説明

風圧荷重(甲種・乙種・丙種)と合成荷重の計算

甲種・乙種・丙種の風圧荷重と、氷雪荷重を合わせた合成荷重の式です。

風圧荷重の種類(電気設備の技術基準の解釈 第58条)

電線には、自重と氷雪による垂直の荷重と、強い風による水平の荷重(風圧荷重)が加わります。電気設備の技術基準の解釈 第58条は、風圧荷重を次の3つに分けています(日本電気技術者協会の解説より)。

どれを使うかは、地方と季節で決まります。

地方高温季低温季
氷雪の多い地方以外の地方甲種丙種
氷雪の多い地方(下の地方を除く)甲種乙種
氷雪の多い地方のうち、海岸地その他の低温季に最大風圧を生ずる地方甲種甲種か乙種の大きい方

人家が多く連なっている場所の低圧・高圧の架空電線路などは、甲種・乙種に代えて丙種を使えます。

風圧荷重と氷雪荷重の式

甲種 W1 = 980 × h × 10⁻³ 乙種 W1 = 490 ×(h + 2b)× 10⁻³ 丙種 W1 = 490 × h × 10⁻³ 氷雪荷重 W2 = 9.8 × {π/4 ×(h + 2b)² − π/4 × h²} × 0.9 × 10⁻³ W1: 風圧荷重(N/m)・W2: 氷雪荷重(N/m) h: 電線の外径(mm)・b: 氷雪の厚さ(6 mm)

風圧(Pa)に、風を受ける幅(m)を掛けたものが、電線 1 m 当たりの風圧荷重(N/m)です。乙種は氷雪が付いた外径(h + 12 mm)で風を受けます。氷雪荷重は、外径 h の電線のまわりに付いた厚さ 6 mm の氷雪の断面積(mm²)に、比重 0.9・9.8・10⁻³ を掛けた値(1 m 当たりの氷雪の重さ)です。日本電気技術者協会の解説の式 9.8 × 0.9π(D + 6)× 6 × 10⁻³ も同じ値になります。

より線の外径は、7本よりで素線の径の3倍、19本よりで5倍です。日本電気技術者協会の解説の過去問の電線(55 mm² は素線 3.2 mm・7本より、150 mm² は素線 3.2 mm・19本より)で風圧荷重を計算すると、次のとおりです(甲種・乙種の値の単位は N/m)。

素線外径甲種乙種
3.2 mm × 7本9.6 mm9.4110.58
3.7 mm × 7本11.1 mm10.8811.32
3.2 mm × 19本16 mm15.6813.72

日本電気技術者協会の解説の過去問の解答は、素線 3.2 mm・7本よりの乙種 10.6 N、素線 3.7 mm・7本よりの甲種 10.9 N・乙種 11.3 N、素線 3.2 mm・19本よりの甲種 15.7 N・乙種 13.72 N です(表の値を丸めた値と同じ)。

合成荷重

風圧荷重なし W = 9.8m 甲種・丙種 W = √{W1² +(9.8m)²} 乙種 W = √{W1² +(9.8m + W2)²}

合成荷重は、垂直の荷重(自重 9.8m、乙種はそれに氷雪荷重 W2 を加えた値)と、水平の風圧荷重 W1 のベクトル和です(日本電線工業会の資料の式①②、日本電気技術者協会の解説の式(5)(6))。

日本電線工業会の資料の実計算例(外径 20 mm・0.3 kg/m)では、甲種が √(19.60² + 2.94²)= 19.82 N/m、乙種が風圧荷重 15.68 N/m・垂直の荷重 2.94 + 4.32 = 7.26 N/m から 17.28 N/m、氷雪なしの 490 Pa が 10.23 N/m です(資料の値は 19.82・17.28・10.23)。

乙種では、自重に氷雪荷重 W2 を加えた値が垂直の荷重になり、風を受ける幅も氷雪の分だけ広がります。日本電線工業会の資料は、光ファイバケーブルの風圧荷重に空気抵抗係数 K1 を掛け、その値はメーカーに問い合わせるとしています(実計算例は K1 = 1)。このアプリは K1 = 1 で計算します。

出典

資料の文は写していません。式と、例の数と、資料の名前だけを引いています。

電線の弛度を計算する