(57)【要約】【課題】低風騒音架空送電線に斜め横から強風が吹き付けたときに発生する揚力振動を防止する方法を提供する。【解決手段】架空送電線１にスパイラルロッド２を巻き付けてなる低風騒音架空送電線３において、前記スパイラルロッド２の巻き付け区間に、当該スパイラルロッド２と同じ太さ、同じらせんピッチで、らせん方向が逆方向の逆巻きスパイラルロッド４を巻き付ける。低風騒音架空送電線に揚力振動を発生させる原因は、電線にスパイラルロッド巻き付けたことにより、斜風時に風上側から見た低風騒音架空送電線の形が上下非対称になるためである。本発明によれば、斜風時に風上側から見た低風騒音架空送電線の形の上下非対称性が相殺されるため、揚力振動の発生要因が解消し、揚力振動を防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
架空送電線にスパイラルロッドを巻き付けてなる低風騒音架空送電線において、前記スパイラルロッドの巻き付け区間に、当該スパイラルロッドと同じ太さ、同じらせんピッチで、らせん方向が逆方向の逆巻きスパイラルロッドを巻き付けることを特徴とする低風騒音架空送電線の揚力振動防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架空送電線にスパイラルロッドを巻き付けた低風騒音架空送電線に斜めに強風が吹き付けたときに発生する揚力振動を防止する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、架空送電線の風騒音が問題となる地域においては、架空送電線に、金属線をらせん状に成形してなるスパイラルロッドを巻き付けて、電線表面における空気流を乱すことで、風騒音を低減することが行われている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８３８３３号公報
【特許文献２】特開平７−７８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
架空送電線にスパイラルロッドを巻き付けた低風騒音架空送電線は、電線表面にらせん状の突起を有することになるが、このような電線に台風のような強風が吹き付けたときの電線の挙動については、これまで確認されていなかった。
【０００５】
そこで、本発明者等は、台風の通り道である宮古島で、風騒音低減用のスパイラルロッドを巻き付けた架空送電線に、台風による強風が吹き付けたときに、どのような現象が発生するかを観察した。その結果、スパイラルロッドを巻き付けた架空送電線は、風速２５ｍ／ｓ以上の風が斜め横方向から吹き付けるという特定の条件下で、非常に振幅の大きい振動が発生することが確認された。
【０００６】
これは次のような理由によるものと考えられる。すなわち、図１７に示すように、架空送電線１にスパイラルロッド２を巻き付けた低風騒音架空送電線３に斜め横方向から、例えば矢印Ａ方向から風が吹き付ける時に、風上方向から低風騒音架空送電線３を見ると、低風騒音架空送電線３の外形は図１８（Ａ）のようになる。また矢印Ｂ方向から風が吹き付ける時に、風上方向から低風騒音架空送電線３を見ると、低風騒音架空送電線３の外形は図１８（Ｂ）のようになる。つまり、斜風時に風上方向から低風騒音架空送電線を見ると、電線の中心軸線を境に上下の形が異なることになる。このため、電線の上下で風速が変わり、電線の上下に大きな圧力差が生じて、定常的な揚力（電線を押し上げようとする又は押し下げようとする力）が発生する。この揚力は、風速の２乗に比例し、加えて径間内で同一方向に発生するため、径間全長に渡り発生する揚力を積分すると極めて大きな力となり、さらにこの力が強風の「風の息」（風が強まったり弱まったりする周期）に連動して低風騒音架空送電線を上下方向に加振することになる。強風時の揚力は風の息に連動するが、風の息は約３〜６秒であるため、径間の低風騒音架空送電線を大きく振動させるのに十分な時間と力が発生することになる。
【０００７】
ここでは、低風騒音架空送電線に斜め横から強風が吹き付けたときに発生する大振動を「揚力振動」という。低風騒音架空送電線にこのような揚力振動が発生すると、相間短絡などが発生して停電事故を引き起こすおそれがあるため、何らかの対策が必要である。
【０００８】
本発明の目的は、低風騒音架空送電線に斜め横から強風が吹き付けたときに発生する揚力振動を防止する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る低風騒音架空送電線の揚力振動防止方法は、架空送電線にスパイラルロッドを巻き付けてなる低風騒音架空送電線において、前記スパイラルロッドの巻き付け区間に、当該スパイラルロッドと同じ太さ、同じらせんピッチで、らせん方向が逆方向の逆巻きスパイラルロッドを巻き付けることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
低風騒音架空送電線に揚力振動を発生させる原因は、電線にスパイラルロッド巻き付けたことにより、斜風時に風上側から見た低風騒音架空送電線の形が上下非対称になるためである。本発明によれば、低風騒音架空送電線に、風騒音低減用のスパイラルロッドと同じ太さ、同じらせんピッチで、らせん方向が逆方向の逆巻きスパイラルロッドを巻き付けたことにより、風上側から見た低風騒音架空送電線の形の上下非対称性が相殺されるため、揚力振動の発生要因が解消し、揚力振動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る低風騒音架空送電線の揚力振動防止方法の一実施例を示す正面図。
【図２】風洞実験装置の説明図。
【図３】通常の架空送電線と低風騒音架空送電線の、風速１０ｍ／ｓ時の斜風角と揚力の関係を示すグラフ。
【図４】同じく風速２０ｍ／ｓ時の斜風角と揚力の関係を示すグラフ。
【図５】同じく風速３０ｍ／ｓ時の斜風角と揚力の関係を示すグラフ。
【図６】同じく風速４０ｍ／ｓ時の斜風角と揚力の関係を示すグラフ。
【図７】通常の架空送電線と低風騒音架空送電線の、風速１０ｍ／ｓ時の風騒音レベルを示すグラフ。
【図８】同じく風速１５ｍ／ｓ時の風騒音レベルを示すグラフ。
【図９】同じく風速２０ｍ／ｓ時の風騒音レベルを示すグラフ。
【図１０】通常の架空送電線と低風騒音架空送電線と逆巻きスパイラルロッドを巻いた低風騒音架空送電線の、風速１０ｍ／ｓ時の斜風角と揚力の関係を示すグラフ。
【図１１】同じく風速２０ｍ／ｓ時の斜風角と揚力の関係を示すグラフ。
【図１２】同じく風速３０ｍ／ｓ時の斜風角と揚力の関係を示すグラフ。
【図１３】同じく風速４０ｍ／ｓ時の斜風角と揚力の関係を示すグラフ。
【図１４】通常の架空送電線と低風騒音架空送電線と逆巻きスパイラルロッドを巻いた低風騒音架空送電線の、風速１０ｍ／ｓ時の風騒音レベルを示すグラフ。
【図１５】同じく風速１５ｍ／ｓ時の風騒音レベルを示すグラフ。
【図１６】同じく風速２０ｍ／ｓ時の風騒音レベルを示すグラフ。
【図１７】低風騒音架空送電線の一例を示す平面図。
【図１８】図１７の低風騒音架空送電線を、（Ａ）は矢印Ａ方向から見た外形図、（Ｂ）は矢印Ｂ方向からみた外形図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本発明の一実施例を示す。この低風騒音架空送電線の揚力振動防止方法は、架空送電線１に風騒音低減用のスパイラルロッド２を巻き付けてなる低風騒音架空送電線３において、前記スパイラルロッド２の巻き付け区間に、当該スパイラルロッド２と同じ太さ、同じらせんピッチで、らせん方向が逆方向の逆巻きスパイラルロッド４を巻き付ける、というものである。
【００１３】
逆巻きスパイラルロッド４を巻き付ける前の低風騒音架空送電線３を斜め横方向から見ると上下非対称であるが、逆巻きスパイラルロッド４を巻き付けることにより上下非対称性が相殺されるため、強風が斜め横方向から吹き付けても、揚力振動が発生するのを防止できる。
【００１４】
低風騒音架空送電線は通常、数十ｍの区間毎に、Ｓ巻きスパイラルロッドとＺ巻きスパイラルロッドを交互に巻き付けるので、Ｓ巻きスパイラルロッドの巻き付け区間にはＺ巻きスパイラルロッドを追加巻きし、Ｚ巻きスパイラルロッドの巻き付け区間にはＳ巻きスパイラルロッドを追加巻きすることになる。
【００１５】
本発明の効果を確認するため、次のような電線サンプルを用意して、風洞実験を行った。
１．電線サンプルＡ：直径１８．２mmのＡＣＳＲ。
２．電線サンプルＢ：直径１８．２mmのＡＣＳＲに直径２．３mm・らせんピッチ１００mmの風騒音低減スパイラルロッドを巻き付けたもの（低風騒音架空送電線に相当）。
３．電線サンプルＣ：直径１８．２mmのＡＣＳＲに直径２．３mm・らせんピッチ１００mmの風騒音低減スパイラルロッドを巻き付け、さらに前記スパイラルロッドとらせん方向が逆で、直径、らせんピッチが同じ逆巻きスパイラルロッドを巻き付けたもの（本発明に相当）。
【００１６】
風洞実験は図２に示す実験装置で実施した。図において、１１は電線サンプル、１２は空気吹込み口、１３は密閉型測定胴、１４は気流安定胴、１５は３分力検出器、１６は平均値記録部である。この装置は、気流に対する電線サンプル１１の角度が調整可能である。
【００１７】
風騒音低減スパイラルロッド巻き付けによる電線上下の非対称性は、風が電線軸線に対し斜風角（Ｙａｗ角＝振り角）を持って吹き付けた場合に発生する。ここでは、電線サンプル１１に対し直角な風を斜風角０度、電線サンプル１１と平行な風を斜風角９０度と定義する。
【００１８】
図２に示した風洞実験装置は、装置の都合上、斜風角４０度が上限で、それ以上の斜風角での測定できなかったが、電線の非対称性から考えて、発生する揚力は、斜風角４５度〜５５度付近から低下し、９０度で直角風と同じく平均的に０ｋｇになると考えられるので、斜風角０度から４０度までの実験で十分である。
【００１９】
風洞実験で求める揚力は、図２の風洞実験設備の３分力検出器のＣＬ方向、すなわち風路の図では紙面直角方向（紙面を突き通す方向）に生じる力で、２台の３分力検出器の測定値の総和である。
【００２０】
まず、電線サンプルＡと電線サンプルＢについて、風洞実験により斜風角と揚力の関係を求めた結果を図３〜図６に示す。グラフの横軸は斜風角、縦軸は電線サンプル単位長さ当たりの揚力である。白丸は電線サンプルＡ、黒丸は電線サンプルＢである。図３は風速１０ｍ／ｓ、図４は２０ｍ／ｓ、図５は３０ｍ／ｓ、図６は４０ｍ／ｓにおける上記の関係を示している。この結果から明らかなように、電線サンプルＢは、スパイラルロッドによる突起分が斜風時に投影面積の非対称成分を作り、風速２０ｍ／ｓ以上で大きな揚力成分を生み出していることが分かる。また、電線サンプルＢに発生する揚力は斜風角３０度から増加し、３５度から４０度で急増することが分かる。
【００２１】
次に、電線サンプルＡと電線サンプルＢについて、風洞実験により風騒音を測定した結果を図７〜図９に示す。図７は風速１０ｍ／ｓ、図８は１５ｍ／ｓ、図９は２０ｍ／ｓでの測定結果である。いずれも斜風角は０度（直角風）である。これらのグラフは、上記風速における騒音レベルと、１／３オクターブバンド中心周波数の関係を示している。白丸は電線サンプルＡ、黒丸は電線サンプルＢである。これらのグラフによれば、電線サンプルＡがもつピーク時騒音特性を、電線サンプルＢが良く消音し、ピーク騒音が抑え込まれていることが分かる。
【００２２】
次に、電線サンプルＡ、電線サンプルＢ、電線サンプルＣについて、風洞実験により斜風角と揚力の関係を求めた結果を図１０〜図１３に示す。白丸は電線サンプルＡ、黒丸は電線サンプルＢ、半白黒丸は電線サンプルＣである。図１０〜図１３はそれぞれ風速１０ｍ／ｓ、２０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓ、４０ｍ／ｓにおける上記の関係を示している。この結果によれば、逆巻きスパイラルロッドを追加巻きした電線サンプルＣは、斜風時における上下非対称性が解消され、揚力を抑えられることが確認された。
【００２３】
次に、電線サンプルＡ、電線サンプルＢ、電線サンプルＣについて、風洞実験により風騒音を測定した結果を図１４〜図１６に示す。図１４〜１６はそれぞれ風速１０ｍ／ｓ、１５ｍ／ｓ、２０ｍ／ｓでの測定結果である。いずれも斜風角は０度（直角風）である。白丸は電線サンプルＡ、黒丸は電線サンプルＢ、半白黒丸は電線サンプルＣである。これらのグラフによれば、逆巻きスパイラルロッドを追加巻きした電線サンプルＣは、逆巻きスパイラルロッドを巻かない電線サンプルＢよりもさらに高い消音効果が得られていることが分かる。
【００２４】
斜風時の揚力振動は沖縄県宮古島の架空送電線で２００７年に本発明者等が初めて観測したものである。本発明者等は、宮古島に架設された径間１００ｍの架空送電線を利用して、風騒音低減用のスパイラルロッドを巻き付けた架空送電線が強風時にどのような挙動を示すかを観察した。その結果、２００７年の台風１２号の際には、斜風角４０度、風速２０ｍ／ｓ以上で揚力による非常に大きな振動が発生することが確認された。そこで本発明者等は、上記のような風洞実験により逆巻きスパイラルロッドを巻き付けることで偏った揚力と風騒音を低減できることを確認し、さらに宮古島の上記架空送電線で、その効果を確認する実験を行った。その結果、逆巻きスパイラルロッドを追加巻きした低風騒音架空送電線では、２００８年の台風１３号の際に、斜風角４５度、風速２０ｍ／ｓ以上でも揚力振動が発生しないことが確認された。これらの結果から、本発明は、低風騒音架空送電線の斜風時の揚力振動抑制と、さらなる風騒音低減に有効であることが実証された。
【符号の説明】
【００２５】
１：架空送電線
２：風騒音低減スパイラルロッド
３：低風騒音架空送電線
４：逆巻きスパイラルロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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