近接効果とは何か

定義: 高電圧の交流が導体を通過するとき、導体の断面積全体にわたって電流は均一に分布しない。この現象は近接効果と呼ばれる。他の電流を流す導体の存在により、導体の表面抵抗が増加する。

2つ以上の導体が近くに配置されている場合、それらの電磁場が相互作用する。その結果、各導体内の電流が再分配される。具体的には、干渉する導体から最も遠い部分で高い電流密度が蓄積する。

導体が同じ方向に電流を流している場合、隣接する導体の半分の磁場は互いに相殺する。したがって、これらの隣接する半分の導体には電流が流れず、代わりに遠くの半分に電流が集中する。

導体が反対方向に電流を流している場合、導体の近い部分の磁場は互いに強化し合うため、これらの隣接する領域で高い電流密度となる。一方、遠い半分の導体の磁場は互いに相殺し、その遠隔地では最小またはゼロの電流が流れる。その結果、導体の近い部分で電流が集中し、遠い半分では電流が大幅に減少する。

直流が導体を通過する場合、導体の断面積全体にわたって電流は均一に分布する。そのため、導体の表面には近接効果は発生しない。

近接効果は、導体のサイズが125 mm²を超える場合にのみ顕著である。これを考慮するために修正係数を適用する必要がある。

近接効果を考慮に入れた場合、導体の交流抵抗は：

表記:

• Rdc: 導体の補正されていない直流抵抗。

• Ys: 表面効果係数（表面効果による抵抗の増加分）。

• Yp: 近接効果係数（近接効果による抵抗の増加分）。

• Re: 導体の有効または補正されたオーム抵抗。

直流抵抗Rdcは、ストランド導体表から得ることができる。

近接効果に影響を与える要因

近接効果は主に、導体材料、直径、周波数、構造などの要因によって決まる。これらの要因は以下の通り：

• 周波数 – 周波数が高くなるほど近接効果は強まる。

• 直径 – 大きな導体直径では近接効果がより顕著になる。

• 構造 – 固体導体よりもストランド導体（例：ACSR）での近接効果は少ない。ストランド導体は固体導体よりも効果的な表面積が小さく、電流の集中が減る。

• 材料 – 高鉄磁性材料で作られた導体では、磁場の相互作用により表面での近接効果が強まる。

近接効果を軽減する方法

近接効果を軽減する効果的な方法の一つは、アルミニウム鋼芯線（ACSR）を使用することである。ACSR導体では：

• 機械的強度を提供するために鋼がコアに配置される。

• アルミニウムのストランドが鋼のコアを取り囲み、外部の導電層を形成する。

この設計は、磁場の相互作用にさらされる表面積を最小限に抑える。その結果、電流は主に外部のアルミニウム層を通じて流れるが、鋼のコアにはほとんど電流が流れない。この構成により、導体の近接効果が大幅に軽減される。