|
送電線下での磁界測定
最近，夏は狂ったように暑く，逆に冬は暖かくなったと感じる。地球温暖化の影響だと小学生も言う。２１世紀は明るい未来と考えていた昔と違って，科学技術の負の遺産に苦しむ世紀であると悲観し，万能であると信じていた科学技術も自然界の調和を乱す悪であるとする雰囲気すら感じられる。確かに，経済原理に裏打ちされない科学技術は実用化されない。何らかの問題をはらんだ技術でも天秤にかけ利用した歴史は否定できないが，一概に間違っていたとは思えない。しかし，ある一面を強調し，意外性や暴露すことで注目を引こうとする報道で翻弄されてきた我々の対応は進歩の妨げになったはずである。 東京電力柏崎刈羽原発でのプルサーマル計画を巡る住民投票で受け入れ反対派が過半数を占めた。茨城県東海村の臨界事故などを契機にした原子力えの不信が影響していることは間違いなく，必要以上に，不安を煽る報道をし続けたマスコミも見逃せない。これを契機に多角的に紹介し，個人に冷静な判断を委ねる報道姿勢があれば良かったと考えている。なぜならば，この状況が続けば，地球温暖化対策やエネルギー安全保障に影を落としかねないし，国の基本を左右する政策が，偏った考え方に翻弄された地域住民の意思にゆだねられることが正しいのかとの疑問もわいてくるからだ。 かなり前になるが，環境問題をテーマにした講演会を聞いた。電磁界の人体に対する影響を強烈にアピールする内容であった。テレビを間近で見るのは良くないのレベルではなく，蛍光灯・電気カミソリ・電気毛布等全て電磁界が発生し白血病になるとの極端な内容であり，そこまで自信を持って言い切れるのかと不快感を覚えたほどであった。 確かに電磁界の影響はないと断言は出来ないが，悪く言えばある種の新興宗教の教祖様の説法的な内容で，事実を基に説明しているのだが科学的公平性に欠け，自分に都合の良い部分を切り出して説得させる手法を使った話は鵜呑みに出来ない。しかし，この講演によって，電磁界の人体に対する影響に興味を持つことが出来た事は事実であり，講演者の意図するところがここにあるとするならば大変すばらしい講演であった言える。
磁界の測定
送電線から生じる電磁界が話題になることがある。そこで送電線の下で実際に測定した。東京電力宇都宮工務所の方と今市開閉所付近、下郷線、南いわき幹線がはしる送電線下の草原にて磁界及び電界の値を測定した。利用した測定器は古河電気製で同時に３軸を測定できるタイプで 現在日本においては磁界に関する規制値はないが，ＷＨＯの見解では50G以下では有害な生物学的影響は認められないと示している。実測値はこの値の１００００分の１で，たいへん小さな値であった。蛍光灯型電気スタンドで生じる磁界の大きさとほぼ同じ大きさである。（資源ｴﾈﾙｷﾞｰ庁「電磁界に影響に関する調査・検討報告書H5.12」） 
測定地点の送電線の写真を見るとわかるように、何本もの送電線が交差している。磁界は電流値に比例するので、大きな値を示しそうであるが距離があるため小さな値になったと思われる。直線電流の周りに生じる磁界Ｈは Ｉ：電流[A] ｒ：電線からの距離[m] として
距離に反比例し小さくなる。また、３相交流は３本の送電線が一組で送電するため、それぞれの電線が発生する磁界がうち消される。また送電線は高圧で送電され、必ずしも電流値は大きくない。従って送電線直下で測定しても５mＧ程度の小さな値を示すことは不思議ではない。 地中送電線の場合、シールドがしてあり接地もしてあり電界は外に出ない。手で触れることも 断面の細い物は３本撚って敷設される。従って磁界はうち消され外部に漏れる成分はあまりないはずである。太い2000mm２のケーブルは３相のケーブルをまとめて配置するため少し距離をとると完全にうち消されるはずである。 写真は洞道内のＣＶケーブル。左側は太く，撚ることはできないので、３相を送るケーブルが密着して並べてある。右側のケーブルは３本撚ってある。 ２本の電線により生じる磁界の計算
直線電流の周りには図１示した向き，大きさで磁界が生じる。例えば500Aの電流を流し，電線の中心から1mの距離での磁界（磁束密度）Ｂは B＝２×５００÷１＝1000 ﾐﾘｶﾞｳｽ＝１ ｶﾞｳｽ そこで２本の線を平行に置き，逆方向に電流を流した場合の磁界の大きさを計算してみる。２本の電線にはＩ[A]の電流が逆向きに流れ，間隔はd[m]，２本の線の中心から磁界を測定するＰ点までの距離をｒ1,ｒ2[m]とする。それぞれの電線が点Ｐにつくる磁界Ｈ１，Ｈ２は
ＨはＨ１，Ｈ２ をベクトル合成する。平行四辺形の対角線がＨとなる。そこでＨの大きさを余弦定理をあてはめ， ところで，x＝αであるから 磁界Ｈに真空の誘電率μ0を乗じた量が磁束密度Ｂ[ﾃｽﾗ]となる。Ｂ=μ0Ｈ ，μ0 =4π×10－７ [H/m]より １Ｇ(ｶﾞｳｽ)＝１０－４Ｔ ，1mＧ(ﾐﾘｶﾞｳｽ)＝10－７Ｔ であるから，
例題１ 電線の間隔：ｄ＝0.01m（1cm），電線と磁界測定点までの距離：ｒ１＝1m，ｒ２＝1m，電流：I＝10Aの場合の磁界（磁束密度）Ｂは
r＝１mで電流が10A流れる単線の場合の磁束密度Ｂは ，20ﾐﾘｶﾞｳｽとなる。
例題２ 送電線下で磁界（磁束密度）の近似値を単相交流として近似計算してみる。
Ｂ＝２×１０００×２.８÷(1８×２０.８) ＝１５mＧ 地中線をイメージして，d＝0.１m，r１＝２m，ｒ２＝２，Ｉ=1000Ａ Ｂ＝２×１０００×0.１÷(2×2) =５０mG 仮に電線が１本で，1000A流れた18m離れた地点での磁束密度は，２I÷ｒより Ｂ=２×1000÷18 =110mＧ 計算機による計算 送電線は３相交流である。式Ａの妥当性を検証するためパソコンで計算し確かめた。３本の送
電線の間隔をd1，d2，最下端の送電線の地上高y，磁束密度を計算する点Ｐのｙ軸からの距離を → → → x，送電線に流れる電流をI1，I2，I3とする。ただし３相交流であるからI1＋I2＋I3=０とした。送電線は無限に長い直線と考えた。 無限に長い直線に電流が流れる場合，距離ｒの地点での空気中の磁束密度Ｂは 図で，n番目の電流によって生じる磁束密度Ｂnは Ｂnのｘ成分，ｙ成分は 従ってＰ点での磁束密度は 以上の計算を，ｘを変えながら磁束密度を計算しグラフにまとめた。 電線に流れる電流は鋼心ｱﾙﾐより線（ACSR）810mm２の許容電流が1238Ａであるので，1000A
を仮定し66kV鉄塔の高さを参考にｙ＝18m，d1＝2.8m，d２＝2.3mとして計算した。 この計算結果では送電線直下で約１３ﾐﾘｶﾞｳｽで，式Ａを３相交流に当てはめた場合と大きく違わない。従って単純に式Ａで計算しても大きくは違わない。従って，送電線間の打ち消しを考慮すれば，距離の２乗に比例して磁束密度は小さくなると単純に考えても間違いではない。 以上の計算で，新今市開閉所附近で実測した磁界(磁束密度)の値5mＧの大きさは妥当な大きさであることが理解できる。巨大な施設であって，不安な気持ちを持つのも理解できるが，感情的に議論しては間違った結論がでるので注意したい。（単導体の場合，1000Ａ流れることは少ないはずである。） 送電線の場合，鉄塔の高さがかなりあることと，電線の距離がバランスしていれば打ち消しによる効果がかなりあるため小さな値になる。しかし，蛍光灯などは打ち消しの効果が少ないので意外な物が大きな磁界を発生する。
地中線での磁界測定 地中線では距離がとれないので磁束密度は大きくなる可能性がある。実測値をもとに検証した。
東京電力宇都宮工務所菊池さんのご厚意で測定していただいた結果である。さすがに地中線の真上①では１ｶﾞｳｽの値を示している。しかし，1.8m離れた③では71ﾐﾘｶﾞｳｽと急激に小さくなっている。従って地上ではほとんどゼロになると考えられる。そこで計算機でこの洞道の条件を設定し計算した。電流は５００Ａを仮定して計算した。
地中線の場合，各相のケーブルが接近して配置されているため，少し離れると磁界はうち消されてしまうことが計算結果からも理解できる。従って地中線による電磁界の問題はほとんどないと考えてよい。
電界
写真の電界強度計で測定した。電界はまわりに導体があるとその表面は等電位面になり、電界の分布が変わる。従って電界強度計に人間が近づくと電界の大きさが変化する。人体が導電体であるためである。従って測定は電界強度計から離れて、双眼鏡でメータを読む必要がある。測定結果は500V/mで雷雲発生時の地表での電界よりかなり小さい。なお電界は国内においては通産省令で3kV/mに制限されている。 ところで，1000kV送電の為に設計された鉄塔の高さは１００m程度ある。写真の鉄塔は南いわき幹線にある高さ144mの鉄塔である。手前に見える雑草のように見えるのはリンゴ畑で，鉄塔の足の部分でとった写真で，人と比べるとその巨大さがわかる。
アメリカと日本を比較すると，設備の違いに驚く。徳丸仁著「電波は危なくないか」P135に次のような記述があった。それによると磁界が250mＧ，電界は８kV/m，で農機具から火花が飛んだり、蛍光灯がついたりといろいろな電気現象が起きていると記されている。
日本では500kVクラスの送電線は地上高40m近くあるが，14.9mの高さと記されている。 東京電力の送電線は電界の強さが3kV/m以下、磁界の強さは最大でも200mG程度で、通常は数mGから数10mG程度と説明されている。
1000kV設計の鉄塔を下から見上げると目がくらむような高さがある。この鉄塔は東京電力で最も重い鉄塔で９００トン以上ある。高さは144mある。現在500kVで送電されている。 |
で磁界（磁束密度）を測定することができる。
できる。（送電線に触れたら命はない！）
送電線は３相交流であるが，単純化して単相交流で磁界がうち消される事を見積もってみる。
，0.2ﾐﾘｶﾞｳｽとなる。
上図より，66kVの鉄塔の代表的な大きさd=2.8m，r1=18m，r2=20.8，電流はＩ＝1000Aで計算。
