架空送電線
【課題】環境上問題となる風騒音とコロナ騒音を低減し、台風などの強風時に受ける風圧荷重を低減するとともに、ＣＯ２削減の観点から、耐腐食性能に優れ、低ロス化が図れ、ひいては環境面で総合的に優れた架空送電線を提供する。
【解決手段】架空送電線10は、複数のアルミ覆鋼線11による鋼心部11Aと、その外周にセグメント形状の複数本のアルミニウム素子をスパイラル状に撚り合わせた内層及び最外層の導体部14とから構成され、導体部14は突起部と平滑部からなり、突起部は隣り合う２本の突起部素線130A、130Bで形成され、その間に溝部13aを備え、突起部は最外層に１箇所、平滑部素線の角の曲率半径Rは1.5〜2.3mm、導体部は内層及び最外層の全て異型成型導体、最外層の素線の数は9〜12本、突起部の平滑部素線の外周面からの突起高さｈは1〜2mm、溝部の溝深さｄは2〜3mm、溝部の開き角αは12°〜20°、導体部の表面は親水性処理を施した。
【解決手段】架空送電線10は、複数のアルミ覆鋼線11による鋼心部11Aと、その外周にセグメント形状の複数本のアルミニウム素子をスパイラル状に撚り合わせた内層及び最外層の導体部14とから構成され、導体部14は突起部と平滑部からなり、突起部は隣り合う２本の突起部素線130A、130Bで形成され、その間に溝部13aを備え、突起部は最外層に１箇所、平滑部素線の角の曲率半径Rは1.5〜2.3mm、導体部は内層及び最外層の全て異型成型導体、最外層の素線の数は9〜12本、突起部の平滑部素線の外周面からの突起高さｈは1〜2mm、溝部の溝深さｄは2〜3mm、溝部の開き角αは12°〜20°、導体部の表面は親水性処理を施した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風騒音とコロナ騒音と風圧荷重を抑制し、さらにＣＯ２削減の観点から低ロス化や耐腐食特性向上にも配慮した環境対応型の架空送電線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
架空送電線路は、近年の超高圧化による大型化や市街地への接近に伴い、その線路に布設された架空送電線（電線）から発生する強風時における風騒音のレベルが高くなるため、環境対策の観点から電線から生じる風騒音を低減することが望まれている。また、我国の主要な幹線系送電網である５００ｋＶ級架空送電線路に代表される超高圧架空送電線では、降雨時に電線表面に形成される水滴からコロナ放電が発生し、これに伴ってコロナ騒音（Audible Noise）が発生し、特にコロナハム音についての騒音対策が必要である。さらには、架空送電線路を構成する鉄塔などの支持物が、最近の地球温暖化に伴い大型化する台風に耐えるためにも、環境対策と合わせて電線が受ける風圧荷重の低減が重要な課題である。
【０００３】
図１２は、風騒音レベルを低減させるための従来の電線の断面を示す（例えば、特許文献１参照。）。同図に示す特許文献１第３図の電線１００は、内部を構成する鋼心部の素線１０１、異型成型形状からなる導体部の内層素線１０２、中層素線１０３、及びそれらの周囲に、最外層１１０として、厚肉素線１１１及び薄肉素線１１２を上下に対称配置したものである。また、厚肉素線１１１の表面１１１ａと薄肉素線１１２の表面１１２ａとの間に段差を形成し、その段差を長手方向にスパイラル状に電線表面に形成することで、電線の外周にスパイラル素線を巻回したのと同等以上の風騒音防止効果を発揮するとされている。
【０００４】
しかしながら、図１２の電線１００では、コロナ騒音が高くなってしまうことが判明したことから、風騒音レベルとコロナ騒音レベルの両者を低減できる図１３に示すような架空送電線が提案されるに至った（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
図１３は、特許文献２第１図の電線断面を示し、電線２００は、内部を構成する鋼心部の素線２０１、導体部の円形形状の内層素線２０２、及びその周囲に、最外層２１０として、異型成型形状の高い段差面２１１ａを有する素線２１１、及び低い段差面２１２ａを有する異型成型形状の素線２１２を、素線２１１が上下となるように配置したものである。さらに、高い段差面２１１ａを有する３本の素線２１１の外周側を略扇形状に形成し、この素線２１１同士を密着することで素線２１１間に窪みを形成する。この窪みの深さ及び幅を最適な値とすることにより、風騒音とコロナ騒音が低くなるとされている。
【０００６】
さらに、電線の超高圧化に伴い、コロナ騒音特性のさらなる改善が必要となり、コロナ騒音特性の改善を図った電線が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
図１４は、特許文献３第１図の電線断面を示し、電線３００は、内部を構成する鋼心部の素線３０１、導体部の円形形状の内層素線３０２、及びその周囲に、最外層３１０として、異型成型形状の厚肉素線３１１、薄肉素線３１２、及び介在素線３１３を配置したものである。２本の厚肉素線３１１の間に２本の介在素線３１３を設けることにより、その厚肉素線３１１間に凹部（溝部）が形成される。この溝部を１つ又は上下に２つ設けることにより、降雨時の雨滴の水切れ性が改善し、コロナ騒音が低くなるとされている。
【０００８】
以上述べたような低風騒音、低コロナ騒音の両特性を満足する上記の対策電線について、発明者らは、低風圧特性をも満足する電線であるか否かを検討したところ、風速４０ｍ／s時以上の大型台風にも耐えられるような十分な低風圧特性を有しておらず、電線の支持物である鉄塔の強度計算においては、標準電線と同様の扱いにとどまっている。
【０００９】
また、コロナ騒音は、上述したように降雨時に電線表面に形成される水滴を音源とするものであり、雨水が電線内部に浸入、長時間かけて排出されるためにコロナ騒音が持続することも問題となる。そこで、そのようなコロナ騒音を低減させる方法として、電線内部の素線間を充填材で埋めてしまう方法が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。電線内部の素線間の隙間に充填材を充填することで、雨上がりの後、水滴部分にそれ以上の水が供給されなくなり、早期にコロナ放電が停止し、コロナ騒音特性が向上するとされている。
【００１０】
また、風騒音やコロナ騒音を低減し、なおかつ電線の風圧荷重の低減に主眼をおいた低風圧架空送電線が提案されている（例えば、特許文献５参照。）。
【００１１】
図１５は、特許文献５図１の電線断面を示し、電線４００は、内部を構成する鋼心部の素線４０１、導体部の円形形状の内層素線４０２、中層素線４０３、及びその周囲に、最外層４１０として、素線寸法の異なる同じく円形形状の素線４１１、４１２、４１３、４１４を並べて電線の断面形状を楕円形状として所定のピッチで捻れた特殊な形状としたものである。この断面の流線形状により電線周りの風の流れを抑制し、かつ電線の投影面積が小さくなることで風圧荷重を少なくすることができ、しかも風騒音とコロナ騒音を低減することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５９−９６６０３号公報
【特許文献２】特開昭６３−１１６３１０号公報
【特許文献３】特公平６−９７５７２号公報
【特許文献４】特開平１０−２５５５５４号公報
【特許文献５】特開平９−３３０６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
風騒音、コロナ騒音、風圧荷重の３つの特性に関して、従来、おおよそ以下の知見によって、各目的別の架空送電線がこれまでに数多く開発、実用化されてきている。
【００１４】
低騒音（風音）電線としては、最外層素線を平滑部と突起部とで構成して段差を設けたことにより、電線まわりの渦の定常性を乱し、風騒音の低減を図るというものである。
【００１５】
低風圧電線としては、最外層素線の素線形状や溝形状の工夫により、電線表面の流れや剥離の制御により、電線後方の渦や負圧領域を制御して、低風圧効果を得る方法などが検討されている。
【００１６】
電線のコロナ騒音レベルを低減させるためには、アーマロッド巻き付けや、電線の大サイズ化又は多導体化によって、電線の最大表面電位傾度を減少させ、低コロナ騒音特性を得る。または、電線自体に風騒音低減効果を持たせる低風音電線（開発当初は風騒音低減が主体で、コロナ騒音に関する認識が低かった）の突起部を改良し低コロナ騒音特性を得る。あるいは電線内部への雨水の浸水／流出を抑制して低コロナ騒音特性を得るというものである。
【００１７】
以上述べた各目的別の電線は実用化されているが、風騒音、コロナ騒音、風圧荷重の３つのレベルを低減させる特性を同時に併せ持つ電線の実用化はされていない。これは、上述した各開発要素（課題）が必ずしも同一方向の手段となっていないからである。
【００１８】
すなわち、低風騒音効果を得るために、突起部を設ける構造が必要であるが、突起部を形成することで、電線の受風面積（電線の投影面積）が標準電線より見かけ上増加するため、突起部の流れの制御による風圧低減効果が不十分な場合には、風圧荷重の増加に繋がる可能性がある。また、電線に突起部を形成すると、突起部分の最大表面電位傾度は、突起が無かった場合の最大表面電位傾度より高くなるため、この部分に水滴が付着し続けるとコロナ騒音レベルの上昇に繋がる。コロナ騒音レベルの上昇を抑止するには、水滴が付着し続けないように、水切れ特性（水滴が早く落ち易い構造）の向上が必要になる。
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。
【００１９】
また、風騒音とコロナ騒音を協調して低減させる方法としては、例えば素線２本を並べて突起部を形成し、その素線の間に２本の素線によって窪みの溝部を形成し、水切れ性を改善する方法が一般的であった（例えば、特許文献３参照。）。
【００２０】
しかしながら、この方法では、最外層の素線数が少なくなり、突起部と溝部を形成する素線の合計本数が最外層素線に占める割合が大きくなり、電線断面で見た場合の溝部を含めた突起部の開き角（実線路に適用された低騒音電線の開き角はサイズによらず４５度程度）が大きくなり、風騒音低減効果が不十分になる。
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。
【００２１】
我国の主要幹線では５００ｋＶを採用しており、送電ロス（電圧の２乗に反比例）は、２７５ｋＶ送電に比較して４分の１で効率的である。また、送電ロスは電気抵抗に反比例するため、電線サイズを太くすれば良いが、電線サイズを太くすると、電線に作用する風圧荷重が増大し、電線を支持する鉄塔も大型化し、大幅なコスト増加になるため、大電流容量送電が必要な線路で、太いサイズのＡＣＳＲ８１０ｍｍ２などが使用されているが、主要幹線では経済性や台風が考慮され、ＡＣＳＲ４１０ｍｍ２が多く使用されている。
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。
【００２２】
さらに、架空送電線路は昭和３０〜４０年代に多くが建設され、建設後４０〜５０年経過している。このため、海岸に近い場所では海塩粒子が架空送電線内部に滞留するとともに、目ざましい経済産業の発展による酸性雨の影響もあり、鋼線とアルミニウムの異種金属接触による内部腐食が見つかる場合がある。このことから、電線張替時には内部腐食の発生し難い電線が求められている。
【００２３】
５００ｋＶを代表とする超高圧架空送電線路には、ＡＣＳＲ４１０ｍｍ２などの大サイズ架空送電線が４導体などの多導体送電線として架線されており、腐食による強度低下などから張替時期を迎える線路設備が多くなっているが、鉄塔などの支持物を含めての張替には膨大な費用が掛かること、また、コロナ騒音対策面から電線外径を増加することは風圧荷重の増加にともなう鉄塔強度不足からそのままの電線張替は難しく、現状架線されている電線外径の範囲内で、環境面を配慮した電線が求められている。
【００２４】
上述したように、従来の架空送電線では、風騒音、コロナ騒音、風圧荷重の３つの特性を同時に低減させることができていない。また、近年ではＣＯ２削減の観点から、線路設備を長期間に亘って使用するために、電線の内部腐食が問題となってきており、耐腐食性能に優れることが要求されている。さらに世界的な温暖化対策として、送電の効率化が挙げられるが、電線張替時には、電線の電気抵抗を下げて電気抵抗による発熱ロスを少なくできる低ロス化の電線が求められている。
【００２５】
したがって、本発明の目的は、環境上問題となる風騒音とコロナ騒音を低減し、台風などの強風時に受ける風圧荷重を低減するとともに、ＣＯ２削減の観点から、耐腐食性能に優れ、低ロス化が図れ、ひいては環境面で総合的に優れた架空送電線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、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・耐腐食など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。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、環境上問題となる風騒音とコロナ騒音を低減し、台風などの強風時に受ける風圧荷重を低減するとともに、ＣＯ２削減の観点から、耐腐食性能に優れ、低ロス化が図れ、ひいては環境面で総合的に優れた架空送電線を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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。
【図２】図２は、図１に示す架空送電線の突起部素線を拡大した断面図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果（風速２０ｍ／ｓ時の突起高さｈと風音低減量の関係）を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果（風速４０ｍ／s時の突起高さと風圧低減量の関係）を示す図である。
【図５】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。
【図６】図６は、第１の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果（突起部の数とコロナハム音の関係）を示す図である。
【図７】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。
【図８】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（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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｍ）は、図１、図２に示す架空送電線の溝部の変形例を示す図である。
【図１２】図１２は、従来の架空送電線の断面図である。
【図１３】図１３は、従来の架空送電線の断面図である。
【図１４】図１４は、従来の架空送電線の断面図である。
【図１５】図１５は、従来の架空送電線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複説明を省略する。
【００３０】
［第１の実施の形態］
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。
【００３１】
鋼心部１１Ａは、テンションメンバーとして機能するように鋼線１１ａの周囲をアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム被覆部１１ｂで被覆したアルミ覆鋼線１１を複数本撚り合わせたものであり、アルミニウム導体部（導体部）１４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり鋼心部１１Ａの外周に内層素線１２及び最外層１３を順次スパイラル状に撚り合わせて形成したものである。
【００３２】
そして、最外層１３の１箇所には、隣り合う２本の素線１３０Ａ，１３０Ｂにより外側に突出した突起部１３２Ａ，１３２Ｂが形成され、その突起部１３２Ａ，１３２Ｂの間に溝部１３aが設けられる。突起部１３２Ａ，１３２Ｂ以外の複数の素線は、平滑部を構成する平滑部素線１３１である。
【００３３】
内層素線１２は、鋼心部１１Ａの周囲を複数本（本実施の形態では８本）撚り合わせて配置される。内層素線１２のサイズは、例えば幅８ｍｍ、厚さ（高さ）４ｍｍを有する。なお、内層素線１２のサイズや本数は、上記のものに限定されない。
【００３４】
最外層１３は、上述した一対の突起部素線１３０Ａ，１３０Ｂと、複数の平滑部素線１３１とから構成されている。突起部素線１３０Ａ，１３０Ｂ及び平滑部素線１３１は、例えばアルミニウム合金からなる。最外層１３を構成する素線の数は、９〜１２本が好ましい。
【００３５】
内層素線１２、突起部素線１３０Ａ，１３０Ｂ及び平滑部素線１３１は、異型成型ダイスを用いて異型伸線され、略扇形の異型素線になっている。これにより、電線内部に水滴の溜まる空間を削減し、内部から染み出す水滴によるコロナ騒音を低減することが可能になる。
【００３６】
最外層１３の表面は、親水性処理が施されている。親水性処理としては、例えば酸化チタン等を含有する親水性材料を塗布してもよい。ここで「親水性」とは、表面に水が付着した場合に、当該水が水滴を形成せず一様に表面に広がり、例えば接触角（液滴の接線と固体面とのなす角）が２０度以下又は３０度以下となる特性をいう。この親水性処理により、架空送電線１０の表面に雨水が付着した場合、雨水は水滴とならずにあるいは水滴をほとんど形成せずに最下点まで滑るように移動し、最後にはそこから滑落するので、コロナ騒音を低減することが可能になる。
【００３７】
一対の突起部素線１３０Ａ、１３０Ｂは、線対称の形状を有し、平滑部素線１３１の外周面１３１ａよりも高さが高い突起部１３２Ａ，１３２Ｂと、平滑部素線１３１の外周面１３１ａよりも高さが低い溝部１３３Ａ，１３３Ｂとを有する。一対の突起部素線１３０Ａ、１３０Ｂは、溝部１３３Ａ，１３３Ｂが連続するように隣り合って配置されて１つの溝部１３ａを構成する。そして、突起部１３２Ａ，１３２Ｂ及び溝部１３ａは、長手方向に対してスパイラル状に形成されている。
【００３８】
図２は、図１に示す架空送電線１０の突起部１３２Ａ、１３２Ｂを拡大した断面図である。突起部１３２Ａ、１３２Ｂの平滑部素線１３１の外周面１３１ａからの高さ（突起高さ）ｈは、１〜２ｍｍが好ましく、１．５〜２ｍｍがより好ましい。
【００３９】
溝部１３ａの開き角αは、１２〜２０°が好ましく、１６〜２０°がより好ましい。溝部１３ａの溝深さｄは、１〜３ｍｍが好ましく、１．５〜２．５ｍｍがより好ましい。ただし、ｄ＞ｈが好ましい。
【００４０】
平滑部素線１３１は、外周面１３１ａの角を丸く形成している。丸く形成された角の曲率半径Ｒは、１．５〜２．５ｍｍが好ましく、１．８〜２．０ｍｍがより好ましい。また、電線外径（突起部を除く）をＤｗとしたとき、ＲとＤｗの比（形状指数）は、０．０５〜０．０８が好ましい。
【００４１】
（突起高さｈの数値範囲の意義）
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。
【００４２】
図３は、第１の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果（風速２０ｍ／ｓ時の突起高さｈと風音低減量の関係）を示す図である。なお、図３の縦軸は、普通電線比の風音低減量である。図３から、１０ｄＢ（Ａ）程度以上の低風音効果を発揮するためには、突起高さｈは、１ｍｍ以上必要であることが分かる。
【００４３】
図４は、第１の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果（風速４０ｍ／s時の突起高さと風圧低減量の関係）を示す図である。なお、図４の縦軸は、普通電線比の風圧荷重低減量である。突起高さｈは、風圧荷重面からは必要以上の高さは好ましくない。図４から、普通電線比で約２０％以上の低風圧特性を得るためには、突起高さｈは２ｍｍ以下に抑える必要があることが分かる。
【００４４】
従って、図３の低風騒音及び図４の低風圧を考慮すると、突起高さｈの適正範囲は１〜２ｍｍとなる。
【００４５】
（溝部の開き角αと溝深さｄの数値範囲の意義）
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。
【００４６】
（溝付突起部を１つとした理由）
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。
【００４７】
図６は、第１の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果（溝部の数とコロナハム音の関係）を示す図である。図６から、コロナハム音が約２０ｄＢ（Ａ）以下の電線表面最大電位傾度Ｇｍａｘが１０〜１３ｋＶ／ｃｍまではコロナ騒音より周囲環境の騒音レベル（暗騒音レベル）が高いため、溝付突起部が１箇所と２箇所とで同様にコロナハム音（コロナ騒音のうち電源周波数の２倍の周波数の音）に有意差は無いが、１３ｋＶ／ｃｍを超えた後は、突起部が１箇所の方が２箇所の方よりも７ｄＢ以上コロナハム音を小さくできることが分かる。
【００４８】
（平滑部素線の角の曲率半径Ｒの数値範囲の意義）
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。
【００４９】
（形状指数Ｒ／Ｄｗの数値範囲の意義）
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。
【００５０】
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。
【００５１】
（最外層の素線数の数値範囲の意義）
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。
【００５２】
但し、最外層１３の平滑部素線１３１の等価外径を大きくし過ぎると、電線振動時の素線の曲げ歪が大きくなり、振動疲労寿命に影響するため、電気設備基準で定められたアルミニウム素線の等価外径６．６ｍｍより小さくする必要がある。平滑部素線１３１の幅を８ｍｍ、高さを４ｍｍ程度とすると、最外層１３の素線数は９本となる。異型成型導体である平滑部素線１３１の幅と高さの比を大きくし過ぎると、素線１３０Ａ、１３０Ｂ、１３１の異型伸線ダイスでの素線の変形抵抗が増大し伸線加工が難しくなるため、素線数は９〜１２本程度が好ましい。平滑部素線１３１にも水滴が形成されるとした場合には、素線本数が９本と標準の１６本では、音源の数が９／１６になるため、コロナ騒音レベルは計算上で、１０log（９／１６）＝−２．５（ｄＢ）の低減となる。
【００５３】
（実施の形態の効果）
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。
【００５４】
［第２の実施の形態］
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。
【００５５】
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態よりも電線内部の空隙をさらに減少させることができ、雨水が溜まり難い構造のため、コロナ騒音の更なる改善が可能になる。
【００５６】
［第３の実施の形態］
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。
【００５７】
この第３の実施の形態によれば、電線の型崩れが防止でき、より安定して電線性能を発揮できるとともに、外部から素線間を通り、電線内部への水の進入防止に有効となり、コロナ騒音の低減に効果的である。
【００５８】
（変形例）
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。
【００５９】
なお、本発明は、上記実施の形態及び上記実施例に限定されず、発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 架空送電線
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風騒音とコロナ騒音と風圧荷重を抑制し、さらにＣＯ２削減の観点から低ロス化や耐腐食特性向上にも配慮した環境対応型の架空送電線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
架空送電線路は、近年の超高圧化による大型化や市街地への接近に伴い、その線路に布設された架空送電線（電線）から発生する強風時における風騒音のレベルが高くなるため、環境対策の観点から電線から生じる風騒音を低減することが望まれている。また、我国の主要な幹線系送電網である５００ｋＶ級架空送電線路に代表される超高圧架空送電線では、降雨時に電線表面に形成される水滴からコロナ放電が発生し、これに伴ってコロナ騒音（Audible Noise）が発生し、特にコロナハム音についての騒音対策が必要である。さらには、架空送電線路を構成する鉄塔などの支持物が、最近の地球温暖化に伴い大型化する台風に耐えるためにも、環境対策と合わせて電線が受ける風圧荷重の低減が重要な課題である。
【０００３】
図１２は、風騒音レベルを低減させるための従来の電線の断面を示す（例えば、特許文献１参照。）。同図に示す特許文献１第３図の電線１００は、内部を構成する鋼心部の素線１０１、異型成型形状からなる導体部の内層素線１０２、中層素線１０３、及びそれらの周囲に、最外層１１０として、厚肉素線１１１及び薄肉素線１１２を上下に対称配置したものである。また、厚肉素線１１１の表面１１１ａと薄肉素線１１２の表面１１２ａとの間に段差を形成し、その段差を長手方向にスパイラル状に電線表面に形成することで、電線の外周にスパイラル素線を巻回したのと同等以上の風騒音防止効果を発揮するとされている。
【０００４】
しかしながら、図１２の電線１００では、コロナ騒音が高くなってしまうことが判明したことから、風騒音レベルとコロナ騒音レベルの両者を低減できる図１３に示すような架空送電線が提案されるに至った（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
図１３は、特許文献２第１図の電線断面を示し、電線２００は、内部を構成する鋼心部の素線２０１、導体部の円形形状の内層素線２０２、及びその周囲に、最外層２１０として、異型成型形状の高い段差面２１１ａを有する素線２１１、及び低い段差面２１２ａを有する異型成型形状の素線２１２を、素線２１１が上下となるように配置したものである。さらに、高い段差面２１１ａを有する３本の素線２１１の外周側を略扇形状に形成し、この素線２１１同士を密着することで素線２１１間に窪みを形成する。この窪みの深さ及び幅を最適な値とすることにより、風騒音とコロナ騒音が低くなるとされている。
【０００６】
さらに、電線の超高圧化に伴い、コロナ騒音特性のさらなる改善が必要となり、コロナ騒音特性の改善を図った電線が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
図１４は、特許文献３第１図の電線断面を示し、電線３００は、内部を構成する鋼心部の素線３０１、導体部の円形形状の内層素線３０２、及びその周囲に、最外層３１０として、異型成型形状の厚肉素線３１１、薄肉素線３１２、及び介在素線３１３を配置したものである。２本の厚肉素線３１１の間に２本の介在素線３１３を設けることにより、その厚肉素線３１１間に凹部（溝部）が形成される。この溝部を１つ又は上下に２つ設けることにより、降雨時の雨滴の水切れ性が改善し、コロナ騒音が低くなるとされている。
【０００８】
以上述べたような低風騒音、低コロナ騒音の両特性を満足する上記の対策電線について、発明者らは、低風圧特性をも満足する電線であるか否かを検討したところ、風速４０ｍ／s時以上の大型台風にも耐えられるような十分な低風圧特性を有しておらず、電線の支持物である鉄塔の強度計算においては、標準電線と同様の扱いにとどまっている。
【０００９】
また、コロナ騒音は、上述したように降雨時に電線表面に形成される水滴を音源とするものであり、雨水が電線内部に浸入、長時間かけて排出されるためにコロナ騒音が持続することも問題となる。そこで、そのようなコロナ騒音を低減させる方法として、電線内部の素線間を充填材で埋めてしまう方法が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。電線内部の素線間の隙間に充填材を充填することで、雨上がりの後、水滴部分にそれ以上の水が供給されなくなり、早期にコロナ放電が停止し、コロナ騒音特性が向上するとされている。
【００１０】
また、風騒音やコロナ騒音を低減し、なおかつ電線の風圧荷重の低減に主眼をおいた低風圧架空送電線が提案されている（例えば、特許文献５参照。）。
【００１１】
図１５は、特許文献５図１の電線断面を示し、電線４００は、内部を構成する鋼心部の素線４０１、導体部の円形形状の内層素線４０２、中層素線４０３、及びその周囲に、最外層４１０として、素線寸法の異なる同じく円形形状の素線４１１、４１２、４１３、４１４を並べて電線の断面形状を楕円形状として所定のピッチで捻れた特殊な形状としたものである。この断面の流線形状により電線周りの風の流れを抑制し、かつ電線の投影面積が小さくなることで風圧荷重を少なくすることができ、しかも風騒音とコロナ騒音を低減することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５９−９６６０３号公報
【特許文献２】特開昭６３−１１６３１０号公報
【特許文献３】特公平６−９７５７２号公報
【特許文献４】特開平１０−２５５５５４号公報
【特許文献５】特開平９−３３０６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
風騒音、コロナ騒音、風圧荷重の３つの特性に関して、従来、おおよそ以下の知見によって、各目的別の架空送電線がこれまでに数多く開発、実用化されてきている。
【００１４】
低騒音（風音）電線としては、最外層素線を平滑部と突起部とで構成して段差を設けたことにより、電線まわりの渦の定常性を乱し、風騒音の低減を図るというものである。
【００１５】
低風圧電線としては、最外層素線の素線形状や溝形状の工夫により、電線表面の流れや剥離の制御により、電線後方の渦や負圧領域を制御して、低風圧効果を得る方法などが検討されている。
【００１６】
電線のコロナ騒音レベルを低減させるためには、アーマロッド巻き付けや、電線の大サイズ化又は多導体化によって、電線の最大表面電位傾度を減少させ、低コロナ騒音特性を得る。または、電線自体に風騒音低減効果を持たせる低風音電線（開発当初は風騒音低減が主体で、コロナ騒音に関する認識が低かった）の突起部を改良し低コロナ騒音特性を得る。あるいは電線内部への雨水の浸水／流出を抑制して低コロナ騒音特性を得るというものである。
【００１７】
以上述べた各目的別の電線は実用化されているが、風騒音、コロナ騒音、風圧荷重の３つのレベルを低減させる特性を同時に併せ持つ電線の実用化はされていない。これは、上述した各開発要素（課題）が必ずしも同一方向の手段となっていないからである。
【００１８】
すなわち、低風騒音効果を得るために、突起部を設ける構造が必要であるが、突起部を形成することで、電線の受風面積（電線の投影面積）が標準電線より見かけ上増加するため、突起部の流れの制御による風圧低減効果が不十分な場合には、風圧荷重の増加に繋がる可能性がある。また、電線に突起部を形成すると、突起部分の最大表面電位傾度は、突起が無かった場合の最大表面電位傾度より高くなるため、この部分に水滴が付着し続けるとコロナ騒音レベルの上昇に繋がる。コロナ騒音レベルの上昇を抑止するには、水滴が付着し続けないように、水切れ特性（水滴が早く落ち易い構造）の向上が必要になる。
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。
【００１９】
また、風騒音とコロナ騒音を協調して低減させる方法としては、例えば素線２本を並べて突起部を形成し、その素線の間に２本の素線によって窪みの溝部を形成し、水切れ性を改善する方法が一般的であった（例えば、特許文献３参照。）。
【００２０】
しかしながら、この方法では、最外層の素線数が少なくなり、突起部と溝部を形成する素線の合計本数が最外層素線に占める割合が大きくなり、電線断面で見た場合の溝部を含めた突起部の開き角（実線路に適用された低騒音電線の開き角はサイズによらず４５度程度）が大きくなり、風騒音低減効果が不十分になる。
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。
【００２１】
我国の主要幹線では５００ｋＶを採用しており、送電ロス（電圧の２乗に反比例）は、２７５ｋＶ送電に比較して４分の１で効率的である。また、送電ロスは電気抵抗に反比例するため、電線サイズを太くすれば良いが、電線サイズを太くすると、電線に作用する風圧荷重が増大し、電線を支持する鉄塔も大型化し、大幅なコスト増加になるため、大電流容量送電が必要な線路で、太いサイズのＡＣＳＲ８１０ｍｍ２などが使用されているが、主要幹線では経済性や台風が考慮され、ＡＣＳＲ４１０ｍｍ２が多く使用されている。
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。
【００２２】
さらに、架空送電線路は昭和３０〜４０年代に多くが建設され、建設後４０〜５０年経過している。このため、海岸に近い場所では海塩粒子が架空送電線内部に滞留するとともに、目ざましい経済産業の発展による酸性雨の影響もあり、鋼線とアルミニウムの異種金属接触による内部腐食が見つかる場合がある。このことから、電線張替時には内部腐食の発生し難い電線が求められている。
【００２３】
５００ｋＶを代表とする超高圧架空送電線路には、ＡＣＳＲ４１０ｍｍ２などの大サイズ架空送電線が４導体などの多導体送電線として架線されており、腐食による強度低下などから張替時期を迎える線路設備が多くなっているが、鉄塔などの支持物を含めての張替には膨大な費用が掛かること、また、コロナ騒音対策面から電線外径を増加することは風圧荷重の増加にともなう鉄塔強度不足からそのままの電線張替は難しく、現状架線されている電線外径の範囲内で、環境面を配慮した電線が求められている。
【００２４】
上述したように、従来の架空送電線では、風騒音、コロナ騒音、風圧荷重の３つの特性を同時に低減させることができていない。また、近年ではＣＯ２削減の観点から、線路設備を長期間に亘って使用するために、電線の内部腐食が問題となってきており、耐腐食性能に優れることが要求されている。さらに世界的な温暖化対策として、送電の効率化が挙げられるが、電線張替時には、電線の電気抵抗を下げて電気抵抗による発熱ロスを少なくできる低ロス化の電線が求められている。
【００２５】
したがって、本発明の目的は、環境上問題となる風騒音とコロナ騒音を低減し、台風などの強風時に受ける風圧荷重を低減するとともに、ＣＯ２削減の観点から、耐腐食性能に優れ、低ロス化が図れ、ひいては環境面で総合的に優れた架空送電線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、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・耐腐食など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。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、環境上問題となる風騒音とコロナ騒音を低減し、台風などの強風時に受ける風圧荷重を低減するとともに、ＣＯ２削減の観点から、耐腐食性能に優れ、低ロス化が図れ、ひいては環境面で総合的に優れた架空送電線を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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。
【図２】図２は、図１に示す架空送電線の突起部素線を拡大した断面図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果（風速２０ｍ／ｓ時の突起高さｈと風音低減量の関係）を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果（風速４０ｍ／s時の突起高さと風圧低減量の関係）を示す図である。
【図５】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。
【図６】図６は、第１の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果（突起部の数とコロナハム音の関係）を示す図である。
【図７】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。
【図８】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（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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｍ）は、図１、図２に示す架空送電線の溝部の変形例を示す図である。
【図１２】図１２は、従来の架空送電線の断面図である。
【図１３】図１３は、従来の架空送電線の断面図である。
【図１４】図１４は、従来の架空送電線の断面図である。
【図１５】図１５は、従来の架空送電線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複説明を省略する。
【００３０】
［第１の実施の形態］
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。
【００３１】
鋼心部１１Ａは、テンションメンバーとして機能するように鋼線１１ａの周囲をアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム被覆部１１ｂで被覆したアルミ覆鋼線１１を複数本撚り合わせたものであり、アルミニウム導体部（導体部）１４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり鋼心部１１Ａの外周に内層素線１２及び最外層１３を順次スパイラル状に撚り合わせて形成したものである。
【００３２】
そして、最外層１３の１箇所には、隣り合う２本の素線１３０Ａ，１３０Ｂにより外側に突出した突起部１３２Ａ，１３２Ｂが形成され、その突起部１３２Ａ，１３２Ｂの間に溝部１３aが設けられる。突起部１３２Ａ，１３２Ｂ以外の複数の素線は、平滑部を構成する平滑部素線１３１である。
【００３３】
内層素線１２は、鋼心部１１Ａの周囲を複数本（本実施の形態では８本）撚り合わせて配置される。内層素線１２のサイズは、例えば幅８ｍｍ、厚さ（高さ）４ｍｍを有する。なお、内層素線１２のサイズや本数は、上記のものに限定されない。
【００３４】
最外層１３は、上述した一対の突起部素線１３０Ａ，１３０Ｂと、複数の平滑部素線１３１とから構成されている。突起部素線１３０Ａ，１３０Ｂ及び平滑部素線１３１は、例えばアルミニウム合金からなる。最外層１３を構成する素線の数は、９〜１２本が好ましい。
【００３５】
内層素線１２、突起部素線１３０Ａ，１３０Ｂ及び平滑部素線１３１は、異型成型ダイスを用いて異型伸線され、略扇形の異型素線になっている。これにより、電線内部に水滴の溜まる空間を削減し、内部から染み出す水滴によるコロナ騒音を低減することが可能になる。
【００３６】
最外層１３の表面は、親水性処理が施されている。親水性処理としては、例えば酸化チタン等を含有する親水性材料を塗布してもよい。ここで「親水性」とは、表面に水が付着した場合に、当該水が水滴を形成せず一様に表面に広がり、例えば接触角（液滴の接線と固体面とのなす角）が２０度以下又は３０度以下となる特性をいう。この親水性処理により、架空送電線１０の表面に雨水が付着した場合、雨水は水滴とならずにあるいは水滴をほとんど形成せずに最下点まで滑るように移動し、最後にはそこから滑落するので、コロナ騒音を低減することが可能になる。
【００３７】
一対の突起部素線１３０Ａ、１３０Ｂは、線対称の形状を有し、平滑部素線１３１の外周面１３１ａよりも高さが高い突起部１３２Ａ，１３２Ｂと、平滑部素線１３１の外周面１３１ａよりも高さが低い溝部１３３Ａ，１３３Ｂとを有する。一対の突起部素線１３０Ａ、１３０Ｂは、溝部１３３Ａ，１３３Ｂが連続するように隣り合って配置されて１つの溝部１３ａを構成する。そして、突起部１３２Ａ，１３２Ｂ及び溝部１３ａは、長手方向に対してスパイラル状に形成されている。
【００３８】
図２は、図１に示す架空送電線１０の突起部１３２Ａ、１３２Ｂを拡大した断面図である。突起部１３２Ａ、１３２Ｂの平滑部素線１３１の外周面１３１ａからの高さ（突起高さ）ｈは、１〜２ｍｍが好ましく、１．５〜２ｍｍがより好ましい。
【００３９】
溝部１３ａの開き角αは、１２〜２０°が好ましく、１６〜２０°がより好ましい。溝部１３ａの溝深さｄは、１〜３ｍｍが好ましく、１．５〜２．５ｍｍがより好ましい。ただし、ｄ＞ｈが好ましい。
【００４０】
平滑部素線１３１は、外周面１３１ａの角を丸く形成している。丸く形成された角の曲率半径Ｒは、１．５〜２．５ｍｍが好ましく、１．８〜２．０ｍｍがより好ましい。また、電線外径（突起部を除く）をＤｗとしたとき、ＲとＤｗの比（形状指数）は、０．０５〜０．０８が好ましい。
【００４１】
（突起高さｈの数値範囲の意義）
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。
【００４２】
図３は、第１の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果（風速２０ｍ／ｓ時の突起高さｈと風音低減量の関係）を示す図である。なお、図３の縦軸は、普通電線比の風音低減量である。図３から、１０ｄＢ（Ａ）程度以上の低風音効果を発揮するためには、突起高さｈは、１ｍｍ以上必要であることが分かる。
【００４３】
図４は、第１の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果（風速４０ｍ／s時の突起高さと風圧低減量の関係）を示す図である。なお、図４の縦軸は、普通電線比の風圧荷重低減量である。突起高さｈは、風圧荷重面からは必要以上の高さは好ましくない。図４から、普通電線比で約２０％以上の低風圧特性を得るためには、突起高さｈは２ｍｍ以下に抑える必要があることが分かる。
【００４４】
従って、図３の低風騒音及び図４の低風圧を考慮すると、突起高さｈの適正範囲は１〜２ｍｍとなる。
【００４５】
（溝部の開き角αと溝深さｄの数値範囲の意義）
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。
【００４６】
（溝付突起部を１つとした理由）
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。
【００４７】
図６は、第１の実施の形態に係る架空送電線の性能試験結果（溝部の数とコロナハム音の関係）を示す図である。図６から、コロナハム音が約２０ｄＢ（Ａ）以下の電線表面最大電位傾度Ｇｍａｘが１０〜１３ｋＶ／ｃｍまではコロナ騒音より周囲環境の騒音レベル（暗騒音レベル）が高いため、溝付突起部が１箇所と２箇所とで同様にコロナハム音（コロナ騒音のうち電源周波数の２倍の周波数の音）に有意差は無いが、１３ｋＶ／ｃｍを超えた後は、突起部が１箇所の方が２箇所の方よりも７ｄＢ以上コロナハム音を小さくできることが分かる。
【００４８】
（平滑部素線の角の曲率半径Ｒの数値範囲の意義）
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。
【００４９】
（形状指数Ｒ／Ｄｗの数値範囲の意義）
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。
【００５０】
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。
【００５１】
（最外層の素線数の数値範囲の意義）
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。
【００５２】
但し、最外層１３の平滑部素線１３１の等価外径を大きくし過ぎると、電線振動時の素線の曲げ歪が大きくなり、振動疲労寿命に影響するため、電気設備基準で定められたアルミニウム素線の等価外径６．６ｍｍより小さくする必要がある。平滑部素線１３１の幅を８ｍｍ、高さを４ｍｍ程度とすると、最外層１３の素線数は９本となる。異型成型導体である平滑部素線１３１の幅と高さの比を大きくし過ぎると、素線１３０Ａ、１３０Ｂ、１３１の異型伸線ダイスでの素線の変形抵抗が増大し伸線加工が難しくなるため、素線数は９〜１２本程度が好ましい。平滑部素線１３１にも水滴が形成されるとした場合には、素線本数が９本と標準の１６本では、音源の数が９／１６になるため、コロナ騒音レベルは計算上で、１０log（９／１６）＝−２．５（ｄＢ）の低減となる。
【００５３】
（実施の形態の効果）
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。
【００５４】
［第２の実施の形態］
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。
【００５５】
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態よりも電線内部の空隙をさらに減少させることができ、雨水が溜まり難い構造のため、コロナ騒音の更なる改善が可能になる。
【００５６】
［第３の実施の形態］
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。
【００５７】
この第３の実施の形態によれば、電線の型崩れが防止でき、より安定して電線性能を発揮できるとともに、外部から素線間を通り、電線内部への水の進入防止に有効となり、コロナ騒音の低減に効果的である。
【００５８】
（変形例）
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。
【００５９】
なお、本発明は、上記実施の形態及び上記実施例に限定されず、発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 架空送電線
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
【特許請求の範囲】
【請求項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・耐腐食などの各特性を有していることを特徴とする架空送電線。
【請求項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・耐腐食などの各特性を有していることを特徴とする架空送電線。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２５６４５４（Ｐ２０１２−２５６４５４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２７７４３（Ｐ２０１１−１２７７４３）
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００１６４４３８）九州電力株式会社 (245)
【出願人】（５０１３０４８０３）株式会社ジェイ・パワーシステムズ (89)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００１６４４３８）九州電力株式会社 (245)
【出願人】（５０１３０４８０３）株式会社ジェイ・パワーシステムズ (89)
【Ｆターム（参考）】
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