第三種電気主任技術者の過去問
令和5年度（2023年）上期
法規 問15

高圧架空電線路の風圧荷重に関する計算問題となります。風圧荷重とは架空電線路の構成材に加わる風圧による荷重(構成材の垂直投影面積1㎡についての風圧を基礎として計算したものです。)

問題の条件を整理すると、人家が多く連なっている場所以外の場所(要するに人家が少ない場所)で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じる地方の低温季においての風圧荷重を求める形となります。

この条件でいくと、適用する風圧荷重は甲種風圧荷重または乙種風圧荷重のいずれか大きいものとなります。

なので、それぞれの値を求めて比較して上で値が大きい方がこの高圧架空電線路の風圧荷重となります。

まずは甲種風圧荷重を求めていきます。

甲種風圧荷重は構成材に加わる圧力を基礎として計算したもので、風速40ｍ/ｓ以上を想定した風洞実験に基づいた値となります。今回の問題の条件では構成材に加わる圧力は980㎩となります。さらに架空電線の仕上り外径は15mmであるので1㎡あたりの垂直投影面積は次のようになります。

・垂直投影面積＝15×10^－3×1＝0.015㎡

上記の垂直投影面積を考慮した甲種風圧荷重は次のようになります。

・甲種風圧荷重＝980×0.015＝14.7[Ｎ]

次に乙種風圧荷重を求めます。

乙種風圧荷重は架空線の周囲に厚さ6mmの氷雪が付着した状態で、甲種風圧荷重の0.5倍(1/2)。つまり風速20ｍ/ｓ以上を想定した値となります。

まずは架空線の外径に厚さ6mmの氷雪を考慮した値を求めていきますが、ここで気を付けなければならないのは単純に電線の外径に厚さ6mmを足すだけではいけません。なぜなら架空線の周囲とあるので、電線を断面で考えた時に上下に氷雪が付着した状態の絵となります。よって外径15mmに厚さ6mm×2を足した値が全体の外径となります。なので垂直投影面積は次のようになります。

・垂直投影面積＝(15+6×2)×10^－3×1＝0.027㎡

上記の垂直投影面積を考慮した乙種風圧荷重は次のようになります。

・乙種風圧荷重＝980×0.5×0.027＝13.23[Ｎ]

それぞれの値を比較すると、甲種風圧荷重の14.7[Ｎ]が大きいのでこちらが風圧荷重となります。

人家が少ない場所で、氷雪の多い地域の低温季における風圧荷重を求めます。

甲種風圧荷重または乙種風圧荷重のいずれか大きい方を選択します。

1.甲種風圧荷重の計算圧力:980kPa（1㎡あたりの圧力）架空電線の外径:15mm（0.015m）

垂直投影面積:垂直投影面積=15×10−3×1=0.015 [m2]

垂直投影面積=15×10−3×1=0.015[m2]

甲種風圧荷重:甲種風圧荷重=980×0.015=14.7 [𝑁]

甲種風圧荷重=980×0.015=14.7[N]

2.乙種風圧荷重の計算氷雪の厚さ:6mm（0.006m）

新しい外径:上下に氷雪が付着した場合の外径：外径=15+6×2=27 mm=0.027 m外径=15+6×2=27mm=0.027m

垂直投影面積:垂直投影面積=(15+6×2)×10−3×1=0.027 [m2]

垂直投影面積=(15+6×2)×10−3×1=0.027[m2]

乙種風圧荷重:乙種風圧荷重=980×0.5×0.027=13.23 [𝑁]

乙種風圧荷重=980×0.5×0.027=13.23[N]

結果の比較甲種風圧荷重:14.7 [𝑁]14.7[N]

乙種風圧荷重:13.23 [𝑁]13.23[N]

したがって、甲種風圧荷重が大きいため、風圧荷重は14.7Nとなります。