JP5555667B2 - 架空送電線 - Google Patents
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したがって、低コロナ騒音特性、低風圧特性及び低風騒音特性を同時に合わせ持つ、即ち満足させるには、電線表面に突起部を設け、かつ、電線表面に素線形状の工夫を行い、風圧荷重及びコロナ騒音面でも良好な特性を得るための構造検討が必要であった。
また、突起部開き角を45度程度にするため、突起部の素線幅を細くすると、重角度鉄塔などの水平角度の大きい場所での施工時に、電線が金車を通過する時に突起部素線に横方向の荷重が作用し、突起部形状が崩れて風騒音特性に影響する可能性がある。ACSR(鋼心アルミニウム撚線)410mm2の場合には、最外層素線数が16本であり、突起部に溝部と突起部で4本使用すると、突起部開き角は90度になる。
コロナ騒音面からは、ACSR810mm2であれば電線表面電位傾度は低くなるため問題が発生しにくいが建設コスト増加し、ACSR330mm2の場合には表面電位傾度が高くコロナ騒音レベルが高くなりすぎるなどの問題があるため、主要幹線では結果的にACSR410mm2が多く使用されており、このサイズの電線をターゲットとした最適な環境対策電線の開発が求められている。
前記突起部は、最外層に1箇所のみ設けるものとし、
前記平滑部の素線の角は、丸く形成され、その曲率半径Rを、1.5〜2.3mmとし、
前記導体部は、内層及び最外層の全てを異型成型導体とし、
前記最外層の素線の数は、9〜12本とし、
前記突起部の前記平滑部の素線の外周面からの突起高さhは、1〜2mmとし、
前記溝部の溝深さdは、2〜3mmとし、
前記溝部の開き角αは、12°〜20°とし、
前記導体部の表面は、親水性処理が施されたことにより、
低風騒音・低コロナ騒音・低風圧荷重・低ロス・耐腐食の各特性を有していることを特徴とする架空送電線を提供する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る架空送電線の断面図である。この架空送電線10は、複数の断面円形形状のアルミニウム被覆鋼線(アルミ覆鋼線)11による鋼心部11Aと、その鋼心部11Aの周囲に配置された断面略扇形状の異型成型導体とした複数の内層素線12(内層)と、その内層素線12の周囲に配置された断面略扇形状の異型成型導体の素線を撚り合わせて分割形状(セグメント形状)にした最外層13とからなるアルミニウム導体部(導体部)14から構成されたものであり、例えば外径(Dh)20〜40mm程度の電線に適用される。
架空送電線10の断面形状は、円形に近い方が風圧荷重面で有利であるから、突起部132A、132Bの箇所を1箇所としている。一方、突起部132A、132Bの箇所を減らすことは風騒音低減の面からは不利に働くため、突起高さhは、風圧荷重、風騒音、コロナ騒音の全ての特性を評価して決定される。
図5は、第1の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果(溝深さと水滴落下時間の関係)を示す図である。具体的には、図5は、溝部13aの開き角αと溝深さdをパラメータとして降雨時に電線の突起部132A、132Bから落下する水滴を観察した結果を示す。水滴が10回落下する所要時間を測定しており、コロナ騒音面では早期に水滴が落下すること(落下時間が短いこと)が特性面で良好である。図5から、溝部13aの開き角度αは12〜20°が好ましく、溝深さdは1〜3mmが好ましい。
コロナ騒音の低減のため、溝部13aを有する突起部の数は、従来の低騒音電線のように対角2箇所ではなく1箇所とした。したがって、突起部132A、132Bを含む高さ(垂直)方向の電線外径Dhは、幅(水平)方向の電線外径Dwに1箇所の突起高さh×1を加えたものとなり、外径の増加を抑制することができ、コロナ騒音の低減だけでなく、風圧荷重面、低風騒音面においても有利となる。
図7は、第1の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果(平滑部素線131の角の形状と水滴落下回数の関係)を示す図である。同図は、平滑部素線131について、図6と同様に降雨時の雨滴を観察した結果を示す。また、同図は、コロナケージにおいて、電線表面最大電位傾度Gmax=14kV/cmの課電中に、注水停止後の累積水滴落下回数を測定したものである。コロナ騒音面では、時間経過とともに特性図の傾きがなだらか(落下回数が時間経過とともに減少)になるのが良好である。図7から例えば、R0.5mmと電線表面がほとんど平滑な場合に対し、R=2.5mmまで増大するに従い累積回数が半減しコロナ騒音面で有利であることが分かる。曲率半径Rを極度に大きくすると、風圧荷重面で不利に働くためR=1.5mm程度以上が適正範囲である。
図8は、第1の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果(電線の風圧荷重(抗力係数CD)と電線表面の粗さ(形状係数R/Dw)との関係)を示す図である。電線表面の粗さは、最外層13の素線1本当たりの分割開き角β(素線の本数、または、溝の数)と溝部13aの形状指数R/Dw(Rは角の曲率半径、Dwは電線外径)により決まる。図8から形状指数R/Dw=0.03〜0.04付近を境として、抗力係数CDが大きく変化する急峻形型とそれ以外の中間・平坦型とに分かれる。これら抗力係数の実線路への適用を考えると表1のようになる。
抗力係数の最小値を目指すのであれば、抗力係数CD特性図は急峻型となる。しかし、実環境で風速は変動するため、風速の変動に伴って抗力係数が大きく変化すると、電線の水平方向や上下方向の振動が大きくなり、回線間短絡や相間短絡を起こす場合が懸念される。そこで、抗力係数CDが風速の変動で大きく変化しないように、抗力係数CDの風速依存性は風速の増加に伴い、抗力係数も徐々に低下する中間・平坦型が好ましい。表1において、送電線への適用を考えて抗力係数CDの範囲を0.6〜0.8とすると、図8において形状指数R/Dwは0.05〜0.08が適正な範囲となる。
βを30°として分割すると、最外層13の素線間の溝数は12となり、標準電線の溝数16よりも少なくなるため、電線内部への雨水の進入経路の軽減につながりコロナ騒音で有利である。また、最外層の平滑部素線131の等価外径を大きくしたことにより、隣接する平滑部素線131との接触面積が広くなり、水分が入り難く、コロナ騒音も発生しにくくなる。
本発明の第1実施の形態の架空送電線によれば、以下の効果を奏する。
(1)突起部の溝部を一箇所とし、その溝部の形状を工夫し、さらに平滑部の平滑部素線の角の曲率半径を適正化し、セグメント形状の素線を採用したので、コロナ騒音、特にコロナハム音を低減できたことから、低コロナ騒音化を図ることができる。
(2)突起部の溝部(深さと開き角度)の形状、突起部の高さ、電線表面での1箇所の突起部、及び電線表面の粗さ、並びに平滑部の角の曲率半径などを定めることで、風騒音とコロナ騒音を低減できるとともに、低風圧化を図ることができた。
(3)電線の水滴落下箇所が突起部に集中するが、一対の突起部間に溝部を設けたので、突起部の水切れ性が向上する。
(4)テンションメンバーとして、耐腐食性能に優れるアルミ覆鋼線を採用したので、異種金属接触に伴う内部腐食を抑止し、電線の張替インターバルを長くすることができ、環境面でも配慮した構造である。
(5)電線を構成する突起部の最外層、内層の全てに異型成型導体を用いることで、同一の電線外径でも電気抵抗を下げることができ、さらに鋼心部にアルミ覆電線を用いることで、鋼線部分にも電流が流れて、電流損失を制御することにより、低ロス化を促進することができる。
(6)標準電線と同じ外径であっても、電力需要の増大に伴う大電流容量の送電が可能となり、鉄塔などの支持物の張替えが不要となり、経済的負担を軽減できる。
(7)最外層を親水性処理したことにより、電線表面に雨水が付着することなく滑落するので、コロナ騒音を低減することができる。
図9は、本発明の第2の実施の形態に係る架空送電線の断面図である。本実施の形態は、第1の実施の形態において、鋼心部11Aを構成する7本のアルミ覆鋼線11のうち、中心を除く6本のアルミ覆鋼線11をセグメント形状、すなわち断面円形形状の鋼線11aの周囲に断面略扇形状のアルミニウム被覆部11cで被覆した異型成型導体の鋼線11aを撚り合わせたものである。
図10は、本発明の第3の実施の形態に係る架空送電線の断面図である。本実施の形態は、第2の実施の形態において、アルミニウム導体部を構成する内層素線12B,及び最外層13の素線130A、130B、131Cを隣接する素線同士を噛合い構造としたものである。すなわち、内層素線12Bは、凸部12aと凹部12bとを有し、凹部12bには隣の内層素線12Bの凸部12aが嵌まり込む形状になっている。最外層13の素線130A、130B、131Cは、凸部13bと凹部13cを有し、凹部13cには隣の素線130A、130B、131Cの凸部13bが嵌まり込む形状になっている。
図11(a)〜(m)は、図1で示した突起部の溝部13aの変形例を示す図である。図1で説明した突起部素線130A、130Bの溝部133A、133Bによって形成される溝部13aの開き角度α、溝深さdを、上記の数値範囲で変化させてもよく、溝部13aの溝幅も変形可能である。
11A 鋼心部
11 アルミ覆鋼線
11a 鋼線
11b、11c アルミニウム被覆部
12、12B 内層素線
112a 凸部
12b 凹部
13 最外層
13a 溝部
13b 凸部
13c 凹部
100 架空送電線
101〜103 素線
110 最外層
111 厚肉素線
111a 表面
112 薄肉素線
130A,130B 突起部素線
131C 平滑部素線
131a 外周面
132A,132B 突起部
133A,133B 溝部
14 導体部
200 架空送電線
201、202 素線
210 最外層
211 素線
211a 高い段差面
212 素線
212a 低い段差面
300 架空送電線
301、302 素線
310 最外層
311 厚肉素線
312 薄肉素線
313 介在素線
400 架空送電線
401、402 素線
410 最外層
411 素線
Claims (1)
- アルミニウム被覆鋼線の鋼心部と、その鋼心部の外周にセグメント形状の複数本のアルミニウム素線をスパイラル状に撚り合せた内層及び最外層の導体部とから構成され、その導体部の最外層は外側に突出した突起部及び平滑部から形成され、その突起部は隣り合う2本の素線により形成されてその突起部間に溝部を備え、
前記突起部は、最外層に1箇所のみ設けるものとし、
前記平滑部の素線の角は、丸く形成され、その曲率半径Rを、1.5〜2.3mmとし、
前記導体部は、内層及び最外層の全てを異型成型導体とし、
前記最外層の素線の数は、9〜12本とし、
前記突起部の前記平滑部の素線の外周面からの突起高さhは、1〜2mmとし、
前記溝部の溝深さdは、2〜3mmとし、
前記溝部の開き角αは、12°〜20°とし、
前記導体部の表面は、親水性処理が施されたことにより、
低風騒音・低コロナ騒音・低風圧荷重・低ロス・耐腐食の各特性を有していることを特徴とする架空送電線。
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