JP3445425B2 - 低弛度低風圧電線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温時の電線弛度
が小さく、かつ、強風時の風圧抵抗が小さい低弛度低風
圧電線に関する。

【０００２】

【従米の技術】架空電線に用いる電線は現在ＡＣＳＲ
（鋼心アルミより線）が主流であり、大容量化や弛度の
減少を図るため、耐熱性の向上、あるいは低線膨張の鋼
線たとえばインバー鋼線等の採用など、多くの材質や機
械特性の改良、開発が行われている。また、最近ではイ
ンバー鋼線の代わりにＳｉｃ（炭化けい素）繊維、炭素
繊維やアラミド繊維等を用いて線材化した素線をより合
わせてＡＣＳＲの鋼心として低線膨張化と軽量化を図
り、高温時の電線伸びを抑制して低弛度化を図る研究開
発も行われている。

【０００３】〔従来技術の問題点〕 前記のように低弛度化を図った電線は、高温時の電線伸
びによる弛度の増加を抑制できるので鉄塔等の塔高を低
くできる点で有利であるが、強風時の風圧荷重の増加は
従米のＡＣＳＲと同等であり、特に超高圧多導体、多回
線の送電線においては電線の風圧荷重が鉄塔強度設計上
支配的な要因であるから、単に弛度を抑制しただけでは
経済的なメリットは不充分である。

【０００４】外周面が概ね平滑な鋼心アルミより線とし
て、図１６に示したように、鋼撚線５上のアルミ撚線６
の外周の最外層に断面扇形のセグメント素線１５をより
合わせ、この各より合わせセグメント素線１５、１５の
隣接部１６の表面側にＶ字形溝１７が形成されている電
線が知られている。この電線は最外層の断面扇形のより
合わせセグメント素線１５、１５の隣接部１６の表面側
に形成されるＶ字形溝１７に段差が形成されているため
に、風が当たるとこのＶ字形溝１８の段差が境界層を乱
し風圧荷重が増大することが判明した。しかしながらよ
り合わせセグメント素線隣接部のＶ字形溝１７の段差を
無くして平滑な表面を作り出すのは容易でなく製造コス
トが高くなる。

【０００５】本発明者等は、低風圧電線の開発過程にお
いて、送電線の表面に特殊ならせん状の溝を設ければ３
０〜４０ｍ／ｓ以上の強風下において風圧抵抗が減少す
ることを見出し、これにもとずいて架空線を、最外層に
断面扇形のセグメント素線を複数本より合わせ、各セグ
メント素線の隣接部の表面側に断面円弧状溝部を設けて
構成することにより電線の風圧低減を可能にし、さら
に、前記の断面円弧状溝部の溝巾Ｌと断面扇形のセグメ
ント素線表面の非溝部の巾Ｍとの比Ｌ／Ｍを０．１０≦
Ｌ／Ｍ≦１．５５とし、また、断面円弧状溝部の最大深
さＨと架空線直径Ｄとの比Ｈ／Ｄを０．００５５≦Ｈ／
Ｄ≦０．０８２とし、また、最外層の前記断面扇形のセ
グメント素線のより合わせ本数が６本以上、３６本以下
とした構成とすることにより低風圧化を可能にした特開
平８−５０８１４号の電線を開発した。

【０００６】前記のように低風圧電線は、風圧は低減で
きても高温時の電線伸びによる弛度の増加はさけられな
い。たとえば、径間長が１０００〜３０００ｍ級になる
と弛度は数十ｍ以上になり、船舶等が横断する場合には
最大弛度に制限を受ける。したがって低風圧化を図った
電線でも高温時の弛度増加は線下条件によっては高強度
な電線にしなければならず、常時使用張力を著しく高い
張力で架設しなければならないので、鉄塔設計上不利で
ある。また、高張力で架設すれば、低風圧電線は表面が
ほぼ平滑であるから微風振動が生じやすくなり、振動に
よる素線疲労の懸念が高くなり、大掛かりな防振装置の
設置や日常の保守点検に多大の費用を要することにな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】今後電力需要の伸びが
予想され、特に国内においては山岳地ばかりでなく市街
地を通過するルートも多く、コンパクトで高密度な送電
技術の開発が望まれており、このためには、（１）台風
時などの高風速下でも電線が受ける風圧荷重の増加を少
なくし、（２）電線の温度が上昇する高温時でも弛度の
増加を抑制する、ことにより鉄塔設計等をコンパクトで
経済的なものにすることが望ましい。しかしながら従来
のＡＣＳＲや弛度抑制型電線、あるいは低風圧電線等
は、低弛度化の単一機能、または低風圧化の単一機能し
か有せず、低弛度、低風圧の複合機能を併せ持つもので
はなかった。

【０００８】本発明は前記の課題を解決し、高温時の電
線伸びによる弛度の増加を抑制することができ、かつ、
高風速下でも電線の風圧荷重の増加を少なくすることが
できる、低コストの低弛度低風圧電線を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明の低弛度低風圧電線は下記（１）、（２）の構
成を特徴とするものであり、本発明における低弛度低風
圧電線の「電線」とは送電線のみでなく、架空地線も含
むものである。

【００１０】（１）炭化けい素繊維、炭素繊維、アルミ
ナ繊維等の無機繊維、またはアラミド繊維等の有機繊維
からなる細線条の表面に、アルミ、亜鉛等の金属めっき
または金属被覆を施した複合線材、もしくはインバー線
であって、線膨張係数が−６〜６×１０ ^−６ ／℃で弾性
係数が１００〜６００ＧＰａである線材を、電線中心の
張力分担芯材とし、電線最外層に超耐熱アルミ合金また
は特別耐熱アルミ合金からなる断面扇形セグメント素線
を複数本のＮ本より合わせ、該最外層のセグメント素線
の本数Ｎを６≦Ｎ≦３６とし、かつ、前記最外層の各よ
り合わせセグメント素線の隣接部の表面側に断面円弧状
溝部を設け、該断面円弧状溝部の溝巾Ｌと断面扇形セグ
メント素線表面の非溝部の巾Ｍとの比Ｌ／Ｍを ０．１
０≦Ｌ／Ｍ≦１．５５ とし、該断面円弧状溝部の最大
深さＨと電線直径Ｄとの比Ｈ／Ｄを０．００５５≦Ｈ／
Ｄ≦０．０８２としたことを特徴とするものである。

【００１１】（２）前記（１）の低弛度低風圧電線にお
いて、最外層により合わせる複数本の断面扇形セグメン
ト素線のうち少なくとも１本のセグメント素線を、その
外表面が他のセグメント素線の外表面よりも高く突出す
る突出段差を形成した外表面突出セグメント素線とし、
該外表面突出セグメント素線の突出段差ｔを ０．５〜
５．０ｍｍとし、前記外表面突出セグメント素線の突出
段差を形成した肩部に１５°≦θ≦６０°のデフレクタ
ー角θを設けたことを特徴とするものである。

【００１２】 前記（１）、（２）のように構成したこと
による作用は以下のとおりである。より線中心の張力分
担芯材５に、線膨張係数が −６〜６×１０^−６／℃
で、かつ弾性係数が １００〜６００ＧＰａ である低
線膨張係数、高弾性係数の線材を用い、かつ、最外層の
断面扇形セグメント素線１に、超耐熱アルミ合金または
特別耐熱アルミ合金からなる素線を用いることにより、
高温時の電線伸びによる弛度の増加が抑制される。ま
た、最外層により合わせる断面扇形セグメント素線１の
隣接部２の表面側に断面円弧状溝部３を設けることによ
り、台風時などの高風速下でも電線が受ける風圧荷重の
増加が少なくなる。

【００１３】 張力分担芯材５に、炭化けい素繊維、炭素
繊維、アルミナ繊維等の無機繊維、またはアラミド繊維
等の有機繊維からなる細線条の表面に、アルミ、亜鉛等
の金属めっきまたは金属被覆を施した複合線材を用い、
もしくはインバー線を用いて前記の低線膨張係数、高弾
性係数の張力分担芯材としたことにより、夏季に最高潮
流となり高温時の電線伸びによる弛度の増加が懸念され
る場合でもテンションメンバー（張力分担芯材）の温度
伸びは通常のＡＣＳＲの鋼心の伸びの１／３〜１／４と
なり大巾に弛度が抑制される。

【００１４】 また、最外層の断面扇形セグメント素線１
のより合わせ層と中心の張力分担芯材５との中間のアル
ミ線撚り合わせ層６に超耐熱アルミ合金素線を用いるこ
とにより電流容量が２倍程度に増大する。なお、前記の
張力分担芯材に線膨張係数の小さいインバー線を用いた
電線では、通常９０℃前後の遷移点でアルミ部分の応力
分担が０になり、それ以上の温度ではインバー線のみの
線膨張係数αｓと弾性係数Ｅｓを用いて張力計算を行
う。

【００１５】 最外層により合わせる断面扇形セグメント
素線１の隣接部２の表面側に断面円弧状溝部３を設けた
電線は、長手方向にスパイラル状の溝を形成する。この
断面円弧状の溝３を有する架空電線に風が当たると、表
面を流れる層流の境界層はこの溝段差のない断面円弧状
溝部３を通過して風下側に移り、剥離点Ｐが風下側の電
線後方に移行して風圧荷重が減少する。

【００１６】 断面円弧状溝部３が楕円状の円曲面の緩い
勾配の円弧状曲面である場合は、断面円弧状溝部３を通
過する境界層は乱されることなく通過して剥離点Ｐが風
下側に移行する。図４に示したように、架空電線に風が
当たってその気流Ｆの層流が電線表面を形成している最
外層の断面扇形セグメント素線１の外周面４に沿って流
れるときにその外周面４上に薄い層厚δの境界層Ｂを形
成して、流れ線矢印ｆのように風下側に流れ、その外周
面４上の各位置における境界層Ｂの流速分布はＢ１→Ｂ
２→Ｂ３→Ｂ４のように変化する。境界層が緩い勾配の
断面円弧状溝部３を通過するときはＢ２のようになり、
この円弧状溝部３内で渦流Ｃが生じて円弧状溝部３を通
過する境界層Ｂの運動エネルギーの消耗の減少が生じ、
このエネルギー消耗の減少分だけ、運動エネルギー消耗
により生ずる境界層の電線表面からの剥離が遅れて剥離
点Ｐが風下側に流れ電線後方側に移行して剥離する。こ
の剥離点Ｐの下流は低圧領域になり逆流Ｒが生じこの領
域との境界は不連続面ＳＤになる。このように断面円弧
状溝部３を通過する境界層は乱されることなく風下側に
移行して剥離点Ｐが風下側に移行することにより、電線
風上側における高い空気圧が電線後方側にも及ぶことに
なって電線にかかる風圧荷重が低減する。断面扇形セグ
メント素線１の隣接部２の表面側の隣接角部は断面円弧
状溝部３の底部に位置しているので、隣接部２の表面側
に段差があっても、その影響は断面円弧状溝部３内の流
れに限定され、該溝部３内の渦流Ｃにより電線表面の境
界層への影響が低減される。

【００１７】 最外層の断面扇形セグメント素線１の隣接
部２の表面側に設ける断面円弧状溝部３の円弧面が半円
状の場合は、この断面半円状溝部を通過する境界層は積
極的に乱流化されて通過し剥離点が風下側に移行する。
断面円弧状溝部３の円弧を半円状に近づけると、図５に
示したように、電線表面を形成する最外層の断面扇形セ
グメント素線の外周面４上を流れる層流の薄い層厚δの
境界層Ｂは、その外周面４上の各位置における流速分布
がＢ１→Ｂ２→Ｂ３→Ｂ４のように変化し、断面半円状
溝部３ａ内では渦流Ｃが生じてＢ２のようになり、この
断面半円状溝部３ａの風下側肩部３ｂを越える時に肩部
３ｂが乱流化の基点になって層厚δ′の境界層に乱流化
が起こる。このため境界層内に強い混合乱流が生じて剥
離点Ｐが風下側に移行し、不連続面ＳＤの下流は逆流Ｒ
が生じて低圧領域になり、電線風上側の高い空気圧が電
線風下側に導かれて電線の風圧荷重が低減する。また最
外層の断面扇形セグメント素線のより合わせにより断面
円弧状溝部３が電線外周面に電線長手方向のスパイラル
溝を形成しているので、このスパイラル溝に沿った気流
の流れが生じて後流側での流れの混合が活発化され、電
線後方の後流領域の減少が生じ、これによっても風圧荷
重の低下が生ずることになる。

【００１８】 前記のように、最外層の断面扇形セグメン
ト素線１の隣接部２の表面側に断面円弧状溝部３を設け
ることにより、この断面円弧状溝部３内の渦流が境界層
の運動エネルギーの消耗を減らして、剥離点を後方に移
行させ、さらにまた、断面円弧状溝部３の円弧面を半円
状に近づけると、その溝の肩部が境界層の乱流化の基点
になり、境界層の乱流化が生じて剥離点を風下側に移行
させ、このような剥離点の後方移行によって抗力係数が
小さくなる。

【００１９】 最外層により合わせる断面扇形セグメント
素線１の隣接部２の表面側に設ける断面円弧状溝部３の
溝巾Ｌと該扇形セグメント素線１の表面の非溝部の巾Ｍ
との比Ｌ／Ｍは、０．１未満では溝部３の巾が狭すぎて
該円弧状溝部３を設けた効果が充分に得られず、１．５
５を越えると架空線表面の粗面化が著しくなって、風圧
低減効果が少ない。前記Ｌ／Ｍを ０．１０≦Ｌ／Ｍ≦
１．５５ とすることにより充分な風圧低減効果が得ら
れる。

【００２０】 前記の断面円弧状溝部３の溝の最大深さＨ
は、最大深さＨと電線の直径Ｄとの比Ｈ／Ｄが、０．０
０５５以下では、境界層が断面円弧状溝部３を通過する
際の該溝部３内の渦流Ｃによる電線表面の境界層への影
響の低減効果が小さい。またＨ／Ｄが０．０８２を越え
ると電線表面の粗面化が著しくなり風圧低減効果が少な
い。したがってこのＨ／Ｄは０．００５５≦Ｄ／Ｈ≦
０．０８２の範囲とするのが好ましい。

【００２１】前記のように構成することにより、風速が
毎秒４０ｍ／秒以上の台風時などの強風の場合すなわち
レイノルズ数が１０ ^４ 以上の高風速下であっても、抗力
係数が小なる領域に低減し、しかも大なる変動がなく、
電線が受ける風圧荷重の増加が少なくなり、高温時の弛
度の増加を大巾に抑制できる。したがって架空電線が横
方向からの強風を受けた場合の横揺れ量も、低風圧構造
と相まって大巾に抑制でき、鉄塔の塔高、アーム巾、鉄
塔基礎等を著しく軽減でき、送電線の建設費を大巾に節
約することができる。

【００２２】 最外層により合わせる断面扇形セグメント
素線１１の外表面７を他の断面扇形セグメント素線１の
外表面４よりも高く突出させることにより、風が電線に
吹きつけたときに生ずる風騒音が低減する。この外表面
突出セグメント素線１１の外表面７が他のセグメント素
線１の外表面４よりも突出する突出段差の高さすなわち
突出段差ｔは、０．５ｍｍ未満では風騒音低減効果が少
なく、４ｍｍ〜５ｍｍ以上ではコロナ騒音が大きくなる
ので、０．５〜５．０ｍｍ好ましくは ０．５ｍｍ≦ｔ
≦２．０ｍｍ とするのがよい。

【００２３】 前記の最外層の断面扇形セグメント素線１
の外表面４よりも高く突出する外表面突出セグメント素
線１１の突出段差の高さｔを、従来の低騒音電線の突出
高さよりも大巾に低くしたことにより、斜風を受けた場
合の揚力が著しく低くなり、低周波大振幅のいわゆるギ
ャロッピング振動が起こりにくくなる。

【００２４】 断面扇形のセグメント素線の外表面を突出
させると、風がその突出した肩部に当たると渦流が生じ
やすくなって風圧が増加するが、外表面突出セグメント
素線群１１、１１の互いに反対側の両肩部１２、１２
に、この肩部の突出勾配を緩い勾配面にするデフレクタ
ー角を設けたことにより、肩部に風が当たっても渦流が
生じなくなる。このデフレクター角θは、１５°以下で
も、６０°以上でも効果が少ないので、１５°≦θ≦６
０°の範囲が好適である。また、この外表面突出セグメ
ント素線１１、１１は、その両肩部１２、１２に設けた
デフレクター角とともに、隣接部８の表面側に設けた断
面円弧状溝部９により、高電界下における軽雨時のコロ
ナ騒音が低減する。

【００２５】 最外層の断面扇形セグメント素線１のより
合わせ本数Ｎすなわち電線外周面に電線長手方向にスパ
イラル状に形成される断面円弧状溝部３のスパイラル溝
の本数は、６本未満では電線外周面における該断面円弧
状のスパイラル溝の間隔が開きすぎて風圧低減効果が少
なくなり、３６本を越えると電線表面の粗面化が著しく
なって風圧低減効果が充分に得られない。したがってこ
の最外層の断面扇形セグメント素線１のより合わせ本数
Ｎは６本以上で３６本以下が好適である。

【００２６】 前記（２）の低弛度低風圧電線における外
表面突出セグメント素線１１、１１群の中心角θ２は、
外層セグメント素線の数にもよるが、２０°≦θ２≦６
０°の範囲がコロナ騒音防止上好ましい。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
より説明する。図１乃至図３は本発明の低弛度低風圧電
線の各実施の形態を電線断面で示す。図１に示した本発
明の第１の実施の形態の低弛度低風圧電線は、電線１０
の中心の張力分担芯材５を構成する線材を、線膨張係数
が −６〜６×１０^−６／℃であり、かつ弾性係数が
１００〜６００ＧＰａである低線膨張係数で高弾性係数
のインバー型合金を用いたインバー線で構成する。この
張力分担芯材５の周りに超耐熱アルミ合金より線６をよ
り合わせ、その外周の最外層に超耐熱アルミ合金からな
る断面扇形セグメント素線１を複数本より合わせて本発
明の低弛度低風圧電線１０を構成する。このように構成
した電線は低風圧化インバー心超耐熱アルミ合金より線
であり、本発明では以下ＬＰ−ＺＴＡＣＩＲと言う。前
記の超耐熱アルミ合金の代わりにいわゆる特別耐熱アル
ミ合金を用いてもよくこれは低風圧化インバー心特別耐
熱アルミ合金より線であり以下ＬＰ−ＸＴＡＣＩＲと言
う。

【００２８】 本発明の低弛度低風圧電線において、前記
のＬＰ−ＺＴＡＣＩＲおよびＬＰ−ＸＴＡＣＩＲの構成
材料は以下の表１の通りである。

【００２９】

【表１】

【００３０】また、ＬＰ−ＺＴＡＣＩＲおよびＬＰ−Ｘ
ＴＡＣＩＲの機械的特性および許容温度特性を従来のＡ
ＣＳＲと対比して下記の表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】また、前記の線膨張係数が−６〜６×１０
^−６／℃で、かつ弾性係数が１００〜６００ＧＰａの低
線膨張係数、高弾性係数の張力分担芯材５を構成する線
材として、炭化けい素繊維、炭素繊維またはアルミナ繊
維等の無機繊維の表面に、アルミ、亜鉛等の金属のめっ
きまたは被覆を施した耐熱性を有する複合線材を用い、
そのプリフォームワイヤをより合わせて前記の張力分担
芯材５を構成する。

【００３３】また、前記の低線膨張係数、高弾性係数の
張力分担芯材５を構成する線材として、アラミド繊維等
の耐熱性有機繊維に前記金属のめっきまたは被覆を施し
た複合線材を用い、またはアラミド繊維等の耐熱性有機
繊維に樹脂を含浸させ固化したＦＲＰ線材に耐候性を強
化する前記金属を被覆した複合線材を用いて前記の張力
分担芯材５を構成する。この低線膨張係数は−６〜６×
１０^−６／℃であり、高弾性係数は１００〜６００ＧＰ
ａ である。

【００３４】 前記の図１に示した本発明の第１の実施の
形態の低弛度低風圧電線１０は、その最外層により合わ
せる超耐熱アルミ合金線または特別耐熱アルミ合金線か
らなる断面扇形の各セグメント素線の隣接部２の電線表
面側に、円形や楕円形等の円弧のように断面が凹円弧状
の溝部３を設ける。この断面円弧状溝部３は素線１のよ
り合わせにより電線１０の外周面において電線長手方向
のスパイラル溝を形成する。この電線１０に風が当たる
と、その表面を流れる層流の境界層は断面円弧状溝部３
を通過して風下側に移り、剥離点が風下側の電線後方側
に移行して風圧荷重が低減する。

【００３５】 前記の最外層の断面扇形セグメント素線１
のより合わせ本数すなわち断面円弧状溝部３により電線
外周面に長手方向にスパイラルに形成される溝の本数Ｎ
は、６本以上で３６本以下が望ましい。図１に示した実
施例は１２本より合わせた例である。断面凹円弧状溝部
３の溝巾Ｌは、断面扇形セグメント素線１の表面の非溝
部の巾をＭとすると、Ｌ／Ｍが ０．１０≦Ｌ／Ｍ≦
１．５５ の範囲であることが望ましい。また、断面円
弧状溝部３の深さは、最大深さをＨとし電線の直径をＤ
とするとＨ／Ｄが ０．００５５≦Ｄ／Ｈ≦０．０８２
の範囲であることが望ましい。

【００３６】 図２は本発明の第２の実施の形態の低弛度
低風圧電線１０を示す。この第２の実施の形態は、中心
の張力分担芯材であるインバー鋼より線５の周りに超耐
熱アルミ合金撚線６をより合わせ、その外周の最外層
に、超耐熱アルミ合金または特別耐熱アルミ合金からな
る断面扇形のセグメント素線１をより合わせることは前
記図１に示した第１の実施の形態と同様であるが、この
最外層の断面扇形セグメント素線のうちの少なくとも２
本の断面扇形のセグメント素線１１、１１は、その外表
面７を他のセグメント素線１の外表面４よりも高さｔだ
け突出させて突出段差ｔを形成する。この突出段差ｔは
０．５ｍｍ〜５ｍｍ好ましくは０．５ｍｍ〜２ｍｍの範
囲が望ましい。

【００３７】 前記の２本接して並ぶ外表面突出セグメン
ト素線群１１、１１の互いに反対側の肩部１２、１２に
は、それぞれ、この肩部に生じやすい渦流の発生を防ぐ
ために肩部の突出勾配を緩い勾配面にするデフレクター
角θを設ける。このデフレクター角θは １５°≦θ≦
６０° の範囲であることが望ましい。図２は、２本並
ぶ外表面突出セグメント素線群１１、１１の左側のセグ
メント素線群１１の左肩部１２のみに角度θを図示した
が、右側のセグメント素線群１１の右肩部１２にも同じ
く角度θが形成されているものである。

【００３８】 図２に示したθ２は、前記の並接する本数
の外表面突出セグメント素線１１、１１群の両側面のな
す中心角であり、この外表面突出セグメント素線１１、
１１群の中心角θ２は、外層セグメント素線の数にもよ
るが、２０°≦θ２≦６０°の範囲がコロナ騒音防止上
好ましい。

【００３９】 前記の図２に示した第２の実施形態におい
ても、断面扇形セグメント素線１の隣接部２の電線表面
側には前記第１実施形態と同様に断面円弧状溝部３を設
け、前記の外表面突出セグメント素線１１、１１相互の
隣接部８の表面側にも断面円弧状溝部９を設ける。この
各溝部３と溝部９の最大深さＨは前記図１に示した実施
形態と同様であり、各溝部３および溝部９の溝巾Ｌと断
面扇形セグメント素線１および１１の表面の非溝部の巾
Ｍとの比Ｌ／Ｍも前記図１に示した実施形態と同様であ
る。

【００４０】 図３は本発明の第３の実施の形態の低弛度
低風圧電線１０を示し、図２と同一符号は同一部分を示
す。この第３の実施の形態は、前記の図２に示した第２
の実施形態の変形例であり、図２におけるインバー鋼撚
心線５をアルミ覆インバー鋼線とし、その周りにより合
わせる超耐熱アルミ合金撚線６のかわりに超耐熱アルミ
合金または特別耐熱アルミ合金からなる断面扇形セグメ
ント素線１３をより合わせた形態である。この図３の第
３実施形態の電線も、最外層の断面扇形セグメント素線
１の隣接部２の電線表面側に断面円弧状溝部３を設け、
最外層の断面扇形セグメント素線のうち少なくとも２本
の断面扇形セグメント素線１１、１１の外表面を他のセ
グメント素線１の外表面よりも高く突出させてその突出
段差ｔを０．５ｍｍ〜５ｍｍ好ましくは０．５ｍｍ〜２
ｍｍとし、外表面突出セグメント素線１１、１１相互の
隣接部８の表面側に断面円弧状溝部９を設け、前記溝部
３と溝部９の溝巾Ｌ、非溝部の巾Ｍとの比Ｌ／Ｍ、およ
び最大深さＨを前記第１実施形態のように定め、この外
表面突出セグメント素線群１１、１１の反対側の両肩部
１２、１２に１５°≦θ≦６０°のデフレクター角θを
設け、外表面突出セグメント素線１１、１１群の両側面
の中心角θ２を２０°≦θ２≦６０°の範囲とするこ
と、は前記図２に示した第２実施形態と同様である。

【００４１】 前記の第２、第３の実施の形態は、電線１
０の外周面から突出する外表面突出セグメント素線１１
が風騒音を低減する。第２、第３の実施形態において、
最外層における、断面扇形セグメント素線１のより合わ
せ本数をＮとし、外表面突出セグメント素線１１の本数
をｎとしたときｎ／Ｎを０．０２５≦ｎ／Ｎ≦０．５の
範囲とすることができる。

【００４２】前記の図１に示した本発明の第１の実施の
形態の低弛度低風圧電線について風洞実験を行った。図
１に示した型の電線においてその直径Ｄが３６．６ｍｍ
φのＬＰ−ＸＴＡＣＩＲを作成し、最外層の断面扇形セ
グメント素線１の本数Ｎ、断面円弧状溝部３の溝巾Ｌ、
前記溝部３の最大深さＨを種々に変化させ、レイノルズ
数が １．２×１０^４ から１．５×１０ ^５ 以上にわたる
範囲で抗力係数を測定した。比較のため鋼心の周りに断
面円形アルミ線をより合わせた従来の通常の鋼心アルミ
より線（ＡＣＳＲ）についても風洞実験を行った。な
お、レイノルズ数Ｒｅは Ｒｅ＝ρＵＤ／μ（但しρは
空気密度、Ｕは空気の流速、Ｄは電線の直径、μは粘性
係数）の式から求めた。抗力係数ＣｄはＣｄ＝２ｄ／
（ρＵ^２Ａ）（但しｄは電線の受ける力、Ａは電線の風
上側投影面積）の式から求めた。この実験結果は図６〜
図１３に示したとおりである。

【００４３】 図６は、断面円弧状溝部３の深さＨを１．
０ｍｍ（Ｈ／Ｄ＝０．０２７）、該円弧状溝部３の溝径
Ｒ（円弧状溝部３の円弧の半径）を１．０ｍｍに設定
し、該円弧状溝部３の溝本数すなわち最外層の断面扇形
セグメント素線１のより合わせ本数Ｎを変化させたとき
の、抗力係数Ｃｄとレイノルズ数Ｒｅとの関係を示す。
この図６により、電線にかかる風圧の影響が問題となる
レイノルズ数Ｒｅが５×１０^４（約２０ｍ／ｓ）以上の
条件において、本発明の電線はいずれも従来品よりも抗
力係数Ｃｄが小さい領域が存在することがわかる。特に
溝本数Ｎが６本以上３６本以下において抗力係数Ｃｄの
低下が著しい。

【００４４】 図７は、前記断面円弧状溝部３の溝本数
（最外層の断面扇形セグメント素線の本数）Ｎを１０
本、該溝部３の深さＨを０．３ｍｍ（Ｈ／Ｄ＝０．００
８２）に設定し、断面凹円弧状溝部３の溝巾Ｌと断面扇
形セグメント素線１の表面の非溝部の巾Ｍとの比Ｌ／Ｍ
を変化させたときの、抗力係数Ｃｄとレイノルズ数Ｒｅ
との関係を示す。この図７から、レイノルズ数Ｒｅが５
×１０^４以上の条件において、本発明の電線は０．１０
≦Ｌ／Ｍ≦１．５５の範囲において抗力係数Ｃｄが小さ
い領域があることがわかる。

【００４５】 図８は、前記の断面円弧状溝部３の溝本数
Ｎを２４本とし、該溝部３の深さＨを０．２ｍｍに設定
し、前記のＬ／Ｍを変化させたときの、抗力係数Ｃｄと
レイノルズ数Ｒｅとの関係を示す。この図８から、レイ
ノルズ数Ｒｅが５×１０^４以上の条件において、本発明
の電線はいずれも従来品よりも抗力係数Ｃｄが小さい領
域が存在することがわかる。特にＬ／Ｍが１．５以下、
０．６以上のときに抗力係数Ｃｄが全域にわたり小さ
い。

【００４６】 図９は、前記のＬ／Ｍを０．７５、溝本数
Ｎを１２本に設定し、前記溝部３の深さＨを０．１５〜
３．０ｍｍ（Ｈ／Ｄ＝０．００４１〜０．０８２）に変
化させたときの、抗力係数Ｃｄとレイノルズ数Ｒｅとの
関係を示す。この図９から、レイノルズ数Ｒｅが５×１
０^４以上の条件において、本発明の電線はいずれも従来
品よりも抗力係数Ｃｄが小さい領域が存在することがわ
かる。

【００４７】 図１０は、前記のＬ／Ｍを１．２、溝本数
Ｎを２４本に設定し、前記溝部３の深さＨを変化させた
ときの、抗力係数Ｃｄとレイノルズ数Ｒｅとの関係を示
す。この図１０から、レイノルズ数Ｒｅが５×１０^４以
上の条件において本発明の電線は、断面円弧状溝部３の
深さＨが０．５〜５ｍｍの範囲において抗力係数Ｃｄが
小さい。

【００４８】 図１１は、前記Ｌ／Ｍを１．２、前記溝部
３の深さＨを２．０ｍｍに設定し、前記溝本数Ｎを変化
させたときの、抗力係数Ｃｄとレイノルズ数Ｒｅとの関
係を示す。この図１１から、レイノルズ数Ｒｅが５×１
０^４以上の条件において、本発明の電線はいずれも従来
品よりも抗力係数Ｃｄが小さいことがわかる。

【００４９】 図１２は、風が電線に吹き付けると生ずる
風騒音について本発明の電線と従来品とを比較実験し
た、風速２０ｍ／ｓにおける騒音レベルと周波数特性を
示す。この実験に用いた本発明の電線は、図３に示した
型のＬＰ−ＸＴＡＣＩＲ６１０ｍｍ^２相当の電線であ
り、外径Ｄが３４．２ｍｍ、図３における外表面突出セ
グメント素線１１の他のセグメント素線１の外表面より
も突出する突出段差ｔが１ｍｍ、デフレクター角θが４
５°、外表面突出セグメント素線１１、１１群の中心角
θ２が４０°、溝本数（最外層セグメント素線本数）Ｎ
が１８本、溝部３の深さＨが２．０ｍｍ、より合わせセ
グメント素線のよりピッチ長３６０ｍｍの電線を使用
し、比較例として従来のＡＣＳＲ６１０ｍｍ^２および図
１４に示した型の電線を使用して比較実験をした。この
実験結果により、本発明の電線は騒音レベルが１００〜
１３０Ｈｚ付近で１５〜２２ｄｂ［Ａ］も大幅に低下し
ていることが確認された。なお、外表面突出セグメント
素線１１、１１群の中心角θ２は、外層セグメント素線
の数にもよるが、２０°〜６０°の範囲がコロナ騒音防
止上好ましい。

【００５０】 図１３は、図１のように段差のない電線と
図２〜図３のように段差ｔを有する電線との風騒音特性
（図１２）において、突出段差ｔを０〜０．７ｍｍ変え
た時の卓越周波数の風音レベルを実測した結果である。
図１３において、ｔ＝０ｍｍの風音レベルは図１の突出
段差のない電線の場合の風音レベルである。この図１の
電線に対して、突出段差を次第に高くして行くとｔ＞
１．５ｍｍの範囲では突出段差の風騒音防止効果が飽和
することがわかった。人が騒音と感じる風速として２０
ｍ／ｓもの強風の場合は周囲の騒音と区別できず、これ
より低風速領域が問題であり突出段差のない図１の電線
の場合の風騒音レベルよりも１０ｄＢ下がればほぼ問題
ないと考えられるので、図１３の実測結果より、突出段
差ｔの有効範囲としては０．５≦ｔ≦２．０（ｍｍ）で
あれば十分である。

【００５１】 前記の本発明の低弛度低風圧電線の張力分
担芯材として、炭化けい素繊維、炭素繊維、アルミナ繊
維等の無機繊維からなる細線条の表面にアルミ、亜鉛等
の金属めっきや金属被覆を施した複合線材を用いた場
合、およびアラミド繊維等の有機繊維からなる細線条の
表面にアルミ、亜鉛等の金属めっきや金属被覆を施した
複合線材を用いた場合の各々の電線について風洞実験を
行った結果も前記した図６〜図１３に示された成績と同
様の良好な結果がえられた。

【００５２】 図１４に示したａ乃至ｆの各電線断面の輪
郭形状および図１５に示したｇ乃至ｊの各電線断面の形
状は、スーパーコンピューターにより流体解析を行う際
に使用した電線供試体の断面モデルを示したものであ
る。各モデルは電線表面に形成された円弧状の溝の数と
溝の深さおよび巾で特徴ずけられ、これらの違いにより
電線断面後方にできる渦の大きさおよび数、渦の剥離点
が異なることがシミュレートされた。

【００５３】 前記の本発明の低弛度低風圧電線を５００
ｋｖ級ＡＣＳＲ８１０ｍｍ^２の４導体２回線の送電線に
適用すると、設計風圧荷重は、従来は１００ｋｇｆ／ｍ
ｍ^２であるのに対し、本発明は６０ｋｇｆ／ｍｍ^２に低
減することができ、また、電流容量も２倍に増大でき、
さらに、弛度の増加を抑制できるので、工事費全体では
約５％の低減を図ることがで可能である。

【００５４】

【発明の効果】前記のように本発明の低弛度低風圧電線
は、最外層の断面扇形セグメント素線の隣接部に断面円
弧状溝部を設けたので、電線外周面のセグメント素線隣
接部は従来のようなＶ字形溝の段差が形成されず凹円弧
状面になり、風が表面を流れる境界層の剥離点が電線風
下側へ移行して、風圧荷重を低減させることができる。
しかも低コストで容易に低風圧の電線を製作することが
できる。

【００５５】 しかも 、断面円弧状溝部の溝巾Ｌと断面扇
形セグメント素線の表面の非溝部の巾Ｍとの比Ｌ／Ｍを
０．１０≦Ｌ／Ｍ≦１．５５ の範囲とし、該溝部３
の最大深さＨと電線直径Ｄとの比Ｈ／Ｄを０．００５５
≦Ｄ／Ｈ≦０．０８２の範囲とし、最外層の断面扇形の
セグメント素線のより合わせ本数Ｎを６本以上３６本以
下としたことにより、有効な風圧荷重低減効果を得るこ
とができる。

【００５６】 さらに、本発明の低弛度低風圧電線は、超
耐熱や特別耐熱のアルミ合金の断面扇形セグメント素線
を用いることにより電流容量を従来の２倍程度に増大さ
せることができる。

【００５７】 しかも、電線中心の張力分担芯材として、
線膨張係数が−６〜６×１０ ^−６ ／℃で弾性係数が１０
０〜６００ＧＰａである線材を用い、その構成材料とし
て、インバー線、もしくは炭化けい素繊維、炭素繊維、
アルミナ繊維等の無機繊維、またはアラミド繊維等の有
機繊維からなる細線条の表面に、アルミ、亜鉛等の金属
めっきまたは金属被覆を施した複合線材を用いたので、
夏季に最高潮流となり高温時の電線伸びによる弛度の増
加が懸念される場合でも、張力分担芯材の温度 伸びは少
なくなり弛度の増加を大巾に抑制することができる。

【００５８】 また、本発明の低弛度低風圧電線は、最外
層の断面扇形セグメント素線のより合わせの中に外表面
が突出する外表面突出セグメント素線を設けたので、風
圧荷重が低減するだけでなく、風騒音を低減し、かつ軽
雨時のコロナ騒音を低減することができる。さらに外表
面突出セグメント素線の突出段差ｔを０．５〜５ｍｍ好
ましくは０．５〜２ｍｍの範囲とし、外表面突出セグメ
ント素線の両肩部に１５°≦θ≦６０°のデフレクター
角θを設けたことにより、風圧荷重低減効果を増すこと
ができる。

【００５９】 また、最外層の断面扇形セグメント素線の
外表面上に突出する外表面突出セグメント素線の突出段
差の高さを、従来の低騒音電線の突出高さよりも大巾に
低くしたので、斜風を受けた場合の揚力が著しく低くな
り、低周波大振幅のいわゆるギャロッピング振動が起こ
りにくくなる。

【００６０】また、本発明の低弛度低風圧電線は、風速
が毎秒４０ｍ／ｓ以上の台風時などの強風の場合すなわ
ちレイノルズ数が１０ ^４ 以上の高風速下であっても、抗
力係数が小なる領域に低減ししかも大なる変動がなく、
電線が受ける風圧荷重の増加が少なくなり、高温時の弛
度の増加を大巾に抑制できる。したがって架空電線が横
方向からの強風を受けた場合の横揺れ量も、低風圧構造
と相まって大巾に抑制でき、鉄塔の塔高、アーム巾、鉄
塔基礎等を著しく軽減でき、送電線の建設費を大巾に節
約することができる。これは従来のインバー電線や低風
圧電線には見られない効果であり今後建設される大束径
多導体送電線や１０００ＫＶ ＵＨＶ送電線等の鉄塔の
一層のコンパクト化を容易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す図

【図３】本発明の第３の実施の形態を示す図

【図４】 風気流の断面円弧状溝部における境界層の状況
の説明図

【図５】 風気流の断面半円状溝部における境界層の状況
の説明図

【図６】 断面円弧状溝部の深さを設定し最外層セグメン
ト素線の本数Ｎ（＝溝本数）を変化させたときの抗力係
数とレイノルズ数の関係を示す図

【図７】 最外層素線本数Ｎ（＝ 溝本数）と溝部の深さを
設定し溝巾Ｌと非溝部Ｍの巾との比Ｌ／Ｍを変化させた
ときの抗力係数とレイノルズ数の関係を示す図

【図８】 最外層素線本数Ｎ（＝ 溝本数）と溝部の深さの
設定値を変えＬ／Ｍの変化を変えたときの抗力係数とレ
イノルズ数の関係を示す図

【図９】 Ｌ／Ｍと最外層素線本数Ｎ（＝溝本数）を設定
し溝部の深さを変化させたときの抗力係数とレイノルズ
数の関係を示す図

【図１０】 Ｌ／Ｍと最外層素線本数Ｎ（＝溝本数）を設
定し溝部の深さの変化を変えたときの抗力係数とレイノ
ルズ数の関係を示す図

【図１１】 Ｌ／Ｍと溝部の深さを設定し最外層素線本数
Ｎ（＝溝本数）を変化させたときの抗力係数とレイノル
ズ数の関係を示す図

【図１２】 本発明の架空電線と従来品の風騒音比較実験
結果の騒音レベルと周波数特性を示す図

【図１３】 突出 段差ｔと卓越周波数風音レベルの関係を
示す図

【図１４】 風洞実験を行った電線供試体のその他の形状
を示す断面図

【図１５】 風洞実験を行った電線供試体のさらにその他
の形状を示す断面図

【図１６】 従来の架空電線の１例を示す図

【符号の説明】

１：最外層の断面扇形セグメント素線 ２、８：隣接部 ３、９：断面円弧状溝部 ５：張力分担芯材 ４、７：外表面 １０：電線 １１：外表面突出セグメント素線 １２：肩部 Ｄ：電線直径 Ｈ：溝部の最大深さ Ｌ：溝部の溝巾 Ｍ：非溝部の巾 Ｎ：最外層の断面扇形セグメント素線の本数（＝電線外
周面長手方向に スパイラル状に形成される断面円弧状ス
パイラル溝の本数） ｔ：突出段差 θ：デフレクター角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宗像 武男 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (72)発明者 菊池 直志 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−74009（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−211143（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−39817（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−96411（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01B 5/10 H02G 7/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭化けい素繊維、炭素繊維、アルミナ繊維
   等の無機繊維、またはアラミド繊維等の有機繊維からな
   る細線条の表面に、アルミ、亜鉛等の金属めっきまたは
   金属被覆を施した複合線材、もしくはインバー線であっ
   て、線膨張係数が−６〜６×１０ ^−６ ／℃で弾性係数が
   １００〜６００ＧＰａである線材を、電線中心の張力
   分担芯材とし、 電線最外層に超耐熱アルミ合金または特別耐熱アルミ合
   金からなる断面扇形セグメント素線を複数本のＮ本より
   合わせ、該最外層のセグメント素線の本数Ｎを６≦Ｎ≦
   ３６とし、 かつ、前記最外層の各より合わせセグメント素線の隣接
   部の表面側に断面円弧状溝部を設け、該断面円弧状溝部
   の溝巾Ｌと断面扇形セグメント素線表面の非溝部の巾Ｍ
   との比Ｌ／Ｍを ０．１０≦Ｌ／Ｍ≦１．５５ とし、
   該断面円弧状溝部の最大深さＨと電線直径Ｄとの比Ｈ／
   Ｄを０．００５５≦Ｈ／Ｄ≦０．０８２とした ことを特
   徴とする低弛度低風圧電線。
2. 【請求項２】請求項１の低弛度低風圧電線において、 最外層により合わせる複数本の断面扇形セグメント素線
   のうち少なくとも１本のセグメント素線を、その外表面
   が他のセグメント素線の外表面よりも高く突出する突出
   段差を形成した外表面突出セグメント素線とし、該外表
   面突出セグメント素線の突出段差ｔを ０．５〜５．０
   ｍｍとし、 かつ、前記外表面突出セグメント素線の突出段差を形成
   した肩部に１５°≦θ≦６０° のデフレクター角θを
   設け たことを特徴とする低弛度低風圧電線。