JPH11273462A - 耐トラッキング性低風圧絶縁電線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 風圧荷重が小さく、しかも、耐トラッキング
性に優れた絶縁電線を提供する。 【解決手段】 導体１上に絶縁体層２を被覆した絶縁電
線において、絶縁体層２の外周面に、周方向に等間隔に
複数の山部３とそれらに挟まれた谷部４とを形成する。
各山部３は丸みのある外凸の曲面とし、各谷部４は丸み
のある外凹面とする。そして、谷部３の深さをｈ、谷部
４の巾を２ｘ、絶縁体層２の水との接触角をθとしたと
き、それらの間の関係が、 ０．２≦ｈ／ｘ≦ｔａｎ（θ／２） になるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、架空布設される絶
縁電線に関するもので、特に、風圧荷重が小さく、しか
も優れた耐トラッキング性を有する耐トラッキング性低
風圧絶縁電線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】架空布設用の絶縁電線としては、銅、ア
ルミ導体上に、絶縁体としてポリ塩化ビニル、ポリエチ
レン、架橋ポリエチレン等を被覆したものが用いられて
いる。従来の絶縁電線は断面円形で外周面が平滑なもの
で、特に風圧を低減する対策がとられていなかった。

【０００３】一方、電線の風圧荷重を低減する一つの手
段として、特開平３−７４００９号公報には、外周面に
周方向に等間隔に多数の山部とそれらの山部に挟まれた
谷部とを有し、各山部は丸みのある外凸の曲面に、各谷
部は丸みのある外凹の曲面になっている架空電線が開示
されている。

【０００４】このように、電線の外周面に、周方向に等
間隔に多数の山部とそれらの山部に挟まれた谷部とを設
けたことによる風圧荷重低減効果を、図６に示す空気の
流れ状態で説明する。表面に凸凹のない通常の絶縁電線
を風の中に流れに対して直角においた場合は、図６
（イ）に示すように流れの剥離点Ｐが絶縁電線の風上側
に生じ、絶縁電線の風下側に大きな後流領域が出来るた
めに風圧が高くなる。それに対して、電線の外周面に、
周方向に等間隔で山部とそれらの山部に挟まれた谷部と
形成した場合は、図６（ロ）に示すように表面の凸凹の
存在によりＰ点で剥離した流れがＱ点で再付着するよう
な現象が生じ、後流領域が小さくなって風圧が低くなる
ものと考えられる。このことは、実験によっても確認さ
れた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の技術は、裸電線を低風圧化する手段としては効
果が大きく問題はないが、絶縁電線に適用した場合は、
耐トラッキング性が低下するという問題があった。すな
わち、低風圧の効果を得るための谷部に水滴が溜まるこ
とにより、水のパスができ、耐トラッキング性が著しく
低下してしまうという問題点があった。

【０００６】本発明は、そのような問題点を解決し、風
圧荷重が小さく、しかも、耐トラッキング性に優れた絶
縁電線を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の耐トラッキング性低風圧絶縁電線は、導体
上に絶縁体層を被覆した絶縁電線において、前記絶縁体
層の外周面に、周方向に間隔をおいて複数の山部とそれ
らに挟まれた谷部とを設け、各山部は外凸面とし、各谷
部は外凹面としており、谷部の深さをｈ、谷部の巾を２
ｘ、絶縁体層の水との接触角をθとしたとき、それらの
間の関係が、 ０．２≦ｈ／ｘ≦ｔａｎ( θ／２） となるようにしたことを特徴とする。このようにする
と、風圧荷重を小さくしながら、耐トラッキング性は悪
化しないようにすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明による絶縁
電線の説明図であり、図１（イ）は断面図、図１（ロ）
はその部分拡大図、図１（ハ），（ニ）は、山部及び谷
部を他の形状にした場合を示す図である。図１におい
て、１は導体、２は絶縁体層、３は絶縁体層の山部、４
は絶縁体層の谷部である。

【０００９】図１（イ），（ロ）に示すものは、各山部
は丸みのある外凸の曲面とし、各谷部は丸みのある外凹
面としており、山部３の曲面と谷部４の曲面は、なだら
かに連なっている（例えば、山部３の曲面と谷部４の曲
面が共通接線で連なっている）ようにすることが望まし
い。また、山部３及び谷部４は、長手方向に直線状又は
スパイラル状に連続して形成されている。

【００１０】なお、以下の説明は図１（イ），（ロ）に
示すような山部，谷部とも丸みのある曲面とした場合で
説明するが、図１（ハ）に示すような、円弧状表面に凹
状の谷部４を形成し、結果的に、円弧状の山部３と外凹
面の谷部４を形成したもの、また、図１（ニ）に示すよ
うな、谷部４をＶ字形状にしたものでも同様になる。さ
らに、図示はしないが、断面円形の絶縁体層表面にゴル
フボール表面にあるような凹み（ディンプル）を多数形
成したものでもよい。

【００１１】前述したように、外周面周方向に等間隔に
複数の山部とそれらに挟まれた谷部とを設けることによ
り、電線を低風圧化することができる。ただし、その低
風圧化の効果は、ある程度以上の大きさの凸凹が無けれ
ば十分な効果が発揮されない。その点については、谷部
４の巾（一つの山部３とその隣の山部３の頂点間の距
離）を２ｘ、谷部の深さをｈとしたとき（図１（ロ）参
照）、０．２≦ｈ／ｘでなければ低風圧化の効果が十分
でなくなることが実験により確認された。

【００１２】一方、絶縁体層２の表面に山部３や谷部４
のような凸凹をつけると、前述したように、その谷部４
に水が溜まることにより耐トラッキング性が悪くなる
が、その傾向は、一般に、上記ｈ／ｘが大きくなる程顕
著になる。また、同一の断面形状の絶縁電線において
も、絶縁体層２の絶縁材料によって、耐トラッキング性
に差が出ることが実験により確認された。特に、絶縁材
料の水との接触角が耐トラッキング性に大きく影響し、
絶縁材料の水との接触角をθとしたとき、上記ｈ／ｘが
ｈ／ｘ≦ｔａｎ（θ／２）であれば、０．２≦ｈ／ｘで
あっても耐トラッキング性に問題がなくなることが分か
った。本発明では、その点に着目し、谷部の深さをｈ、
谷部の巾を２ｘ、絶縁体層の水との接触角をθとしたと
き、それらの間の関係が、０．２≦ｈ／ｘ≦ｔａｎ( θ
／２）となるようにした。

【００１３】ここで、絶縁電線の絶縁体層２の水との接
触角θの測定方法について説明する。絶縁体層の山部３
の表面に水を少量垂らすと、図２（イ）に示すような水
滴５ができる。その水滴５が絶縁体層表面と接する場所
における液面と絶縁体面とのなす角が、接触角θである
が、その接触角θは、水滴５の絶縁体層との接触面の半
径をｍ、高さをｎとしたとき、θ＝２ｔａｎ^-1（ｎ／
ｍ）で表される。

【００１４】その半径ｍと高さｎを直接測定できれば、
接触角θを簡単に求めることができる。しかしながら、
低倍率の顕微鏡を使ってそれらを測定しようとすると、
水滴５の直径は容易に測定することができるが、水滴５
の高さは、水滴５を受ける面が山部の外凸曲面で平滑で
ないため誤差が大きくなり、測定が不正確になりやす
い。そこで、通常は次のようにして求める。

【００１５】図２（ロ）に示すように、２０℃の環境で
純水を注射器から滴下して、水平に置いた絶縁電線の絶
縁体層２の山部３の上面長手方向に、直径１mm程度の水
滴５を１０滴程作り、その滴数と使用した水の全体積か
ら、１滴当たりの体積Ｖを求める。さらに、顕微鏡を使
って水滴５の直径２ｍを測定する。そのようにして求め
たＶとｍとから、Ｖ／ｍ³ を算出し、表１に示すよう
な、Ｖ／ｍ³ に対応させてｎ／ｍを示している公知の換
算表を使ってｎ／ｍを求め、θ＝２ｔａｎ^-1（ｎ／ｍ）
から接触角θを求める。

【００１６】

【表１】

【００１７】次に、この接触角の違いが耐トラッキング
性に影響を与える理由について、図３を使って説明す
る。図３は、絶縁電線の谷部に水滴が付着している状況
を示す図である。図３（イ）は、ｈ／ｘ≦ｔａｎ（θ／
２）の場合に水滴５が谷部４に付着した状況を示してい
る。図２（イ）に示した山部の外凸曲面上の水滴と図３
（イ）の凹部中の水滴とでは、厳密には直接比較できな
いが、θ＝２ｔａｎ^-1（ｎ／ｍ）→ｎ／ｍ＝ｔａｎ（θ
／２）であるので、ｈ／ｘ≦ｎ／ｍとなる。したがっ
て、ｘ＝ｍとすれば、水滴５の高さｎの方が谷部４の深
さｈより大きくなるため、谷部４に付着した水滴５が盛
り上がり谷部４が水滴５で埋まり難い。従って、隣接す
る谷部４，４同士の水滴５，５が繋がり難くなるため、
耐トラッキング性が悪化しない。

【００１８】それに対し図３（ロ）は、ｈ／ｘ＞ｔａｎ
（θ／２）の場合に水滴５が谷部４に付着した状況を示
している。この場合は、ｈ／ｘ＞ｎ／ｍとなり、谷部４
の深さｈの方が水滴５の高さｎより大きくなるため、谷
部４が水滴５で埋まり、隣接する谷部４，４の水滴同士
が繋がり易くなり、耐トラッキング性が悪くなる。

【００１９】この様に接触角と断面形状により、谷部の
水滴付着状態が異なるために耐トラッキング性に差が出
てくるものと考えられる。

【００２０】耐トラッキング試験は、図４に示すＪＩＳ
Ｃ３００５に規定される方法で実施される。図４にお
いて、符号１，２は、図１のものに対応しており、６は
裸銅線、７は電線端部の絶縁処理部、Ｔは変圧器、Ｒは
抵抗、Ａは電流計である。絶縁電線１５０mmから片端２
０mmの絶縁体層２を導体１の長さ方向と直角に剥ぎ取っ
て導体１を露出させ、その切り口から１００mm離れた絶
縁体層２上に１mm径の裸銅線６を巻き付け、これと導体
１とを電極とし、試料を垂直に保持し、５０Ｈｚ又は６
０Ｈｚの正弦波に近い波形をもった４ｋＶの交流電圧を
印加する。

【００２１】次に試料に試験液（水１リットル中に、塩化ナ
トリウム２ｇ，ポリオキシエチレンノニルフェノールエ
ーテル（７．５mol ）１ミリリットルを加えて、導電度を約３
０００μＳ／cm（３０００μΩ／cm）としたもの）を噴
霧速度約３ｍ／ｓ（試料の位置において）、噴霧量０．
５±０．１mm／min （水平分）、試料とノズルの間隔を
約５００mmとし、規定回数噴霧して、この間における試
料表面の漏れ電流及び燃えるかどうかを調べる。ただ
し、１０秒間噴霧し、２０秒間休止を１回と数える。

【００２２】このような実験をくり返し行った結果、絶
縁体材料の水滴との接触角をθとしたときに、谷部の深
さｈと巾２ｘと接触角θの関係が、ｈ／ｘ≦ｔａｎ（θ
／２）であれば、耐トラッキング性に問題なくなること
を見い出した。

【００２３】なお、本発明における絶縁体材料として
は、通常使用されているものであれば、特に制限されな
いが、例えば、ＯＷケーブルに使用されている塩化ビニ
ル、ＯＥケーブルに使用されているポリエチレン、ＯＣ
ケーブルに使用されている架橋ポリエチレン等が挙げら
れる。また、水との接触角が大きい材料、フッ素樹脂や
シリコン樹脂で絶縁体を形成したり、表面をコーティン
グすれば、ｔａｎ（θ／２）が大きくできるので、谷部
深さを深くすることが可能となり、低風圧効果を大きく
することも可能である。

【００２４】

【実施例】図１に示したような絶縁電線を絶縁体層２の
絶縁材料の種類、山部の数、谷部の巾と深さ、外径を変
えて、次のような絶縁電線を製造した。

【００２５】実施例１ １００mm² の銅より線上に塩化ビニル樹脂（水との接触
角θ＝６５度）を押出被覆し（ＯＷケーブル）、断面形
状を、山部の数を２４山、山部の外接円の径１３mm、谷
部の巾２ｘ＝１．７mm、谷部の深さｈ＝０．５mmとし
た。

【００２６】実施例２ １００mm² の銅より線上に塩化ビニル樹脂（水との接触
角θ= ６５度）を押出被覆し（ＯＷケーブル）、断面形
状を、山部の数を１２山、山部の外接円の外径１３mm、
谷部の巾２ｘ＝３．４mm、谷部の深さｈ＝０．４mmとし
た。

【００２７】実施例３ ８０mm² の銅より線上にポリエチレン樹脂（水との接触
角＝８６度）を押出被覆し（ＯＥケーブル）、断面形状
を、山部の数１８山、山部の外接円の外径１１．５mm、
谷部の巾２ｘ＝２．０mm、谷部の深さｈ＝０．９mmとし
た。

【００２８】実施例４ ８０mm² の銅より線上に架橋ポリエチレン樹脂（水との
接触角θ＝８８度）を押出被覆し（ＯＣケーブル）、断
面形状を、山部の数を１２山、山部の外接円の外径１
１．５mm、谷部の巾２ｘ＝３．０mm、谷部の深さｈ＝
１．４mmとした。

【００２９】実施例５ ８０mm² の銅より線上に架橋ポリエチレン樹脂（水との
接触角θ＝８８度）を押出被覆し（ＯＣケーブル）、断
面形状を、山部の数を１２山、山部の外接円の外径１
１．５mm、谷部の巾２ｘ＝３．０mm、谷部の深さｈ＝
０．８mmとした。

【００３０】実施例６ ８０mm² の銅より線上に架橋ポリエチレン樹脂（水との
接触角θ＝８８度）を押出被覆し（ＯＣケーブル）、そ
の上にシリコーン樹脂（水との接触角θ＝９５度）を押
出被覆する凸凹層を形成し、断面形状を、山部の数を１
２山、山部の外接円の外径１１．５mm、谷部の巾２ｘ＝
３．０mm、谷部の深さｈ＝１．５mmとした。

【００３１】比較例１ １００mm² の銅より線上に塩化ビニル樹脂（水との接触
角θ＝６５度）を押出被覆した、通常の断面円形ＯＷケ
ーブル。

【００３２】比較例２ １００mm² の銅より線上に塩化ビニル樹脂（水との接触
角θ= ６５度）を押出被覆し（ＯＷケーブル）、断面形
状を、山部の数を１２山、山部の外接円の外径１３mm、
谷部の巾２ｘ＝３．４mm、谷部の深さｈ＝２．０mmとし
た。

【００３３】比較例３ ８０mm² の銅より線上にポリエチレン樹脂（水との接触
角＝８６度）を押出被覆し（ＯＥケーブル）、断面形状
を、山部の数１８山、山部の外接円の外径１１．５mm、
谷部の巾２ｘ＝２．０mm、谷部の深さｈ＝０．１５mmと
した。

【００３４】比較例４ ８０mm² の銅より線上に架橋ポリエチレン樹脂（水との
接触角θ＝８８度）を押出被覆し（ＯＣケーブル）、断
面形状を、山部の数を１２山、山部の外接円の外径１
１．５mm、谷部の巾２ｘ＝３．０mm、谷部の深さｈ＝
２．０mmとした。

【００３５】

【表２】 ○…合格

【００３６】

【表３】 ○…合格 ×…不合格

【００３７】これらの絶縁電線について風洞実験を行
い、レイノルズ数Ｒｅと抗力係数Ｃｄの関係を調べた、
その結果を図５及び表２，表３に示す。なお、表２，表
３において、Ｃｄ比は、レイノルズ数が４×１０⁴ （風
速約４０ｍ／sec 相当）での抗力係数を、比較例１のレ
イノルズ数が４×１０⁴ での抗力係数に対する比率を示
している。また、図５においては、レイノルズ数が１０
⁴ 〜５×１０⁵ の範囲を示しているが、レイノルズ数Ｒ
ｅは、（風速）×（電線外径）／（空気の動粘性係数）
であり、Ｒｅ＝４×１０⁴ で、電線外径が１３mmのとき
風速が約４０ｍ／sec であり、電線外径が１１．５mmの
とき約４５ｍ／sec である。したがって、現実的な風速
を考慮すると、レイノルズ数Ｒｅが４×１０⁴ 〜６×１
０⁴ の範囲の抗力係数を考えればよい。

【００３８】各実施例のケーブルは、いずれのものも、
比較例１の通常の断面円形ケーブルと比較して抗力係数
Ｃｄが１０％以上小さくなっており、風圧が低くなるこ
とは明らかである。また、この風圧低減効果は、山部の
数が多い方が大きく、谷の深さが大きいほど大きい。し
かし、比較例３に見られるように谷の巾２ｘと谷の深さ
ｈの関係が０．２＞ｈ／ｘの場合には、比較例１の通常
の断面円形ケーブルと比較して抗力係数Ｃｄが５％しか
低下しておらず、低風圧構造としては不十分である。

【００３９】また、これらの絶縁電線について図４の耐
トラッキング試験を実施した結果を表２及び表３に示
す。この時の判定は、１０１回噴霧後、漏れ電流５００
ｍＡ以下及び燃えないことを基準として合否判定した。

【００４０】実施例によるケーブルは、いずれも耐トラ
ッキング試験に合格しており、耐トラッキング性が良好
であることは明確であった。一方、比較例の内、断面円
形の比較例１、谷部の深さが小さい比較例３は合格した
が、ｈ／ｘ＞ｔａｎ（θ／２）である比較例２，４は耐
トラッキング試験に不合格となった。

【００４１】これらの実験結果から、導体上の絶縁体外
周面が、周方向に等間隔で多数の山部とそれらに囲まれ
た谷部で形成されており、山部が丸みのある外凹の曲面
をなすものであり、この断面形状において、谷部の深さ
ｈ、谷部の巾２ｘ絶縁体の水との接触角θの関係が、
０．２≦ｈ／ｘ≦ｔａｎ（θ／２）であれば、低風圧効
果があり、且つ耐トラッキング性に優れていることが分
かる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、谷部の
深さｈ、谷部の巾２ｘ、絶縁体の水との接触角θの関係
を、０．２≦ｈ／ｘ≦ｔａｎ( θ／２）としたので、風
圧荷重を小さくしながら、耐トラッキング性は悪化しな
いようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による絶縁電線の説明図である。

【図２】接触角の測定方法説明図である。

【図３】絶縁電線の谷部に水滴が付着している状況を示
す図である。

【図４】耐トラッキング試験説明図である。

【図５】各種絶縁電線の風洞実験結果を示す図である。

【図６】絶縁電線の周囲の風の流れの状態を示す説明図
である。

【符号の説明】

１…導体 ２…絶縁体層 ３…山部 ４…谷部 ５…水滴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体上に絶縁体層を被覆した絶縁電線に
   おいて、前記絶縁体層の外周面に、周方向に間隔をおい
   て複数の山部とそれらに挟まれた谷部とを設け、各山部
   は外凸面とし、各谷部は外凹面としており、谷部の深さ
   をｈ、谷部の巾を２ｘ、絶縁体層の水との接触角をθと
   したとき、それらの間の関係が、 ０．２≦ｈ／ｘ≦ｔａｎ( θ／２） となるようにしたことを特徴とする耐トラッキング性低
   風圧絶縁電線。