UHVDC送電線近傍の建物プラットフォーム上方における接地金属メッシュによる全電界の遮蔽

日常生活にとっての重要性

超高圧送電線が遠方から都市部へ電力を運ぶために拡張されるにつれ、住宅や集合住宅の近くを通ることが増えています。送電線の直下に住む人々は、バルコニーや屋上テラスで髪が逆立つような感覚や、金属に触れたときの微小なショックを感じることがあります。本研究は、既存または新築の建物に取り付けられる単純な接地金属メッシュを使って、屋上周辺の目に見えない電界を抑える現実的な方法を検討します。

高い送電線を取り巻く見えない電界

現代の超高圧直流（UHVDC）送電線は長距離にわたり大量の電力を運びます。導線の周りには、電圧そのものが作る静電場と、導体表面で発生する微小なコロナ放電によって空気中に生成される荷電粒子が寄与する二つの成分からなる全電界が形成されます。これらの線が多層の建物の近くを通ると、壁や屋根、バルコニーの幾何形状によって電界が特定の場所に集中し、人が立ったり金属手すりに触れたりするポイントで強く感じられることがあります。これまでの安全性評価は主に地表面での電界を評価してきたため、地上で基準を満たしていても屋上プラットフォームやバルコニーではより強い電界が生じることがありました。

金属メッシュによる単純な遮蔽

著者らは簡便な保護策を提案します：近接する建物の平坦な屋上プラットフォームのすぐ上に接地された金属メッシュを設置するというものです。メッシュは細い金属線の格子で、建物の接地システムに良く接続されています。金属は電荷を自由に移動させるため、メッシュはほぼ均一な電位に保たれます。送電線から入ってくる電力線はこの表面で終端し、人が立つ空間へ侵入するのを防ぎます。同時に、メッシュは線から降下する荷電粒子を引き寄せて排出し、低抵抗の経路を通じて安全に地面に流します。

設計を検証し最適化した方法

この遮蔽の有効性を評価するため、研究チームは送電線、建物、接地メッシュ、周囲の空気を含む詳細な三次元コンピュータモデルを構築しました。有限要素シミュレーションと数値計算を組み合わせて、電位と風中の荷電粒子の挙動を追跡しました。モデルによりメッシュの格子間隔、線材の太さ、屋根上からの高さ、設置角度を変化させることができました。検討した主な配置は二つで、プラットフォーム上方の水平メッシュ（「平行」設置）と、線に面した屋根端に沿って取り付ける垂直のメッシュスクリーンです。

遮蔽効果を高める要素

シミュレーションは、格子の開口サイズが最も重要な設計要因であることを示しました。2メートル角の粗いメッシュでも屋上電界を60％以上低減し、0.25メートル角の密なメッシュではさらに大きく低下しました。対照的に、線材を太くすることは遮蔽効果にはわずかな影響しか与えませんでしたが、強度や耐久性には寄与しました。メッシュをプラットフォームに近づけて設置すると、より良い保護が得られました。より大きな隙間は側方から荷電粒子が侵入する余地を与えるためです。水平メッシュでは、屋根なりに最大約30度までわずかに傾けると、線側に近い側の遮蔽が向上し、電界線や荷電粒子をプラットフォームから遠ざける効果がありました。

実送電線近傍での実地検証

研究者らは、中国・信陽にある実際の±800キロボルトのUHVDC線の沿線で設計を検証しました。ステンレス製メッシュを平坦屋根の上と側面に設置し、感度の高い電界計で屋上高さでの全電界を設置前後で記録しました。屋根上に水平メッシュを配置した場合、測定された強い側の電界値は未遮蔽の約6分の1まで低下しました。屋根端に沿った垂直メッシュも大幅な低減を示しましたが、上方設置ほど強くはありませんでした。いずれの場合も、残留電界は中国および国際的な安全基準を十分に下回っていました。

送電線近傍の住民にとっての意味

屋上プラットフォームでチクチクする感覚や微小なショックを心配する住民にとって、本研究は実用的な工学的解決策を示しています。適切に接地され、適度に小さな開口を持ち、人が移動する領域に近接して配置された金属メッシュは、屋上の電界を安全基準内に十分に保つことができます。本研究はまた、追加の保護線や高木に頼るといった一般的な代替案よりもこの方法が優れていることを示しています。材料は一般的で施工も簡単なため、接地金属メッシュは現代の送電網の拡張と地域住民の懸念緩和を両立させる現実的な手段を提供します。

引用: Liao, Z., Zhang, J., Zhang, Y. et al. Shielding of the total electric field above building platforms near UHVDC transmission lines by grounded metal mesh. Sci Rep 16, 14522 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44471-y

キーワード: UHVDC送電線, 屋上の電界, 接地金属メッシュ遮蔽, 建物プラットフォームの安全性, コロナ放電