしその効果は小と判断でき
る。 *直径22mmサイズについて(2-1〜2-4):降雨時の抗力係
数に低下が生じている。このサイズでは、正多角形の辺
の部分の凹み量Dと抗力係数の関係を調べたが、凹みが
あってもなくても抗力係数に顕著な差はなく、むしろD
が小さい方が抗力係数が低くなる傾向が見られる。降雨
時の抗力係数が最小の電線は、0.8 を下まわる結果が得
られていることより、この電線断面形状の有効性が確認
できる。ただしその効果は中と判断できる。 *直径28mmサイズについて(3-1〜3-4):このサイズでは
角数Nを異ならせた。降雨時の抗力係数に低下が生じて
いる。ただしその効果は中と判断できる。 *直径33mmサイズについて(4-1〜4-5):降雨時の抗力係
数に低下が生じている。ただしその効果は中と判断でき
る。 *直径36.6mmサイズについて(5-1〜5-5):降雨時の抗力
係数に低下が生じている。最も効果が大きかったものは
抗力係数=0.739 となり、同じサイズの通常電線の抗力
係数=1.037 と比較すると、28.7%の抗力係数低減が確
認できた。 *直径46mmサイズについて(6-1〜6-5):降雨時の抗力係
数に低下が生じている。最も効果が大きかったものは抗
力係数=0.740 となり、同じサイズの通常電線の抗力係
数=1 と比較すると、25.1%の抗力係数低減が確認でき
た。 *直径52mmサイズについて(7-1〜7-5):降雨時の抗力係
数に低下が生じている。ただしその効果は小と判断でき
る。
抗力係数低減効果が得られたものを表3にまとめ、角数
N、H/d、H/Rとの関係を整理した。
関が認められる。すなわち直径dから角数Nを求める式
は、次の関数式で表現できる。 N=13.0+ 0.092d+0.0031d2
さHの関係は、表3のH/dの値をみるとほぼ一定値を
とるものと考えられる。したがって表3におけるH/d
の最小値から最大値までが効果的な範囲、平均値が好ま
しい値とすることができる。すなわち、円弧状溝の深さ
Hの、 最小値は、H/d=0.00656 より、H= 0.00656d 最大値は、H/d=0.00773 より、H= 0.00773d 平均値は、H/d=0.00721 より、H= 0.00721d となる。以上がHの効果的な範囲といえる。
力係数低減を達成できる値であるが、15%以上の抗力係
数低減を達成できる円弧状溝の深さHの範囲を表2の値
から同様にして求めると次のようになる。 最小値 H= 0.00543d 最大値 H= 0.00865d すなわち、この範囲でも抗力係数の低減効果は得られ
る。
関係は、表3のH/Rの値をみるとほぼ一定値をとるも
のと考えられる。したがって表3におけるH/Rの最小
値から最大値までが効果的な範囲、平均値が好ましい値
とすることができる。すなわち、円弧状溝の半径Rの、 最小値は、H/R=0.1714より、R=5.834 H 最大値は、H/R=0.1412より、R=7.082 H 平均値は、H/R=0.1489より、R=6.716 H となる。以上がRの効果的な範囲といえる。
力係数低減を達成できる値であるが、15%以上の抗力係
数低減を達成できる円弧状溝の半径Rの範囲を表2の値
から同様にして求めると次のようになる。 最小値 R=4.960 H 最大値 R=8.802 H すなわち、この範囲でも抗力係数の低減効果は得られ
る。
量Dについては、表2によれば、降雨条件下ではDの存
在による抗力係数低減の効果は認められない。むしろD
=0の方が抗力係数低減の効果が出ているので、凹み量
はD=0とすることが好ましい。したがって最外層用の
セグメント素線を製造する際には、撚線で外側になる面
は、撚線時の三次元曲げによる変形を考慮しても、平面
にすることが好ましい。
SR)についての検討結果であるが、本発明は、電線の
表面形状に関するものであるので、電線の材質には関係
なく、例えば銅架空線、鋼撚線からなる架空地線、配電
線などに適用しても同様な効果が得られる。また電線の
主たる抗張力体である鋼心部に、温度伸び特性にすぐれ
たインバー線、炭化ケイ素繊維、炭素繊維、アルミナ繊
維又は高強度有機繊維(アラミド繊維等)からなる細線
の表面にアルミ、亜鉛、クローム、銅等の金属メッキ又
は被覆を施した複合線を用いても同様な効果が得られ
る。また最外層素線を効果的に位置決めするため、隣接
する最外層素線が噛み合うような構造をもつセグメント
素線を用いた電線にも適用できる。
風時だけでなく強風+降雨時にも風圧荷重の小さい架空
線を得ることができる。したがって架空線の支持物に要
求される強度を低くでき、架空線路のコスト低減を図る
ことができる。
図。
明図。
Claims (6)
- 【請求項1】断面形状が、直径d=18〜52mmの円に内接
する正多角形で、各頂点に円弧状溝を設けた形になって
いて、 正多角形の角数Nが直径dとの関係で次の条件を満足
し、 N=13.0+ 0.092d+0.0031d2 正多角形の頂点の円弧状溝の深さHが直径dとの関係で
次の条件を満足し、 0.00543d≦H≦ 0.00865d 頂点の円弧状溝の半径Rが深さHとの関係で次の条件を
満足する、 4.960H≦R≦ 8.802H ことを特徴とする架空線。 - 【請求項2】正多角形の頂点の円弧状溝の深さHが直径
dとの関係で、 0.00656d≦H≦ 0.00773d なる条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の
架空線。 - 【請求項3】頂点の円弧状溝の半径Rが深さHとの関係
で、 5.834H≦R≦ 7.082H なる条件を満足することを特徴とする請求項1又は2に
記載の架空線。 - 【請求項4】正多角形の頂点の円弧状溝の深さHが直径
dとの関係で、 H= 0.00721d なる条件を満足することを特徴とする請求項1又は3に
記載の架空線。 - 【請求項5】頂点の円弧状溝の半径Rが深さHとの関係
で、 R=6.716 H なる条件を満足することを特徴とする請求項1、2又は
4に記載の架空線。 - 【請求項6】最外層が、断面台形で外側の両角部に円弧
状溝を有するセグメント素線を撚り合わせて構成されて
いることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記
載の架空線。
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