JP2006318792A - 融雪電線 - Google Patents

Abstract

【課題】 潮流の小さな電線においても良好な融雪作用を果たせる融雪電線を提供する。
【解決手段】 架空送電線２の外周に電力潮流で発熱させるための磁性線材を螺旋状に巻き付けた融雪電線１において、磁性線材３、４を多層に巻き付け（図示例は２層）、かつ、（ａ）磁性線材の線径ｄ≦２．８ｍｍ、（ｂ）磁性線材の線径の各層間の差異≦３０％、（ｃ）最外層の磁性線材の巻付ピッチｐ≦磁性線材の線径ｄ×巻付本数Ｎ×２、という３つの各条件を満たすようにする。１本の磁性線材で必要な発熱量を確保しようとすると、線径が太くなり、剛性のために電線への巻き付けが極めて困難であるが、磁性線材を多層にしたことで、巻き付け可能な範囲内の細い線径でもって、発熱量に必要な磁性線材の巻付重量を確保できる。また、最外層の磁性線材間の隙間が小さいので、放熱が抑制され、温度上昇が高くなる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、架空送電線の外周に電力潮流で発熱させるための磁性線材を螺旋状に巻き付けた融雪電線に関する。

従来より、架空送電線（以下、場合により単に電線という）への着雪を防止する方法として、電線に磁性線材を螺旋状に巻き付ける方法が知られている。磁性線材として通常、一般の鋼材よりキュリー点の低い低キュリー材が用いられるが、このような磁性線材を電線に巻き付けると、低温時には、電力潮流で電線から発生する交番磁界により磁性線材に渦電流損及びヒステリシス損が生じて磁性線材が発熱し、融雪作用を奏する。

ところで、電線に巻き付けられた磁性線材の発熱量は、潮流を一定とすると、電線単位長さ当たりの電線への巻付重量（単に巻付重量と呼ぶ）に比例することが知られている。例えば、鋼心アルミ撚線ＡＣＳＲ８１０ｍｍ^２を例に取ると電流が１００Ａ流れている電線に磁性線材を巻き付けた場合、巻付重量０．３ｋｇ／ｍで約５．０Ｗ／ｍ、０．６ｋｇ／ｍで約１０Ｗ／ｍの発熱量となる。よって、実際の取付けに当っては、電線に流れる電流と必要な発熱量に応じて磁性線材の巻付重量を調整すればよい。

以上のことから、より大きな発熱量を得ようとした場合、磁性線材の巻付重量を増大させるという観点で融雪電線を構成していた。具体的には、磁性線材は１層巻きとし螺旋状に巻き付ける磁性線材の線材間隔を狭くするか、あるいは磁性線材の線径を太くして巻付重量を増大させる方法が一般的であった。

なお、巻付重量を増大させるという目的とは異なる目的であるが、特許文献１（実公平６−１３５７２）では、磁性線材を重ねて巻き付けする構成、すなわち、図５に示すように、電線１１の外周に低キュリー材のスパイラルロッド１２と、亜鉛めっき鋼線、アルモウエルド線若しくは低キュリー材のスパイラルロッド１３とを重ね巻きする構成が記載されている。しかし、この特許文献１において、磁性線材を重ね巻きすることの目的は、リング方式の磁性体では電線にしっかり取り付けるのが容易でなく落下する恐れがあるのに対して、スパイラルロッドの重ね巻きで落下の恐れをなくすということを目的としている。したがって、特許文献１においてはスパイラルロッドの巻付ピッチは大で、線材間の隙間が著しく広い巻き付け方である。
実公平６−１３５７２ 第３図等。

磁性線材の巻付重量を増大させる手段として、螺旋状に巻き付ける磁性線材の線材間隔を狭くする場合、その限界は密巻きの場合であるが、磁性線材の線径にも限界がある。すなわち、磁性線材の線径を太くし過ぎると、電線に巻き付けようとしても、剛性が大き過ぎて巻き付けることが極めて困難になるので、通常は２．８ｍｍ程度の線径が限界である。

潮流が大であれば、従来のような線材間隔及び線径の調整で十分対応可能であるが、潮流が小さい場合には、磁性線材の線材間隔及び線径の調整で巻付重量を上限に設定しても、十分な融雪作用を得るには発熱量が不足する場合があった。
例えば、潮流が６０Ａの電線で融雪に１０Ｗ／ｍの発熱量が必要な場合、巻付重量１．４ｋｇ／ｍ程度の磁性線材を巻き付ける必要があるが、この場合の磁性線材の線径は３．０ｍｍとなり、剛性が大きすぎて実際上、電線に巻き付けることができない。このように、潮流が小さい場合には、従来の磁性線材では必要な発熱量に対応する巻付重量を確保できず、十分な融雪作用が得られないという問題があった。

また、磁性線材の巻き方によっては、発生した熱が融雪に寄与することなく空気中に放散されてしまい、効果的に融雪することができないという問題もあった。

本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、磁性線材の電線への巻付けが困難になることなく、潮流が小さい場合に必要な磁性線材の巻付重量を確保することが可能で、かつ、発生した熱が効率的に融雪に寄与するようにして、潮流が小さい場合でも十分な融雪作用が得られる融雪電線を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、架空送電線の外周に電力潮流で発熱させるための磁性線材を螺旋状に巻き付けた融雪電線において、
前記磁性線材を下記（ａ）〜（ｃ）の条件で多層に巻き付けたことを特徴とする。
（ａ）磁性線材の線径ｄ≦２．８ｍｍ
（ｂ）磁性線材の線径の各層間の差異≦３０％
（ｃ）最外層の磁性線材の巻付ピッチｐ≦磁性線材の線径ｄ×巻付本数Ｎ×２

請求項２は、請求項１の融雪電線において、隣接する内外層の磁性線材を互いに逆向き螺旋に巻き付けたことを特徴とする。

本発明の融雪電線によれば、線径２．８ｍｍ以下の磁性線材を多層に巻き付ける構成としたことで、巻付け困難性を回避しつつ、発熱量に必要な磁性線材の巻付重量を確保することが可能となり、発熱量を増大させることができた。
また、それらの磁性線材の線径の各層間の差異が３０％以下であることで、巻付け易さと巻付重量確保のバランスが適切に確保することができた。
また、最外層の磁性線材の巻付ピッチｐを「磁性線材の線径ｄ×巻付本数Ｎ×２」以下に小さくしたことで、巻付重量が一層増大するだけでなく、線材間の隙間の少ない最外層により放熱が抑制され、磁性線材に発生した熱を効率的に融雪に寄与させることが可能となった。なお、融雪作用は、磁性線材と雪との接触による熱伝導で果たされるのであるが、雪と接触しない部分からの放熱は融雪に寄与せずに単に空気中に逃げてしまうので、線材間の隙間の少ない最外層による放熱抑制は有効である。
これらの相乗効果により、潮流の小さな電線においても十分な発熱量を確保し、また、単に発熱量を増大させるという観点だけでなく発生した熱を効率よく融雪に寄与させることができ、融雪性能を向上させることができた。

以下、本発明を実施した融雪電線について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例の融雪電線１の正面図、図２は図１の融雪電線１の部分拡大図、図３は図１の融雪電線１を得る工程において、内層の磁性線材を巻き付けた段階の状態を示す。この融雪電線１は、架空送電線（以下電線という）２の外周に、磁性線材を図示例では２層に螺旋状に巻き付けた構造である。内層の磁性線材を３、外層の磁性線材を４で示す。実施例の内層の磁性線材３及び外層の磁性線材４の線径はいずれも２．０ｍｍである。磁性線材３、４の材質は低キュリー材であり、例えばＦｅ−Ｎｉ合金を用いることができる。実施例で対象としている電線２は鋼心アルミ撚線ＡＣＳＲ８１０ｍｍ^２（外径３８．４ｍｍφ）である。

本発明では、少なくとも最外層の磁性線材（図示例では外層の磁性線材４）の巻付ピッチｐを「磁性線材の線径ｄ×巻付本数Ｎ×２」以下という条件（すなわち、線径以下の隙間の生じる巻付ピッチ）を満たすようにする。図示例では、内層及び外層の磁性線材３、４がいずれも１本巻き（すなわち内外層とも１本の磁性線材３、４を巻き付けたもの）であり、そして、各層の巻付ピッチｐが４ｍｍ（すなわち、巻付ピッチｐ＝２ｍｍ（線径）×１（巻付本数）×２）であって、最外層については巻付ピッチｐの上限（最も隙間が大きい場合）である。なお、内層の磁性線材３の巻付ピッチｐは、やはり線材間の隙間が小さくなる巻付ピッチｐであることが発熱量増大のためには好ましいが、特に限定されない。
なお、実施例では内外層とも磁性線材が１本巻きであるが、内外層の一方あるいは両方とも、複数本を並べて巻き付ける複数本巻きとしてもよい。

上記のように、線径２．０ｍｍの磁性線材３、４を外径３８．４ｍｍφの電線２に、巻付ピッチ４ｍｍの１本巻きにて２層に螺旋状に巻き付けた場合、内外層の磁性線材３、４の電線２への巻付重量はいずれも約０．７ｋｇ／ｍとなり、したがって、磁性線材３、４全体の巻付重量は約１．４ｋｇ／ｍである。磁性線材の巻付重量が１．４ｋｇ／ｍであれば、例えば潮流が６０Ａの場合に１０Ｗ／ｍの発熱量が得られるが、この程度の発熱量があれば、最外層の磁性線材４の線材間隙間が小さく放熱が抑制されることと相まって、外径３８．４ｍｍφの電線（ＡＣＳＲ８１０ｍｍ^２）に付着した雪を有効に融かすことができる。すなわち、２本の細い線径の磁性線材３、４でもって、潮流が小さい場合でも十分な融雪作用を奏する巻付重量を確保できる。なお、発熱量を計算する具体的計算式は省略するが、電気学会技術報告第６６０号「架空送電線の電流要領」の記載を参考にした。

表１に磁性線材の巻付ピッチｐと上昇温度（℃）との関連を測定した実験結果を示す。実験のNo.1は巻付ピッチが４ｍｍの１層巻きの場合である。No.2〜4は２層巻きで、その内層はいずれも巻付ピッチが４ｍｍであり、外層はそれぞれ８ｍｍ、６ｍｍ、４ｍｍである。
表１の実験結果の通り、２層巻き（No.2〜4）の場合、１層巻き（No.1）の場合より上昇温度が大となるが、外層の巻付ピッチｐによって上昇温度が異なる。すなわち、電流１００Ａ及び３００Ａのいずれの場合でも、外層の巻付ピッチが４ｍｍの場合に、８ｍｍや６ｍｍの場合と比べて顕著に上昇温度が大となっている。このように、外層の磁性線材の巻付ピッチを小さくして線材間の隙間を小さくすることで、上昇温度が大となっているが、これは単に巻付重量が一層増大するというだけではなく、線材間の隙間の少ない最外層により放熱が抑制されることで、上昇温度が大となっていると推定される。

磁性線材の巻付け可否については、内外層の磁性線材３、４は、線径がいずれも２．０ｍｍと細く剛性はあまり高くないので、電線２への巻き付け作業は容易である。また、個々の磁性線材３、４が軽量である点でも、電線２への巻き付け作業は容易である。
表２に外径が２．０ｍｍ、２．４ｍｍ、２．８ｍｍ、３．０ｍｍ、３．２ｍｍの５種の磁性線材について巻付け可否を調べた実験結果を示す。表２の実験結果の通り、線径２．８ｍｍ以下であれば巻き付け可能である。なお、外径１８．２ｍｍの電線（ACSR160mm²）では線径が２．８ｍｍの場合はピッチがやや安定しないが巻き付けは一応可能である。

上記の通り、磁性線材の巻付けを細い線径による２層巻きとすることで、巻付け困難性を回避しつつ、発熱量に必要な磁性線材の巻付重量を確保することができ、そして、巻付ピッチを小さくして線材間の隙間を小さくした最外層の磁性線材により放熱が抑制されることで、潮流が小さい場合でも十分な融雪効果が発揮させることが可能となった。

上記実施例では磁性線材を線径相当の隙間が生じるようなピッチで巻き付けたが、図４に示すように、磁性線材を密巻きしてもよい。図示例は内外層の磁性線材３、４をいずれも密巻きにした場合である。但し、実際の巻付けでは密巻きの作業をしても、弾性戻りのため若干の隙間が生じる。

なお、内外層の磁性線材は、実施例の磁性線材３、４のように、互いに逆向き螺旋に巻き付ける（Ｓ巻き・Ｚ巻き）のが、施工性等の点で適切である。
また、磁性線材を電線に巻き付ける手段には、予め螺旋状に成形加工したプレフォームドロッドを電線に絡み付けるようにして巻き付ける方法と、成形していない磁性線材を機械で電線に螺旋状に巻き付ける機械巻き付け方法とがあるが、上記のように螺旋ピッチを小さくする場合には、プレフォームドロッド方式は実際上困難なので、機械巻き付け方式を採用するとよい。

なお、電線２に巻き付ける磁性線材は、その外周に例えば０．１ｍｍ等のアルミ被覆を施すと、電食防止及び発熱量向上の上で好ましい。

上記実施例の２層の磁性線材３、４の線径はいずれも２．０ｍｍで同一であり、巻き付け易さ（剛性が大とならないこと）と巻付重量確保の両面のバランスからみて適切であるが、必ずしも同一である必要はない。例えば内外層の磁性線材の線径差が３０％以内であれば、巻き付け易さと巻付重量確保のバランスに問題はない。
また、各層の磁性線材の本数は、図示例の本数に限らず任意であり、また、実施例のように内外層の本数を同じにする場合に限らず、内層の本数と外層の本数を異ならせてもよい。
また、実施例は２層巻きの場合であるが、磁性線材を３層以上に巻き付けることもできる。

上記実施例では対象の架空送電線が鋼心アルミ撚線ＡＣＳＲ８１０ｍｍ^２であるが、サイズは任意である。異なるサイズに対して、磁性線材の線径、螺旋ピッチを適宜変更してもよいが、必ずしも変更しなくてもよい。但し、磁性線材の線径は、巻き付け易さの点から２．８ｍｍ以下にするのが望ましい。また、対象の架空送電線は鋼心アルミ撚線に限らず、種々の電線を対象とすることができる。

本発明の一実施例の融雪電線の正面図である。 図１の融雪電線の部分拡大図である。 図１の融雪電線を得る工程において、内層の磁性線材を巻き付けた段階の状態を示す図である。 本発明の他の実施例の融雪電線を示すもので図２に相当する図である。 従来の融雪電線の一例を示す図である。

符号の説明

１ 融雪電線
２ 電線（架空送電線）
３ 内層の磁性線材
４ 外層の磁性線材（最外層の磁性線材）

Claims (2)

1. 架空送電線の外周に電力潮流で発熱させるための磁性線材を螺旋状に巻き付けた融雪電線において、
   前記磁性線材を下記（ａ）〜（ｃ）の条件で多層に巻き付けたことを特徴とする融雪電線。
   （ａ）磁性線材の線径ｄ≦２．８ｍｍ
   （ｂ）磁性線材の線径の各層間の差異≦３０％
   （ｃ）最外層の磁性線材の巻付ピッチｐ≦磁性線材の線径ｄ×巻付本数Ｎ×２
2. 隣接する内外層の磁性線材を互いに逆向き螺旋に巻き付けたことを特徴とする請求項１記載の融雪電線。
   

Images