JP4615082B2 - 低風騒音低風圧電線 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の風向の風圧荷重を低減した低風騒音低風圧電線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
架空送電線の荷重設計は、夏期の台風時の強風を想定して、一般には風速40ｍ／ｓの時の風圧荷重で行われている。架空送電線に用いられる電線は撚線であり、表面に凹凸があるため、円柱のような表面が平滑な場合に比べると風圧特性は若干複雑であるが、275 〜1000ｋＶの送電線に一般に使用されている鋼心アルミ撚線で外径38.4mm（ＡＣＳＲ810 mm2 ）の場合は、風速16ｍ前後で抗力係数が最小となり、それより風速が増すと抗力係数が大きくなる傾向がある（図４参照）。このため従来の送電線は風速40ｍ／ｓ程度での風圧荷重が比較的大きく、鉄塔とその基礎はその風圧荷重に耐え得るように強度を設計する必要があるため、鉄塔の建設費が高くつくという問題があった。
【０００３】
また送電線の風騒音が問題となる地域では、送電線にスパイラルロッドを巻き付けて風騒音対策を施しているが（特公昭５３−１４１４６号公報等）、スパイラルロッドは外径が５〜７mmもあるため、これを巻き付けると、電線の風圧荷重が増し、鉄塔の荷重負担が増える。このため電線や鉄塔の強度によっては風騒音対策を施せず、問題となる場合もある。
【０００４】
本発明の目的は、鉄塔の荷重負担を軽減できる低風騒音低風圧電線を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、送電線の鉄塔は一般に正方形の角部に配置された４本の支柱を有しているため、線路方向に対し90°方向や45°方向から風を受けた場合よりも、60°方向から風を受けた場合（全部の支柱に風が当たる状態のとき）に風圧荷重が最も大きくなるという特性があることに着目した。従来の低風騒音電線はこのような鉄塔の特性には関係なく、スパイラルロッドを巻き付けていたが、鉄塔が最大の風圧荷重を受けるときに、電線の風圧荷重を小さくできれば、鉄塔の荷重負担を軽減することが可能である。
【０００６】
そこで本発明は、正方形の角部に配置された４本の支柱を有する鉄塔に前記正方形のいずれかの辺と平行になるように架設された架空電線の外周に線条体をらせん状に巻き付けてらせん状の突条を形成してなる低風騒音電線において、前記線条体は平角形であって、アルミ線、亜鉛メッキ鋼線、アルミ被覆鋼線または耐熱耐候性ポリマー線からなり、前記線条体の巻付け角度すなわち電線長さ方向に対する角度θを60°±10°にしたことを特徴とするものである。
このようにすると、60°方向からの斜風を受けたときに、らせん状の突条を設けたことによる風圧荷重の増加を小さくでき、鉄塔の荷重負担を軽減できる。
【０００７】
また本発明の低風騒音低風圧電線においては、らせん方向がＳ撚りの線条体とＺ撚りの線条体を１径間内の巻き付け長さの比が１：１ないし１：２となるように巻き付けて、強風時の揚力の発生を抑制することが好ましい。
【０００８】
また本発明は、正方形の角部に配置された４本の支柱を有する鉄塔に前記正方形のいずれかの辺と平行になるように架設された、最外層の一部の素線を他の素線より突出させてらせん状の突条を形成してなる低風騒音電線において、その外周に前記突条とらせん方向が反対になるように風騒音低減用の平角形の線条体であって、アルミ線、亜鉛メッキ鋼線、アルミ被覆鋼線または耐熱耐候性ポリマー線からなる線条体をらせん状に巻き付け、この線条体の巻付け角度すなわち電線長さ方向に対する角度θを60°±10°にしたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
〔実施形態１〕
図１は本発明の一実施形態を示す。図において、１は最外層がセグメント素線２の撚り合わせで構成された電線、３は電線１の外周に風騒音低減のために巻き付けられたスパイラル条である。スパイラル条３は、平角形のアルミ線、亜鉛メッキ鋼線、アルミ被覆鋼線または耐熱耐候性ポリマーの線をらせん状に成形したものである。スパイラル条３の幅と厚さは、これを電線１に巻き付けたときに、風圧抵抗が著しく増加しない範囲に設定される。電線１の外径が37.2mmの場合、スパイラル条３の幅は10〜30mm程度、厚さは0.8 〜2.0 mm程度とする。またスパイラル条３の電線１への巻付け角度θ（電線１の長さ方向に対する角度）は60°±10°の範囲、好ましくは60°に設定されている。
【００１１】
スパイラル条３の巻付け角度θを上記のように設定した理由は次のとおりである。すなわち、送電線の鉄塔は前述のように60°方向からの斜風を受けた場合に風圧荷重が最も大きくなるが、スパイラル条３の巻付け角度を60°前後にすると、スパイラル条３が60°方向からの斜風と同方向になるので、60°方向からの斜風を受けたときにスパイラル条３Ａ、３Ｂの風圧荷重が最も小さくなる。つまり鉄塔の風圧荷重が最大になるときに、スパイラル条を含めての電線の風圧荷重が比較的小さくて済むので、鉄塔の荷重負担を軽減できることになる。巻付け角度θを60°±10°としたのは、この範囲であれば60°のときとほぼ同等の風圧荷重低減効果が得られるからである。因みに従来の低風騒音電線のスパイラルロッドの巻付け角度は15°〜20°程度である。
【００１３】
〔関連技術１〕
図２は本発明の関連技術を示す。この関連技術は電線１に、風騒音低減のため、らせん方向がＳ撚りのスパイラルロッド３Ｓと、Ｚ撚りのスパイラルロッド３Ｚを１径間内の巻き付け長さの比が適当な割合になるように巻き付けたものである。Ｓ撚りのスパイラルロッド３ＳとＺ撚りのスパイラルロッド３Ｚの巻き付け長さの比は、通常は１：１にすることが作業性などの点で好ましいが、例えば１径間の１／３にスパイラルロッド３Ｓを巻き付け、２／３にＺ撚りスパイラルロッド３Ｚを巻き付けるように（又はこの逆に）してもよい。
電線１の構成、スパイラルロッド３Ｓ、３Ｚの巻付け角度は実施形態１と同じである。電線１にらせん方向が同じスパイラルロッドを巻き付けると、強風が吹き付けたときの揚力が大きくなる欠点があるが、上記のようにＳ撚りのスパイラルロッド３ＳとＺ撚りのスパイラルロッド３Ｚを巻き付けると、揚力を小さくできる利点がある。
【００１４】
〔実施形態２〕
図３は本発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、電線１として、最外層の一部のセグメント素線２Ｔを他のセグメント素線２より突出させて高さｈのらせん状の突条Ｔを形成した低風騒音電線を用い、この電線１の外周に前記突条Ｔとらせん方向が反対になるように風騒音低減用のスパイラル条３を巻き付けたものである。スパイラル条３の巻付け角度θは60°±10°で、実施形態１と同じである。またスパイラル条３の幅と厚さも実施形態１と同じである。
【００１５】
このような構成にすると、関連技術１の場合より優れた空力特性を得ることができる。その理由は、厚肉のセグメント素線２Ｔで形成される突条Ｔの撚りピッチ（巻付け角度）とスパイラル条３の巻付けピッチ（巻付け角度）が異なることにより、特定の風向で揚力が大きくならないだけでなく、抗力係数も極端に増加しないバランスのとれた空力特性が得られる。またスパイラル条３の巻付けは電線製造時に行うことができ、施工性も大幅に改善できる。
【００１６】
図４は図３の低風騒音低風圧電線について、空力特性を試験した結果を示す。
電線１の外径は37.8mm、突条Ｔの高さｈは１mm、スパイラル条３の厚さｔは１mmである。比較のため従来の電線（ＡＣＳＲ810 mm2 ）の空力特性をあわせて示した。抗力係数（Ｃｄｘ）は風速40ｍ／ｓで0.83程度であり、図３の電線は従来の電線より約２割程度低風圧化されている。揚力係数（ＣＬ）は15ｍ／ｓで0.1 程度であるが、その他の風速では従来の電線とほぼ同じ程度である。
【００１７】
また図５は図３の低風騒音低風圧電線について、風速40ｍ／ｓのときに、抗力・揚力特性が風向に対してどのように変化するかを試験した結果である。図中の実線は、抗力係数がsin2θに比例するとした推定曲線であり、表面に突条のない従来の電線では抗力係数が推定曲線とよく一致しているが、スパイラル条を巻き付けた図３の電線では推定曲線から外れることが分かる。風向角60°では抗力係数は従来の電線とほぼ同じであり、スパイラル条を巻き付けたことによる抗力係数の増加は認められなかった。一方、揚力係数は風向角60°で0.1 程度であり、安定していることが分かる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、鉄塔の風圧荷重が最大になる方向の風が吹き付けたときに電線の風圧荷重を低く抑えることができるので、鉄塔の荷重負担を軽減することができる。したがって鉄塔建設費の低減あるいは風騒音対策の実施を図ることができる。また本発明は全径間に適用しなくても、部分的にあるいは間欠的に適用しても効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る低風騒音低風圧電線の一実施形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図２】 本発明に係る低風騒音低風圧電線の関連技術を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図３】 本発明に係る低風騒音低風圧電線の他の実施形態示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図４】 図３の電線の抗力・揚力特性を示すグラフ。
【図５】 図３の電線の、風向角に対する抗力・揚力特性の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１：電線
２：セグメント素線
２Ｔ：肉厚のセグメント素線
３：スパイラル条
３Ｓ、３Ｚ：スパイラルロッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の風向の風圧荷重を低減した低風騒音低風圧電線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
架空送電線の荷重設計は、夏期の台風時の強風を想定して、一般には風速40ｍ／ｓの時の風圧荷重で行われている。架空送電線に用いられる電線は撚線であり、表面に凹凸があるため、円柱のような表面が平滑な場合に比べると風圧特性は若干複雑であるが、275 〜1000ｋＶの送電線に一般に使用されている鋼心アルミ撚線で外径38.4mm（ＡＣＳＲ810 mm2 ）の場合は、風速16ｍ前後で抗力係数が最小となり、それより風速が増すと抗力係数が大きくなる傾向がある（図４参照）。このため従来の送電線は風速40ｍ／ｓ程度での風圧荷重が比較的大きく、鉄塔とその基礎はその風圧荷重に耐え得るように強度を設計する必要があるため、鉄塔の建設費が高くつくという問題があった。
【０００３】
また送電線の風騒音が問題となる地域では、送電線にスパイラルロッドを巻き付けて風騒音対策を施しているが（特公昭５３−１４１４６号公報等）、スパイラルロッドは外径が５〜７mmもあるため、これを巻き付けると、電線の風圧荷重が増し、鉄塔の荷重負担が増える。このため電線や鉄塔の強度によっては風騒音対策を施せず、問題となる場合もある。
【０００４】
本発明の目的は、鉄塔の荷重負担を軽減できる低風騒音低風圧電線を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、送電線の鉄塔は一般に正方形の角部に配置された４本の支柱を有しているため、線路方向に対し90°方向や45°方向から風を受けた場合よりも、60°方向から風を受けた場合（全部の支柱に風が当たる状態のとき）に風圧荷重が最も大きくなるという特性があることに着目した。従来の低風騒音電線はこのような鉄塔の特性には関係なく、スパイラルロッドを巻き付けていたが、鉄塔が最大の風圧荷重を受けるときに、電線の風圧荷重を小さくできれば、鉄塔の荷重負担を軽減することが可能である。
【０００６】
そこで本発明は、正方形の角部に配置された４本の支柱を有する鉄塔に前記正方形のいずれかの辺と平行になるように架設された架空電線の外周に線条体をらせん状に巻き付けてらせん状の突条を形成してなる低風騒音電線において、前記線条体は平角形であって、アルミ線、亜鉛メッキ鋼線、アルミ被覆鋼線または耐熱耐候性ポリマー線からなり、前記線条体の巻付け角度すなわち電線長さ方向に対する角度θを60°±10°にしたことを特徴とするものである。
このようにすると、60°方向からの斜風を受けたときに、らせん状の突条を設けたことによる風圧荷重の増加を小さくでき、鉄塔の荷重負担を軽減できる。
【０００７】
また本発明の低風騒音低風圧電線においては、らせん方向がＳ撚りの線条体とＺ撚りの線条体を１径間内の巻き付け長さの比が１：１ないし１：２となるように巻き付けて、強風時の揚力の発生を抑制することが好ましい。
【０００８】
また本発明は、正方形の角部に配置された４本の支柱を有する鉄塔に前記正方形のいずれかの辺と平行になるように架設された、最外層の一部の素線を他の素線より突出させてらせん状の突条を形成してなる低風騒音電線において、その外周に前記突条とらせん方向が反対になるように風騒音低減用の平角形の線条体であって、アルミ線、亜鉛メッキ鋼線、アルミ被覆鋼線または耐熱耐候性ポリマー線からなる線条体をらせん状に巻き付け、この線条体の巻付け角度すなわち電線長さ方向に対する角度θを60°±10°にしたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
〔実施形態１〕
図１は本発明の一実施形態を示す。図において、１は最外層がセグメント素線２の撚り合わせで構成された電線、３は電線１の外周に風騒音低減のために巻き付けられたスパイラル条である。スパイラル条３は、平角形のアルミ線、亜鉛メッキ鋼線、アルミ被覆鋼線または耐熱耐候性ポリマーの線をらせん状に成形したものである。スパイラル条３の幅と厚さは、これを電線１に巻き付けたときに、風圧抵抗が著しく増加しない範囲に設定される。電線１の外径が37.2mmの場合、スパイラル条３の幅は10〜30mm程度、厚さは0.8 〜2.0 mm程度とする。またスパイラル条３の電線１への巻付け角度θ（電線１の長さ方向に対する角度）は60°±10°の範囲、好ましくは60°に設定されている。
【００１１】
スパイラル条３の巻付け角度θを上記のように設定した理由は次のとおりである。すなわち、送電線の鉄塔は前述のように60°方向からの斜風を受けた場合に風圧荷重が最も大きくなるが、スパイラル条３の巻付け角度を60°前後にすると、スパイラル条３が60°方向からの斜風と同方向になるので、60°方向からの斜風を受けたときにスパイラル条３Ａ、３Ｂの風圧荷重が最も小さくなる。つまり鉄塔の風圧荷重が最大になるときに、スパイラル条を含めての電線の風圧荷重が比較的小さくて済むので、鉄塔の荷重負担を軽減できることになる。巻付け角度θを60°±10°としたのは、この範囲であれば60°のときとほぼ同等の風圧荷重低減効果が得られるからである。因みに従来の低風騒音電線のスパイラルロッドの巻付け角度は15°〜20°程度である。
【００１３】
〔関連技術１〕
図２は本発明の関連技術を示す。この関連技術は電線１に、風騒音低減のため、らせん方向がＳ撚りのスパイラルロッド３Ｓと、Ｚ撚りのスパイラルロッド３Ｚを１径間内の巻き付け長さの比が適当な割合になるように巻き付けたものである。Ｓ撚りのスパイラルロッド３ＳとＺ撚りのスパイラルロッド３Ｚの巻き付け長さの比は、通常は１：１にすることが作業性などの点で好ましいが、例えば１径間の１／３にスパイラルロッド３Ｓを巻き付け、２／３にＺ撚りスパイラルロッド３Ｚを巻き付けるように（又はこの逆に）してもよい。
電線１の構成、スパイラルロッド３Ｓ、３Ｚの巻付け角度は実施形態１と同じである。電線１にらせん方向が同じスパイラルロッドを巻き付けると、強風が吹き付けたときの揚力が大きくなる欠点があるが、上記のようにＳ撚りのスパイラルロッド３ＳとＺ撚りのスパイラルロッド３Ｚを巻き付けると、揚力を小さくできる利点がある。
【００１４】
〔実施形態２〕
図３は本発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、電線１として、最外層の一部のセグメント素線２Ｔを他のセグメント素線２より突出させて高さｈのらせん状の突条Ｔを形成した低風騒音電線を用い、この電線１の外周に前記突条Ｔとらせん方向が反対になるように風騒音低減用のスパイラル条３を巻き付けたものである。スパイラル条３の巻付け角度θは60°±10°で、実施形態１と同じである。またスパイラル条３の幅と厚さも実施形態１と同じである。
【００１５】
このような構成にすると、関連技術１の場合より優れた空力特性を得ることができる。その理由は、厚肉のセグメント素線２Ｔで形成される突条Ｔの撚りピッチ（巻付け角度）とスパイラル条３の巻付けピッチ（巻付け角度）が異なることにより、特定の風向で揚力が大きくならないだけでなく、抗力係数も極端に増加しないバランスのとれた空力特性が得られる。またスパイラル条３の巻付けは電線製造時に行うことができ、施工性も大幅に改善できる。
【００１６】
図４は図３の低風騒音低風圧電線について、空力特性を試験した結果を示す。
電線１の外径は37.8mm、突条Ｔの高さｈは１mm、スパイラル条３の厚さｔは１mmである。比較のため従来の電線（ＡＣＳＲ810 mm2 ）の空力特性をあわせて示した。抗力係数（Ｃｄｘ）は風速40ｍ／ｓで0.83程度であり、図３の電線は従来の電線より約２割程度低風圧化されている。揚力係数（ＣＬ）は15ｍ／ｓで0.1 程度であるが、その他の風速では従来の電線とほぼ同じ程度である。
【００１７】
また図５は図３の低風騒音低風圧電線について、風速40ｍ／ｓのときに、抗力・揚力特性が風向に対してどのように変化するかを試験した結果である。図中の実線は、抗力係数がsin2θに比例するとした推定曲線であり、表面に突条のない従来の電線では抗力係数が推定曲線とよく一致しているが、スパイラル条を巻き付けた図３の電線では推定曲線から外れることが分かる。風向角60°では抗力係数は従来の電線とほぼ同じであり、スパイラル条を巻き付けたことによる抗力係数の増加は認められなかった。一方、揚力係数は風向角60°で0.1 程度であり、安定していることが分かる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、鉄塔の風圧荷重が最大になる方向の風が吹き付けたときに電線の風圧荷重を低く抑えることができるので、鉄塔の荷重負担を軽減することができる。したがって鉄塔建設費の低減あるいは風騒音対策の実施を図ることができる。また本発明は全径間に適用しなくても、部分的にあるいは間欠的に適用しても効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る低風騒音低風圧電線の一実施形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図２】 本発明に係る低風騒音低風圧電線の関連技術を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図３】 本発明に係る低風騒音低風圧電線の他の実施形態示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図４】 図３の電線の抗力・揚力特性を示すグラフ。
【図５】 図３の電線の、風向角に対する抗力・揚力特性の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１：電線
２：セグメント素線
２Ｔ：肉厚のセグメント素線
３：スパイラル条
３Ｓ、３Ｚ：スパイラルロッド
Claims (3)
- 正方形の角部に配置された４本の支柱を有する鉄塔に前記正方形のいずれかの辺と平行になるように架設された架空電線の外周に線条体をらせん状に巻き付けてらせん状の突条を形成してなる低風騒音電線において、前記線条体は平角形であって、アルミ線、亜鉛メッキ鋼線、アルミ被覆鋼線または耐熱耐候性ポリマー線からなり、前記線条体の巻付け角度すなわち電線長さ方向に対する角度θを60°±10°にしたことを特徴とする低風騒音低風圧電線。
- らせん方向がＳ撚りの線条体とＺ撚りの線条体を１径間内の巻き付け長さの比が１：１ないし１：２となるように巻き付けて強風時の揚力の発生を抑制したことを特徴とする請求項１記載の低風騒音低風圧電線。
- 正方形の角部に配置された４本の支柱を有する鉄塔に前記正方形のいずれかの辺と平行になるように架設された、最外層の一部の素線を他の素線より突出させてらせん状の突条を形成してなる低風騒音電線において、その外周に前記突条とらせん方向が反対になるように風騒音低減用の平角形の線条体であって、アルミ線、亜鉛メッキ鋼線、アルミ被覆鋼線または耐熱耐候性ポリマー線からなる線条体をらせん状に巻き付け、この線条体の巻付け角度すなわち電線長さ方向に対する角度θを60°±10°にしたことを特徴とする低風騒音低風圧電線。
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|---|---|---|---|
| JP2000025393A JP4615082B2 (ja) | 1999-04-27 | 2000-02-02 | 低風騒音低風圧電線 |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Citations (5)
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| JPS60167207A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-08-30 | 日立電線株式会社 | 振動防止型低騒音電線 |
| JPS6421918U (ja) * | 1987-07-31 | 1989-02-03 | ||
| JPH0520926A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-01-29 | Hitachi Cable Ltd | 架空電線 |
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2000
- 2000-02-02 JP JP2000025393A patent/JP4615082B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS60167207A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-08-30 | 日立電線株式会社 | 振動防止型低騒音電線 |
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| JP2001014949A (ja) | 2001-01-19 |
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