JPH0487210A - 低風音・低ａｎ電線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電線が風圧を受けた際に生ずる騒音を低減す
ることが可能であり、同時に降雨時に電線より発生する
コロナによって生ずるオーデイプルノイズ（以下ＡＮと
いう）を低減し得る新規な架空送電線及びその効率的な
架線方法に関するものである。

［従来の技術］ 電線が風圧を受けた際に発生する風騒音を低減するため
に、出願人は早くより電線の外周にスパイラルロッドを
巻回する技術について提案し、全国各地において広く実
用化され、その優れた効果が実証されてきた。

しかし、近年になり架空送電線の送電電圧は、５０万■
から１００万■の所謂ＵＨＶ送電といった極超高圧化が
計画されるようになり、上記スパイラルロッド巻回方式
により対応することに対して問題が提起されるようにな
った。

すなわち、電線の外周に別個にスパイラルロッドを巻回
すると、そのスパイラルロッドが電線表面に突出するた
め、風圧荷重が大巾に増大する一方、超々高圧あるいは
極超高圧送電において、当該スパイラルロッドの表面に
電位傾度の集中が起り、特に降雨時に前記ＡＮが生じ易
くなることが考えられるからである。

その結果、電線の外表面を平滑化することにより、電線
外周における突出部を小さくしても十分な風騒音低減効
果を発揮し得ることを見出し、第１３図に示すような断
面構成よりなる低風音電線を提案した。（特公平１−３
３８８４）これは、電線の半径方向に肉厚の大きい断面
扇形の素線（以下扇形素線という）１と肉厚の小さい扇
形素線２を電線の最外層に撚合せ、表面平滑な大径段差
表面１０ａと表面平滑な小径段差表面１−Ｏｂを形成し
、この段差において風騒音を低減させるものである。

電線の外表面を平滑化することは電線を円柱に近い形状
に構成することである。

いま、円柱のモデルを考え、これに風が吹き付ける際に
生ずる風騒音との関連を考察する。

円柱に風が吹き付けた場合、円柱表面のごく近傍には粘
性の影響が強く、速度の遅い境界層が存在し、この境界
層内の圧力上昇域で流れは円柱表面から剥離し、後方に
渦を形成する。この剥離により円柱には揚力Ｆ、と流れ
の方向に抗力ＦＤが発生する。

電線から発生する風音はＦ、に関係した圧力騒音であり
、渦が音源となっているわけではない。

風音を低減させるためには、揚力のうち特ニ変動成分Δ
ＦＬを小さくする必要があり、このためには、電線周り
の境界層の制御が必要である。表面が平滑であるか、第
１６図に示す従来の撚線のように粗であるかによって境
界層は層流と乱流に大別され、その定性的な性質は対称
的である。

剥離の規模は平滑面、すなわち層流境界層のほうが強く
て大きいため、大きな風音を発生することになるが、境
界層の厚さは小さいため、突起付加による低風音促進効
果は乱流の場合より大きいと言える。

第１３図に示した低風音電線は、上記のようなメカニズ
ムに関する理論を背景として提案されたものであり、上
記したメカニズムにより段差部の高低差は１　ｍｍあれ
ば足り、それによって従来の線径数■のスパイラルロッ
ドを巻回した電線と差のない風騒音防止効果を発揮する
のである。従って、電線表面の突出部を格段に小さく構
成することができ、電線表面の突出部に起因するＡＮを
大巾に低減することが可能となるものである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記第１３図のように構成することにより、電線の風騒
音を低減すると同時にＡＮの低減も可能となるが、問題
が全くないわけではない。

すなわち、第１３図に示すような構成の電線の場合、電
線が使用され所謂エイジング状態になった場合に高い段
差表面側に雨滴が１】広く付着し、それが大きく成長し
ても表面張力により落下しなくなり、逆にその大きく形
成された雨滴からコロナが発生し易くなるというおそれ
も考えられる。

第１７図は、そのようにして雨滴２０が巾広く付着し、
た様子を示す説明図であり、雨滴２０が大きくなった分
その高さＨ６も高くなることが考えられる。

第１２図は、そのようなおそれを解消した第１３図に示
す電線の改良例であり、大径段差表面１０ａの中間部に
溝部１１を形成したものである。

この溝部１１を形成することにより、第１８図に示すよ
うに雨滴２０がこの溝部１１において捕獲され、それに
よって捕獲された雨滴が絞られる状態となり、大きな雨
滴に成長する前に雨滴が切断され落下すると共に残った
溝部１１内の残存雨滴２０は表面張力により内側に凹ん
だ形状となり、コロナ発生の原因となる突出部を形成す
ることはない。

以上の通りであるが、その後の実験の結果第１２図に示
すような構成の電線においても尚解決しなければならな
い課題の存在することが明らかとなった。

その第１は、電気特性を満足させるためには風音防止用
の高低段差りをできるだけ小さく、かつその開き角θを
大きくする配慮がポイントであり、このためには低い段
差表面の粗さをできるだけ小さくし平滑円柱表面に近づ
ける必要があることである。

また、その第２は、突起面に形成する溝部について風音
低減効果に影響を及ぼさないように考慮してＡＮ特性を
改善する必要があることである。

ＡＮ特性の改善に及ぼす溝形状の影響は大きく、単に溝
部を形成したのでは逆にＡＮ特性が悪くなることもあり
、十分な検討を踏まえた形状とする必要がある。

本発明の目的は、上記したような実情にがんがみ、第１
２図に示した電線をさらに改善し、低風音及び低ＡＮ特
性の両面においてその最適条件となる構成を有する低風
音・低ＡＮ電線を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、撚線の最外層撚線層を断面ほぼ扇形よりなる
厚肉素線と薄肉素線をもって構成し、その肉厚の差によ
って撚線外周面に平滑な段差表面をスパイラル状に形成
してなる電線において、大径段差表面のほぼ中央位置に
溝部を形成し、大径段差表面の実表面が作る中心角をｄ
ｅ１その高低段差をｈ１表面平滑な電線の通常電線に対
する等価外径をｄｅ、通常電線の外径をｄ１小径段差表
面を形成する素線が隣接素線間に形成するくぼみの深さ
をδ、その開口巾をｔとしたとき、ｄｅ　　≧　２８．
５ｍｍ ２０°　≦　θ　ｅ　≦　６０゜ ２ｍｍ≦　ｈ　≦　３Ｍ ｄ　　ｅ　／　ｄ　≧　１．０ δ　≦　１　、５　に ｔ　≦　３ｍｍ となるように構成したものであり、その場合に、溝部を
形成する介在素線を大径段差表面を形成する素線とは別
な素線の１本により構成し、さらには、溝部を形成する
介在素線が外に向う円弧状に形成されその円弧上面まで
の大径段差表面の仮想外径端からの深さをｈ０、溝底部
の巾をＷとしたとき １　口≦　ｈ　ｏ　≦　２順 ３ｗ１ｌ≦Ｗ≦　９ｍ＋ となるように構成したものである。

［作用］ 上記した構成のようにそれぞれの構成に臨界条件を付与
することにより、低風音効果を適確に発揮しつつＡＮ特
性を一段と向上させることができる。

［実施例］ 以下に、本発明について実施例を参照し具体的に説明す
る。

第１図は、本発明に係る実施例の構成を示す断面図であ
り、第２図はその実寸法例を示した説明図である。

本発明に係る電線は、５０万■ないし１００万Ｖといっ
た超乃至超々高圧送電に使用することを前提とするもの
であり、これは表面電位傾度が高く、降雨時の雨滴の付
着によってＡＮが発生し易いためである。

第３図は、５０万■送電における略画 （１＋ｎｍ／ｈｒ）時のコロナハム音（ＡＮ）ｌｔ［準
のＡＣ８Ｒの各線サイズにおける電線外径との関係をコ
ロナゲージを用いて実験し、相対レベルで示した線図で
ある。

第３図によって明らかなように、電線の線径が小さくな
るにつれてＡＮは飛躍的に増大する。ＡＮは皆無である
ことが望ましいが、無音を達成することは困難である。

ＡＮは聴感的なものであるので、どの程度のレベルであ
れば許容されるという規準はないが、現行の５０万■送
電線に多用されているＡＣ３Ｒ４１０ｍａ２相当品と比
較してＡＮ特性が悪化しないことが望ましい。

従って、本発明の対象は電線外径ｄが２８．５ｍｍ以上
となる。

また、本発明が目標とするところは、従来電線のＡＮと
風音対策電線のＡＮとをほぼ同程度の特性とすることで
ある。このためには風音対策電線の等価外径ｄｅ（投影
面積を長手方向にならした時の平均外径）を従来電線と
同等以上にする必要がある 第４図は、本発明に係る電線の等価外径ｄｅとそれに対
応する従来電線の外径ｄの比ｄ　ｅ　／　ｄとＡＮの関
係をプロットした線図である。

第４図より、ｄ　ｅ　／　ｄが１．０より小さくなると
ＡＮが大きくなる様子がよくわかる。

第６図は、第１６図に示した外径ｄ＝３８．４日の通常
の８１０ｍｍ’ＡＣ８Ｒとそれに対して等価外径ｄｅが
わずかに大きい第２図にその寸法を示した本発明に係る
電線ならびに上記８１０ｍｍ’ＡＣ３Ｒに従来のスパイ
ラルロッドを巻回した低風音電線それぞれについて、各
ＧｍａｘとＡＮとの関係をプロットしたものである。

本発明に係る電線の等価外径を従来電線の外径よりわず
かに大きくしたことで従来電線とほぼ同等のＡＮ特性を
発揮することがわかる。

すなわち、上記それぞれの結果から、本発明には ｄｅ　　≧　２８．５■ ｄ　　ｅ　／　ｄ　≧　１ なる臨界条件が必要なことがわかる。

なお、本発明における大径段差表面の実表面が作る中心
角θｅ１その高低段差りについての臨界条件は風音特性
についての臨界条件となるものであり、第１９図のデー
タより導かれるものである。

第１９図より、 ２０゜≦θｅ≦６０’ ２画≦ｈ≦３　ｍｍ に最適条件をみることができる。

第１３図の構成ではｈは１−以上あればよかったが、本
発明はとくに極超高圧に対応して多導体を対象とし、そ
の結果２ｍｍに下限が生じたものである。

一方、ｈの上限について考えると、第１９図かられかる
ようにｈは大きいほど風騒音低減効果は大きい。しかし
、ｈが大きくなれば、必然的に電気特性が悪くなる上、
撚線することが困難となり、さらに架線することも困難
であるし、架線した後の風圧荷重の増大が顕著になる。

多導体用導体を対象に考慮すれば、ｈの上限は３．０肛
が限度である。すなわち、多導体用電線が対象となる場
合、２．　０≦ｈ≦３．　０　（ｆｆｉｆｌｌ）　トな
るのである。

なお、段差りをできるだけ小さなものとしかつ低風音効
果を大にするには撚線表面をできるだけ平滑化し、円柱
に近付けることが必要であることを先に説明した。

このことは、小径段差表面も同様に平滑化させる必要の
あることを意味する。

断面扇形の素線を経済的かつ強度面から問題ないように
加工するには、角部を第５図中に示した（ａ）のように
するのがよいが、それは（ｂ）のようにしても差支えな
い。第５図に示した実験は、（ａ）に示すように曲率半
径ｒを有するものを用いたが、（ｂ）についてもこの結
果は適用可能である。

いずれも同一サイズの電線について ｒ＝δ＝ｔ／２で実験を行なった。但しｒ＝Ｑの試料は
円柱を用いたモデルであり、他は実際の撚線について行
なったものである。

風音エネルギーの増大は２倍すなわち３ｄＢが目安とな
るが、バラツキを考慮して±３ｄＢとした。

第５図から３ｄＢ以内の条件を満足するのは、δ≦１．
５０ １５３ｍｍ であることがわかる。

従って、本発明についてはこのδおよびｔにっいても規
定を設け、上記条件を満足することにより一層の風音低
減効果を図った。

この電線の大径段差表面の数を多くすると、それだけ電
線表面の突起数が多くなり、電気特性の悪化、風圧荷重
の増加を招く。致命的な問題としては、突起の数が増す
と水滴即ちＡＮの音源がそれだけ増加することであり、
低風音効果が上がる最小の数とすることが望ましい。

従って、大径段差表面と小径段差表面とは夫々１個所な
いし１対とすることが望ましい。

この大径段差表面の対数と、風音レベル、ＡＮレベルの
関係は第２０図に示す通りである。

一方、従来電線のＡＮ低減に関する研究、考案は多くあ
るが、そのメカニズムは複雑で定説のないのが現状であ
る。この主たる原因に電線表面に付着した水滴挙動およ
び素線間の毛管作用の重畳が挙げられる。

そこで、発明者らは、第１図における溝部１１をパラメ
ータとしたいくつかの実験を行なった。

撚ピツチによって決定される曲率半径ρ（８１０ｍｍ’
の時ρ：Ｆ２４０１１１１）に等しい第８図に示す円板
に素線中に等しい同軸円板を挟み、この円板の数ｎ及び
溝底部の総巾Ｗ及び溝部深さｈｏを変化させて上部から
降水させ水切れ性の実験を行なった。これはＡＮは水濡
れ性と水切れ性の相反する二つの要素によって決定され
ると考えたためである。即ち、水濡れ性を増すには表面
を粗化することが必要であるが濡れ角が大きいために水
滴は安定し逆に水滴が落下しないことになりＡＮレベル
はある限度以上は低下しない。レベルを下げるためには
水滴の凸起を小さく　（濡れ角を大きく）かつ水切れ性
を良くし水滴を早く落下させることが必要である。従っ
て、複雑な毛管力、水滴の表面張力、水滴の質量等が問
題となるが、これらについては現時点では科学的に解明
されたものはない。

第７図に実験結果を示す。図中の記号は平均値を示して
おり、縦軸は水滴１０個の落下に要する時間である。こ
の結果り。及びＷには落下時間が小さくなる範囲が存在
し、又溝部１１を構成する素線３の数ｎは第９図のよう
に１本の方が良いことが明らかとなった。Ｗが大きくな
ると溝側面に濡れない独立した水滴になりこれが水濡れ
性が良いために落下しなくなるものであり、ｎ−２すな
わち第１０図の３．．３２の構成では溝を構成する素線
間の毛管力により水滴をささえるため落下しにくくなる
のであろうと推定される。

この結果より １■≦ｈ、５２ｍ ３闘≦Ｗ≦９− ｎ＝１ なる条件を充足することが、水切れ性の上からみてよい
ことが明らかとなった。

この結果はＡＮを測定した結果ではない。この結果に基
いて試作した電線を用いた結果を第６図に示しているが
、上述の水切れ性の考え方が妥当であることを証明する
ものである。

尚、これと同様にして第１４および１５図に示す形状に
ついても実験を行なったが、水切れ性は極めて悪かった
。これは第１４図の形状では水滴を安定維持させる効果
があり、また第１５図の形状ではＷ′−０の時第７図の
ｈｏ＝２ｍｍ、ｎ＝２とほぼ同程度の効果であったが他
の場合は水切れ性が悪かった。これは素線上の突起を水
滴が包む様子が認められこれが水切れ性を悪くしている
ためと考えられる。

従って、溝部１１を形成する介在素線３を大径段差表面
を形成する素線１とは別な素線の１本により構成しかつ
溝部を形成する介在素線３の表面３ａが外に向う円弧状
に形成されている必要のあることがわかる。

なお、厚肉素線１側については、第１１図に示すように
１＋および１２の如く複数本であってもなんら差支えな
い。

以上述べたように現象は極めて複雑であり、ＡＮはやっ
かいな問題であるが、本検討により風音低減用の電線の
ＡＮ対策にめどが立ったと言える。

［発明の効果］ 以上詳記の通り、本発明によれば、風音特性にもＡＮ特
性にも優れた電線を提供することが可能となり、特に従
来のスパイラルロッドでは対策に限度があったＡＮ対策
を達成することができたことは高く評価されるべきもの
がある上、スパイラルロッド対策では風荷重の増加が大
きかったのに対し本発明では従来電線と同等もしくはわ
ずかな荷重増加で済むことで線路建設に当って極めて経
済的であるなど、数々の優れた長所を発揮することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電線の実施例の断面図、第２図は
外周の実寸法を入れた別な実施例の断面図、第３図は電
線外径とＡＮの関係を示す線図、第４図はｄ　ｅ　／　
ｄとＡＮの関係を示す線図、第５図は小径段差表面を構
成する素線のくぼみの大きさと風音レベルの関係を示す
線図、第６図は本発明実施例、従来電線およびスパイラ
ルロッド巻回電線のそれぞれとＡＮ特性についての関係
を測定した結果を示す線図、第７図は溝部の深さとその
介在素線の数による水滴落下特性を測定した線図、第８
から１０図は第７図の実験を行なった場合における各試
料の構成を示す説明図、第１１ｒ１！Ｊは厚肉素線の数
が複数の例を示す説明図、第１２および１３図は既提案
の電線の断面図、第１４および１５図は別な水滴落下実
験用試料の２様の説明図、第１６図は従来の８１０闘２
ＡＣ８Ｒの断面図、第１７および１８図は水滴の電線表
面への付着状況を示す説明図、第１９図は表面段差りお
よび高い段差表面の平滑実表面の中心角θｅの音圧レベ
ルに及ぼす影響を測定した結果を示す線図、第２０図は
大径段差表面の対数と風音及びＡＮの相対レベルの関係
を示す線図である。 １：厚肉素線、 ２：薄肉素線、 ３　介在素線、 ３ａ：介在素線表面、 １０ａ・大径段差面、 １０ｂ　　小径段差面、 １１：溝部。 第１図 第３図 切 シ） （３Ｊ ｔ　　績 匁　　径 ｄ　　（雌） 〈 Ｆ 第４図 第５図 第７図 第６図 （Ｋｖ／ｍ） 第８ 図 ρ ４０Ｍ 第９図 鋳１０図 第１２図 第１３図 １０＆゛大径段差面 ＋ｏｂ　　小径段差面 第１７図 第旧図 第１９図 θｅ 第１４図 第１５図 第１６図 第２０図 （位来電編） 大径ＩＱ′蟇表面表面、Ｉれ月数

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）撚線の最外層撚線層を断面ほぼ扇形よりなる厚肉
   素線と薄肉素線をもって構成し、その肉厚の差によって
   撚線外周面に平滑な段差表面をスパイラル状に形成して
   なる電線において、大径段差表面のほぼ中央位置に溝部
   を形成し、大径段差表面の実表面が作る中心角をθｅ、
   その高低段差をｈ、表面平滑な電線の通常電線に対する
   等価外径をｄｅ、通常電線の外径をｄ、小径段差表面を
   形成する素線が隣接素線間に形成するくぼみの深さをδ
   、その開口巾をｔとしたとき、 ｄｅ≧２８．５ｍｍ ２０゜≦θｅ≦６０゜ ２ｍｍ≦ｈ≦３ｍｍ ｄｅ／ｄ≧１．０ δ≦１．５ｍｍ ｔ≦３ｍｍ となるように構成してなる低風音・低ＡＮ電線。
2. （２）溝部を形成する介在素線を大径段差表面を形成す
   る素線とは別な素線の１本により構成してなる請求項１
   記載の低風・低ＡＮ電線。
3. （３）溝部を形成する介在素線が外に向う円弧状に形成
   されその円弧上面までの大径段差面の仮想外径端からの
   深さをｈ＿０、溝底部の巾をＷとしたとき １ｍｍ≦ｈ＿０≦２ｍｍ ３ｍｍ≦Ｗ≦９ｍｍ となるように構成してなる請求項２記載の低風音・低Ａ
   Ｎ電線。