JP4128984B2

JP4128984B2 - 架空被覆電線

Info

Publication number: JP4128984B2
Application number: JP2004217160A
Authority: JP
Inventors: 孝木島; 直志菊池
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2024-07-26
Also published as: JP2006040662A

Description

本発明は、架空被覆電線、すなわち架空に布設される絶縁電線、ケーブルに係り、強風＋降水状態における抗力係数（空気抵抗係数）の増加を抑えると共に、冬季の降雪状態においては難着雪効果が得られる架空被覆電線に関するものである。

例えば、銅又はアルミニウム導体の外周に、ポリ塩化ビニール、ポリエチレン、架橋ポリエチレン等の絶縁材料を押出成形して形成される被覆体（シースを含む。以下同様）を設けてなる架空絶縁電線がある。

このような架空被覆電線において、風圧荷重の低減と難着雪効果を図るものとしては、例えば、架空絶縁電線における被覆体の外表面に周方向に所定の間隔で多数の弧状の凸部と凹部を交互に設けたものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００１−１１８４３４号公報（特許請求の範囲及び図１）

そこで、このような被覆体の外表面に多数の滑らかな凹凸部が形成された低風圧絶縁電線を試作して強風に降水を伴う風洞実験を実施すると、強風と降水が同時に作用する条件下における抗力係数と無降水状態での強風により実験方法により得られた抗力係数との間に差が生じることが分かった。

更に詳細に検討するため、台風時の条件、即ち、強風と豪雨が同時に存在する状況下で、該絶縁電線の空気抵抗、即ち、抗力係数を測定することが必要となり、風洞内に降水状態を再現するための装置を設けて、風速４０ｍ／ｓの強風と降水量５、１０、１５ｍｍ／１０分間の降水を同時に発生させ、風洞実験を実施した。その結果、前記絶縁電線では降水が伴う条件下で降水による水滴が電線表面に付着して、設計時に想定している電線表面形状と著しく異なる形状になり、これが抗力係数の変化（増加）をもたらす原因であることが判明した。

強風＋降水の風洞実験から前記絶縁電線の外表面に付着した水滴は、該電線の風上表面では後流側に向かって移動し、最終的にははく離点に到着する。一方、はく離点位置では後流からの渦流による戻り方向の流れがあるため、水滴はこのはく離点位置に向かって移動してくる。その結果、はく離点位置には水滴が集合し、電線表面に水路のような水道を形成する事が実験により分かった。従って、前記低風圧絶縁電線では、はく離点位置近傍の谷部（凹部）ははく離点で集合した水により塞がってしまい谷部の効果が失われてしまうものと推測される。

また、架空送電線は電線表面が素線の集合体で構成されるため最外層がねじれているが、前記低風圧絶縁電線の場合、外表面の山部が一般に長手方向に沿って軸線の周りにねじれておらず軸線と略平行（電線製造、架設時に自然に緩くねじれる場合を含む）なので、このことも被覆体の外表面に停留する水滴の量に違いが生じる。ねじれを持つ架空送電線では水路が分断されるが、山部がねじれていない絶縁電線では水路が分断されにくく、はく離点近傍でも主流が表面に近づかないので、水路を小さくする事が容易でない。

このため、通常の風洞実験、即ち、空気の流れだけを再現する実験で得られた抗力係数と、風洞内で強風＋降水を再現した条件で計測された抗力係数は、設計時の電線形状を強風＋降水時には保てないため、著しく異なる係数となる。即ち、抗力係数がかなり大きくなる結果を示す。従って、例えば、架空絶縁電線の設計条件が台風時による強風＋降水状態の場合、抗力係数の見積りを誤る事になる。その結果、安全性を考慮して電柱等の支持物の強度を大きくする必要があり建設費用が嵩む問題がある。

本発明は上記に鑑み生まれたもので、強風＋降水状態においても抗力係数の増加を低く抑えて抗力係数の見積り誤りをなくすと共に、風圧荷重の低減と降雪状態における難着雪効果が得られる架空被覆電線を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載された架空被覆電線は、押出成形して形成される被覆体を有し、この被覆体の外表面の形状が、外径ｄの円に内接するように、辺数Ｎの等辺を周方向に連接させることにより、周方向に等間隔に、かつ長手方向に略平行に延びる三角状山部を有する角型形状になっていて、前記外径ｄがｍｍ単位で１０≦ｄ≦４０、前記辺数Ｎが１２≦Ｎ≦２５であり、かつ辺数Ｎが外径ｄとの関係で、６．７８５＋０．５７５ｄ−０．００６７３２ｄ^２≦辺数Ｎ≦６．９４９＋０．８３８０ｄ−０．００９６９４ｄ^２の式の範囲内にあるように選定された架空被覆電線であって、前記被覆体の周方向に所定角度ずつ離間した位置に在る複数の辺面に、深さ及び幅が０．３ｍｍ以上の凹溝が長手方向に連続して形成されることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に記載された架空被覆電線によると、被覆体の外表面の形状が外径dに対して上記式を満足するような範囲内に選定された辺数Ｎを有する角型形状になり、被覆体３の外表面に周方向に等間隔に三角状山部が形成されるから、強風＋降水の条件下において、降水による水滴がはく離点位置において付着、停留せず、該位置における水路が扁平、且つ小さくなる。その結果、被覆体の外表面の形状が強風＋降水状態においても、設計時に想定している被覆体の外表面の形状と著しく異なる形状にならず、抗力係数の増加が低く抑えられる。従って、強風＋降水状態において架空被覆電線の抗力係数を見積り誤る事がなく、電柱等の支持物の強度を必要以上に大きくしなくて済むので建設費用を安くすることができる。

また、三角状山部が形成されるので、被覆体の外表面に水滴が付着しにくくなり、強風＋降水状態においても抗力係数が低く押えられて、風圧荷重を低減させることができる。

更に、周方向に所定角度ずつ離間した位置に在る複数の辺面に、深さ及び幅が０．３ｍｍ以上の凹溝が長手方向に連続して形成されるので、難着雪効果が得られ、着雪による架空被覆電線の損傷や支持物の損壊等の発生を減らすことができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面により説明する。図１は本発明に係る架空被覆電線の一実施形態である架空絶縁電線を示す断面図である。この架空絶縁電線１は、例えば、鋼心アルミニウム撚線からなる導体２と、その外周に絶縁材料であるポリエチレン樹脂を押出成形して被覆形成された絶縁層である被覆体３と、周方向に例えば略１８０度ずつ離間した位置（略１８０度対称の位置）に在る２辺面に各１個ずつ形成された凹溝４とから構成される。

そして、被覆体３はその押出成形の際、外表面の形状が、外径ｄの円に内接するように、辺数Ｎが３以上の等辺を周方向に連接させることにより、周方向に等間隔に、且つ電線１の長手方向に沿って軸線に略平行（電線製造、架設時に自然に緩くねじれる場合を含む）に延びる辺数Ｎと同数の三角状山部３ａを有する角型形状になっていて、辺数Ｎがｍｍ単位で表示された外径ｄとの関係で、６．７８５＋０．５７５ｄ−０．００６７３２ｄ^２≦辺数Ｎ≦６．９４９＋０．８３８０ｄ−０．００９６９４ｄ^２の式の範囲内（辺数Ｎは整数で小数点一位の端数は四捨五入される。以下同様）にあるように選定される。辺数Ｎが外径ｄとの関係でこのように選定されることにより、強風＋降水状態においても抗力係数の増加を低く抑えられることを下記の実験結果から見出した。

即ち、図１に示すような被覆体３（ポリエチレン樹脂の押出成形体）の外表面の形状が角型形状で、外径ｄを１０、１２、１４、１８、２６、４０ｍｍ、辺数Ｎを１０〜２７の範囲で種々異ならせた各種の架空絶縁電線１（但し、凹溝４は形成せず）を３０本試作し、各電線１について風洞実験を行い、架空線路設備設計時に用いられる最高風速４０ｍ／ｓ、降水条件５、１０、１５ｍｍ／１０分（ｍｉｎ）間の降水量の範囲で強風＋降水状態における抗力係数の測定を行った。なお、降水条件は過去に観察された台風で強風と降水量の記録から採用した値である。

本実験のために試作された架空絶縁電線１の外径ｄ及び辺数Ｎ、並びに各電線１に対する強風＋降水状態における抗力係数の測定値は表１に示す通りである。表１中の評価で、「効果大」は抗力係数が０．８０未満、「効果中」は抗力係数が０．８０〜１．０未満、「効果小」は抗力係数が１．０以上である。

表１の結果より次のようなことが分かる。即ち、被覆体３の外径ｄが１０ｍｍのサイズでは、辺数Ｎが１２、１４の場合の抗力係数が０．８９〜０．９３７で効果が中と、また、辺数Ｎが１０、１６の場合は抗力係数が１以上で効果が小と判断できる。

被覆体３の外径ｄが１２ｍｍのサイズでは、辺数Ｎが１３、１４、１６の場合の抗力係数が０．７８５〜０．９６８で降水量によっては０．７台のものも含まれるが効果が中と、また、辺数Ｎが１０、２０の場合は抗力係数が１以上で効果が小と判断できる。

被覆体３の外径ｄが１４ｍｍのサイズでは、辺数Ｎが１７の場合の抗力係数が０．７８５〜０．７９３で効果が大と、また、辺数Ｎが１４の場合の抗力係数が０．７９９〜０．８１６で効果が中と、更に、辺数Ｎが１０、２０の場合の抗力係数が１以上で効果が小と判断できる。

被覆体３の外径ｄが１８ｍｍのサイズでは、辺数Ｎが１７の場合の抗力係数が０．６９７〜０．７８５で効果が大と、また、辺数Ｎが１５、１９の場合の抗力係数が０．８７４〜０．９０３で効果が中と、更に、辺数Ｎが１３、２２、２５の場合の抗力係数が降水量によっては０．８〜０．９台のものも含まれるが、１以上のものもあるので効果が小と判断できる。

被覆体３の外径ｄが２６ｍｍのサイズでは、辺数Ｎが２０の場合の抗力係数が０．７２３〜０．７８４で効果が大と、また、辺数Ｎが１７、２２の場合の抗力係数が０．７６４〜０．８７９で降水量によっては０．７台のものも含まれるが中と、更に、辺数Ｎが１４、２５の場合の抗力係数が降水量によっては０．９台のものも含まれるが、１以上のものもあるので効果が小と判断できる。

被覆体３の外径ｄが４０ｍｍのサイズでは、辺数Ｎが２２、２４の場合の抗力係数が０．６２５〜０．７８４で効果が大と、また、辺数Ｎが１９、２５の場合の抗力係数が０．７２８〜０．９５４で降水量によっては０．７台のものも含まれるが中と、更に、辺数Ｎが１６、２７の場合の抗力係数が降水量によっては０．９台のものも含まれるが、１以上のものもあるので効果が小と判断できる。

以上の実験結果を総合すると、被覆体３の外径ｄと角型形状の辺数Ｎとの間に大きな相関関係のあることが分かる。即ち、被覆体３の外表面における角型形状の辺数Ｎが、被覆体３の外径ｄとの関係で、６．７８５＋０．５７５ｄ−０．００６７３２ｄ^２≦辺数Ｎ≦６．９４９＋０．８３８０ｄ−０．００９６９４ｄ^２の式の範囲内にあるように選定されると、強風＋降水状態における抗力係数が前記したように１未満となり、表１における効果が大又は中となる。このような所望の抗力係数が得られる被覆体３の外径ｄに対する辺数Ｎの好ましい範囲をグラフにすると図２に示すとおりになる。

次に前記図1の凹溝４は、断面形状が深さ及び幅が０．３ｍｍ以上の略三角形状（略Ｖ形状）で、架空絶縁電線１の長手方向に連続して形成される。凹溝４の開口縁部及び谷底縁部はＲ状に面取りされて丸みを帯びている。

そして、被覆体３の外表面の形状が、外径ｄの円に内接するように、辺数Ｎが３以上の等辺を周方向に連接させることにより、周方向に等間隔に三角状山部を有する角型形状になっていて、辺数Ｎがｍｍ単位で表示された外径ｄとの関係で、６．７８５＋０．５７５ｄ−０．００６７３２ｄ^２≦辺数Ｎ≦６．９４９＋０．８３８０ｄ−０．００９６９４ｄ^２の式の範囲内にあるように選定されると共に、周方向に略１８０度ずつ離間した位置に在る２辺面を始め、それ以外の所定角度ずつ離間した位置に在る複数の辺面に深さ及び幅が０．３ｍｍ以上の複数の凹溝が長手方向に連続して形成されることにより、難着雪効果が得られることを下記の実験結果から見出した。

即ち、図１に示すような被覆体３（ポリエチレン樹脂の押出成形体）の外表面の形状が角型形状で、外径ｄを１０、１９、２５、４０ｍｍ、辺数Ｎを１３〜２２の範囲で種々異ならせ、且つ、凹溝４が形成されないもの、深さが０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、幅が０．３ｍｍ、０．５ｍｍの凹溝４が形成されたものといった各種の架空絶縁電線１を９本試作した。なお、被覆体３の角型形状の辺数Ｎは、ｍｍ単位で表示された外径ｄに対していずれも６．７８５＋０．５７５ｄ−０．００６７３２ｄ^２≦辺数Ｎ≦６．９４９＋０．８３８０ｄ−０．００９６９４ｄ^２の式の範囲内にあるように選定されているものである。

そして、各電線１について、風洞実験装置（図示せず）により風洞実験を行い、最高風速４０ｍ／ｓ、降水条件１５ｍｍ／１０分（ｍｉｎ）間の降水量の範囲で強風＋降水状態における抗力係数の測定を行った。また、図３に示すような難着雪試験装置５を用いて難着雪効果の評価を行った。なお、この試験装置５は、雪６をブロアー７で架空絶縁電線１の外表面に向けて吹き付けながら、途中で水分８を加湿器９で雪６に含ませて、前記電線１の外表面に着雪させ、冬季における難着雪効果の有無を評価するものである。その結果を下記表２に示す。

表２において、凹溝４の個数が２個とは、被覆体３の周方向に略１８０度ずつ離間した位置に在る２辺面に各１個の凹溝４が形成される場合であり、個数が４個とは、被覆体３の周方向に略９０度ずつ離間した位置に在る４辺面に各１個の凹溝４が形成される場合であり、個数が６個とは、被覆体３の周方向に略６０度ずつ離間した位置に在る６辺面に各１個の凹溝４が形成される場合である。また、これら凹溝４はいずれも、被覆体３の辺同士が交わる頂点部位ではなく、辺面の中間部位に、且つ、被覆体３の周方向にほぼ等間隔に形成、配置されている。特に、凹溝４が前記辺面の中間部位に形成されていると、夏季、秋季の強風、降水状態において、凹溝４に水滴が滞留し難く、抗力係数の増加を抑えるのにより有効である。

表２の結果より次のようなことが分かる。即ち、架空絶縁電線１の被覆体３の外径ｄが１０ｍｍ、辺数Ｎが１３、被覆体３の外径ｄが４０ｍｍ、辺数Ｎが２２の場合には、いずれも被覆体３の外表面の形状が外径dに対して上記式を満足するような範囲内に選定された辺数Ｎを有する角型形状になっており、強風＋降水状態における抗力係数の低減効果は得られたが、凹溝４を有しないので、被覆体３に多く着雪し、難着雪効果が得られない。これに対して、残りの７本の架空絶縁電線１の場合は、いずれも被覆体３の外表面の形状が外径dに対して上記式を満足するような範囲内に選定された辺数Ｎを有する角型形状になっており、強風＋降水状態における抗力係数の低減効果が得られる。また、被覆体３の周方向に略１８０度、略９０度、略６０度ずつ離間した位置に在る２、４、６辺面に、深さ及び幅が０．３ｍｍ以上の凹溝４が形成されており、被覆体３への着雪量が制限されて難着雪効果が得られる。なお、周方向に略１２０度ずつ離間した位置に在る３辺面に、深さ及び幅が０．３ｍｍ以上の凹溝４が形成される場合等においても同様な効果が得られるものである。

以上のように、架空絶縁電線１において、被覆体３の外表面の形状が外径dに対して上記式を満足するような範囲内に選定された辺数Ｎを有する角型形状になり、被覆体３の外表面に周方向に等間隔に三角状山部３ａが形成されるから、強風＋降水の条件下において、降水による水滴がはく離点位置において付着、停留せず、該位置における水路が扁平、且つ小さくなる。その結果、被覆体３の外表面の形状が強風＋降水状態においても、設計時に想定している被覆体３の外表面の形状と著しく異なる形状にならず、抗力係数の増加が低く抑えられる。従って、強風＋降水状態において架空絶縁電線１の抗力係数の見積りを誤る事がなく、電柱等の支持物の強度を必要以上に大きくしなくて済むので建設費用を安くすることができる。

また、三角状山部３ａが形成されるので、被覆体３の外表面に水滴が付着しにくいため、強風＋降水状態においても抗力係数が低く押えられて、風圧荷重を低減させることができる。

更に、被覆体３の周方向に所定角度ずつ離間した位置に在る複数の辺面に、深さ及び幅が０．３ｍｍ以上の凹溝４が長手方向に連続して形成されるので、難着雪効果が得られ、着雪による架空被覆電線の損傷や支持物の損壊等の発生を減らすことができる。

なお、前記被覆体３の外表面における角型形状の辺数Ｎが、被覆体３の外径ｄとの関係で、５．２２２＋０．７８９４ｄ−０．００９８８９ｄ^２≦辺数Ｎ≦７．２２２＋０．７８９４ｄ−０．００９８８９ｄ^２の式の範囲内（辺数Ｎは整数で小数点一位の端数は四捨五入される）にあるように選定されるようにすると、強風＋降水状態における抗力係数が前記表１の効果大又はこれに近い評価になる。従って、強風＋降水状態における抗力係数の低減効果が更に大きくなり、架空絶縁電線１の風圧荷重がより低減され、より優れた難着雪効果が得られるので好ましい。

また、被覆体３の外表面の各三角状山部３ａを結ぶ辺は直線状であるが、若干外凸状又は内凹状に緩くわん曲していてもよい。更に、被覆体３の外表面の各三角状山部３ａは若干丸みを持っていてもよい。更に被覆体３に形成される凹溝４は、略Ｕ形状、半楕円形状、半円形状等のような形状にすることができる。

本発明に係る架空布設電線の一実施形態である架空絶縁電線を示す断面図である。図１の架空絶縁電線が強風＋降水状態において、所望の抗力係数を得るために必要な被覆体の外径ｄに対する辺数Ｎの範囲を示すグラフである。図１に示す架空絶縁電線の難着雪効果を評価する難着雪試験装置の説明図である。

符号の説明

１架空絶縁電線
２導体
３被覆体
３ａ三角状山部
４凹溝
５難着雪試験装置
６雪
７ブロアー
８水分
９加湿器

Claims

押出成形して形成される被覆体を有し、この被覆体の外表面の形状が、外径ｄの円に内接するように、辺数Ｎの等辺を周方向に連接させることにより、周方向に等間隔に、かつ長手方向に略平行に延びる三角状山部を有する角型形状になっていて、前記外径ｄがｍｍ単位で１０≦ｄ≦４０、前記辺数Ｎが１２≦Ｎ≦２５であり、かつ辺数Ｎが外径ｄとの関係で、６．７８５＋０．５７５ｄ−０．００６７３２ｄ^２≦辺数Ｎ≦６．９４９＋０．８３８０ｄ−０．００９６９４ｄ^２の式の範囲内にあるように選定された架空被覆電線であって、前記被覆体の周方向に所定角度ずつ離間した位置に在る複数の辺面に、深さ及び幅が０．３ｍｍ以上の凹溝が長手方向に連続して形成されることを特徴とする架空被覆電線。