耐震型相間スペーサ
【課題】相間スペーサを構成する磁器碍子部分が、地震による横揺れや、積雪に伴う電線の振動等(ギャロッピングやスリートジャンプ等)が要因となって、損傷する恐れの問題を解消した耐震型相間スペーサを提供する
【解決手段】2本の長幹碍子2と長さ調節用の連結パイプ1とを直列に接続し、その両端に電線クランプ3を設けた相間スペーサであって、2本の長幹碍子2が磁器碍子5とポリマー碍子6とからなり、ポリマー碍子6の片側に磁器碍子5を配置し、他側に連結パイプ1を配置した。
【解決手段】2本の長幹碍子2と長さ調節用の連結パイプ1とを直列に接続し、その両端に電線クランプ3を設けた相間スペーサであって、2本の長幹碍子2が磁器碍子5とポリマー碍子6とからなり、ポリマー碍子6の片側に磁器碍子5を配置し、他側に連結パイプ1を配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は耐震型相間スペーサに関するものである。
【背景技術】
【0002】
相間スペーサは、電線への積雪による電線の垂下がりや、強風による該積雪した電線の振動や、該積雪の落下に伴う電線の振動等によって、電線相互が異常に接近する雪害事故(電線垂下やギャロッピングやスリートジャンプに代表される)を防止するために、送配電線の相間に取り付けて使用されるものであり、図3に示すように、中央に長さ調節用の連結パイプ1を配し、その両端に長幹碍子2を連結させ、長幹碍子2の他端部には電線を把持するクランプ3を設けた構造となっている。
【0003】
従来、長幹碍子2を構成する碍子は表面が汚損された場合にも相間短絡を防止するに十分な絶縁性能を持つことが必要であり、使用実績があり経年劣化が極めて少ない磁器碍子が用いられることが一般的であった。しかし、磁器碍子は、地震による横揺れや、前記の積雪に伴う電線の振動等(ギャロッピングやスリートジャンプ等)が要因となって、折損する恐れがある。
【0004】
また、絶縁部の全体を磁器碍子により構成すると、相間スペーサの重量が大きくなりこれを取り付けた電線に多くの負担がかかることとなる。このため最近では磁器碍子をポリマー碍子(ノンセラ碍子)に置換し、必要な表面漏洩距離を確保しつつ重量を軽減する工夫がなされている。
【0005】
ただし、このポリマー碍子は、長期間課電状態に置かれると劣化が進行し易いという弱点を持っているため、絶縁部をポリマー碍子により構成した相間スペーサでは、ポリマー碍子部分の絶縁性能が次第に低下し、相間スペーサ本来の機能を発揮できなくなるおそれがあった。この問題に対し、本願出願人は、図4に示すように、棒状の絶縁部の両端に電線を把持するクランプ3を設けた相間スペーサにおいて、絶縁部4を磁器碍子5とポリマー碍子6とにより構成するとともに、漏洩電流によってオフとなるバイパス回路7をポリマー碍子と並列に設ける相間スペーサの技術を開示し、ポリマー碍子6を採用することによって重量の軽減を図りつつ、ポリマー碍子6の劣化を有効に防止し、しかも台風時のような急速汚損時には必要な表面漏洩距離を確保することができるようにした相間スペーサを実現可能としている(特許文献1)。
【0006】
特許文献1に記載の相間スペーサにおいては、通常状態では絶縁部のポリマー碍子6の両端がバイパス回路7により短絡されているため、ポリマー碍子6には電圧が作用せず、磁器碍子5を絶縁体として使用している。一方、台風等による急速汚損時に磁器碍子5の絶縁性能が低下して相間スペーサに漏洩電流が流れ始めると、該漏洩電流がバイパス回路7を構成する形状記憶合金に流れ、該形状記憶合金はジュール熱により次第に加熱されて形状変形を生じ、ポリマー碍子と並列に設けたバイパス回路7がオフになり、この結果、ポリマー碍子6の持つ表面漏洩距離が有効に働き、それまで流れていた漏洩電流を遮断するものである。
【0007】
しかし、特許文献1に記載の相間スペーサにおいても、磁器碍子5の部分が、地震による横揺れや、前記の積雪に伴う電線の振動等(ギャロッピングやスリートジャンプ)が要因となって、折損する恐れの問題は解消されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平6−275160号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は前記問題を解決し、相間スペーサを構成する磁器碍子部分が、地震による横揺れや、前記の積雪に伴う電線の振動等(ギャロッピングやスリートジャンプ)が要因となって、磁器碍子が折損する問題を解消した耐震型相間スペーサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の耐震型相間スペーサは、2本の長幹碍子と長さ調節用の連結パイプとを直列に接続し、その両端に電線を把持するクランプを設けた相間スペーサであって、2本の長幹碍子が磁器碍子とポリマー碍子とからなり、ポリマー碍子の片側に磁器碍子を配置し、他側に連結パイプを配置したことを特徴とするものである。
【0011】
請求項2記載の耐震型相間スペーサは、2本の長幹碍子と長さ調節用の連結パイプとを直列に接続し、その両端に電線を把持するクランプを設けた相間スペーサであって、2本の長幹碍子が磁器碍子とポリマー碍子とからなり、連結パイプの片側に磁器碍子を配置し、他側にポリマー碍子を配置したことを特徴とするものである。
【0012】
請求項3記載の耐震型相間スペーサは、請求項1または請求項2記載の耐震型相間スペーサにおいて、ポリマー碍子の笠間隔(P)と表面漏洩距離(Ld)とがLd/P≦4.3であるポリマー碍子を使用することを特徴とするものである。
【0013】
請求項4記載の耐震型相間スペーサは、66kV送電線用であって、ポリマー碍子の金具間の長さL1は、L1≧633mmを満足する長さであり、磁器碍子の金具間の長さL2は、L2≧292mmを満足する長さであって、L1+L2≦4800mmであることを特徴とするものであり、
本発明のポリマー碍子は汚損湿潤状態において単独で送電線の線間電圧に耐えうる耐電圧特性を有するものであり、磁器碍子は乾燥および降雨状態において単独で送電線の線間電圧に耐えうる耐電圧特性を有するものである。
【0014】
請求項5記載の耐震型相間スペーサは、66kV送電線用であって、ポリマー碍子の金具間の長さL1と、磁器碍子の金具間の長さL2の和(L1+L2)は、電線間隔をL3として、
1690mm≦L1+L2≦L3−700mm
を満足する長さであることを特徴とするものであり、インパルス電圧に耐えうる耐電圧特性を有するものである。
【発明の効果】
【0015】
請求項1の耐震型相間スペーサは、曲げモーメントが最大となる中央部に撓み易いポリマー碍子を配置したので、地震等により相間スペーサに過大な曲げ荷重が加わった場合にはポリマー碍子が変形することによって曲げ荷重を吸収する。このため磁器碍子の負担が軽減され、磁器碍子が破損することがない。なお、長さ調節用の連結パイプによって様々な電線間隔に対応することができる。
【0016】
請求項2の耐震型相間スペーサは、中央部に剛性の大きい連結パイプを配置したので、通常時、電線の振動等により発生する曲げモーメントが、ポリマー碍子に加わることを防止できる。さらに、地震等により相間スペーサに過大な曲げ荷重が加わった場合にも、ポリマー碍子が変形することにより、過大な曲げ荷重を吸収する。このため磁器碍子の負担が軽減され、磁器碍子が破損することがない。
【0017】
請求項3の耐震型相間スペーサは、ポリマー碍子の笠間隔(P)と表面漏洩距離(Ld)とがLd/P≦4.3という条件を満たすポリマー碍子であるので,汚損湿潤状態においても高い耐電圧を保つことができる。
【0018】
請求項4の耐震型相間スペーサによれば、汚損湿潤状態において磁器碍子の耐電圧特性が低下した場合にも、ポリマー碍子の金具間の長さL1が、L1≧633mmの条件を満たすので、ポリマー碍子単独で送電線の線間電圧に耐えうることができ、相間短絡事故を防止できる。また長期間の使用によりポリマー碍子が劣化した場合にも、磁器碍子の金具間の長さL2が、L2≧292mmの条件を満たすので、乾燥および降雨状態において、磁器碍子単独で送電線の線間電圧に耐えうることができ、相間短絡事故を防止できる。また、L1+L2≦4800mmの条件を満たすので、66kV送電線の線間に適用できる。
【0019】
請求項5の耐震型相間スペーサによれば、ポリマー碍子の金具間の長さL1と、磁器碍子の金具間の長さL2の和(L1+L2)が、1690mm≦L1+L2の条件を満たし、66kV送電線の相間スペーサに発生すると想定される一般的な雷インパルス閃絡電圧に耐えることができるので、送電線や鉄塔に落雷したときにも相間短絡事故を防止できる。また、電線間隔がL3のとき、L1+L2≦L3−700mmの条件を満たすため、66kV送電線の線間に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明における実施形態1の相間スペーサの全体構成説明図である。
【図2】図1の相間スペーサに曲げモーメントが働いた状態図である。
【図3】従来の相間スペーサの構造説明図である。
【図4】特許文献1に記載の相間スペーサの構造説明図である。
【図5】本発明における実施形態2の相間スペーサの全体構成説明図である。
【図6】ポリマー碍子の汚損耐電圧特性を示す説明図である。
【図7】ポリマー碍子の笠形状と汚損耐電圧特性を示す説明図である。
【図8】磁器碍子の商用周波注水耐電圧特性を示す説明図である。
【図9】磁器碍子とポリマー碍子の長さの許容範囲を示す説明図である。
【図10】雷インパルス耐電圧特性を示す説明図である。
【図11】ポリマー碍子と磁器碍子の長さの和と電線間隔の関係を示す説明図である。
【図12】相間スペーサの衝撃曲げ試験方法を示す説明図である。
【図13】相間スペーサの衝撃曲げ試験結果を示す説明図である。
【図14】ポリマー碍子の笠間隔(P)と表面漏洩距離(Ld)を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
【0022】
図1には、本発明における実施形態1の相間スペーサの全体構成説明図を示している。本発明の相間スペーサは、2本の長幹碍子2と長さ調節用の連結パイプ1とを直列に接続し、その両端に電線を把持するクランプ3を設けた相間スペーサであり、図1に示すように、該2本の長幹碍子2を、磁器碍子5とポリマー碍子6とから構成し、ポリマー碍子6の片側に磁器碍子5を配置し、他側に連結パイプ1を配置している。
【0023】
本発明の相間スペーサでは、図1に示すように、ポリマー碍子6の配置位置を、相間スペーサの中央位置付近としている。相間スペーサの中央位置では、例えば積雪時のスリートジャンプやギャロッピングにより生じる電線の振動時や、地震による横振れ時に発生する曲げモーメントが最大となる。本発明では、電線の振動時や、地震による横振れ時に発生する曲げモーメントが最大となる中央部に撓み易いポリマー碍子を配置し、図2に示すように、該ポリマー碍子の変形によって曲げ荷重を吸収させることにより、磁器碍子の負担を軽減し、磁器碍子の折損およびそれに伴う公衆災害(磁器碍子の破片や連結パイプが落下し、線路下の家屋や人に衝突する等の事故)を有効に回避可能としている。
【0024】
図5には、本発明における実施形態2の相間スペーサの全体構成説明図を示している。本発明の相間スペーサは、2本の長幹碍子2と長さ調節用の連結パイプ1とを直列に接続し、その両端に電線を把持するクランプ3を設けた相間スペーサであり、図5に示すように、該2本の長幹碍子2を、磁器碍子5とポリマー碍子6とから構成し、連結パイプ1の片側に磁器碍子5を配置し、他側にポリマー碍子6を配置している。
【0025】
相間スペーサを送電線路に適用した場合、強風等による電線の振動により、絶えず相間スペーサの中央位置付近に曲げモーメントが加わっている。本発明の相間スペーサでは、図5に示すように、連結パイプ1の配置位置を、相間スペーサの中央位置付近としている。中央位置付近に剛性の大きい連結パイプを配置したので、電線の振動等により発生する曲げモーメントが、ポリマー碍子に加わることを防止できる。
【0026】
また、連結パイプ1と電線を把持するクランプ3との間に、ポリマー碍子6を配置したので、ポリマー碍子が変形することにより、地震による横揺れや積雪に伴う電線の振動等(ギャロッピングやスリートジャンプ)により発生する異常な曲げ荷重を吸収する。このため磁器碍子の負担が軽減され、磁器碍子が折損することがない。
【0027】
(耐震性の検討)
本発明の耐震型相間スペーサの効果を検証するために、衝撃曲げ試験を実施した。試験装置を図12に示す。鉄塔間(約94m)に約3670mmの間隔で2本の電線を取付け、中央部に相間スペーサを設置した。供試試料は、実施形態1および実施形態2の耐震型スペーサ、ならびに比較のため図3に示す従来の相間スペーサの3種類とした。磁器碍子の全長および胴径はそれぞれ1168mmおよび60mm、ポリマー碍子の全長および胴径は1168mmおよび24mm、連結パイプの全長および胴径は1160mmおよび60mmとした。試験手順は振子式衝撃曲げ試験装置の錘を持ち上げ、落下させることにより試料に衝撃曲げ荷重を加えることとした。なお、試料に衝撃曲げ荷重が加わった際の磁器碍子に発生する歪を、歪ゲージで測定する。
【0028】
図13に各相間スペーサの磁器碍子に発生した歪を示す。実施形態1および実施形態2の耐震型相間スペーサの磁器碍子に発生する歪は、同一エネルギーにおける従来の相間スペーサの磁器碍子よりも小さく、エネルギーの増加に対する発生歪の増加の割合も、従来の相間スペーサに比べて小さいことを確認した。また、従来の相間スペーサでは点Aで、磁器碍子が折損に至ったのに対し、実施形態1および実施形態2の耐震型スペーサでは、磁器碍子に折損は生じなかった。以上より本発明の耐震型スペーサにより磁器碍子に発生する歪を抑制し、磁器碍子の折損を防止できることを確認した。
【0029】
次に、本発明の実施形態3について説明する。図14にポリマー碍子の笠間隔(P)と表面漏洩距離(Ld)の説明図を示す。矢印で示した拡大断面図において,笠と笠の間の長手方向の距離がPで,笠形状の沿った長さがLdである。図7はポリマー碍子の笠間隔(P)あたりの表面漏洩距離(Ld)と、汚損耐電圧との関係を示したものである。なお、Ld/P=4.3の汚損耐電圧を100とした。Ld/Pが大きくなると、汚損耐電圧は増加していくが、Ld/Pが4.3以上になると、笠の出っ張りが大きくなりすぎるため、逆に低下してしまう。よって、Ld/P≦4.3のポリマー碍子が適切である。
【0030】
本発明では、2本の長幹碍子2を、磁器碍子5とポリマー碍子6とから構成しているため、汚損湿潤状態においてポリマー碍子6に分担電圧が集中した場合にも、ポリマー碍子によって送電線の線間電圧に耐えうることができる。なお、本発明では、通常時、ポリマー碍子6は課電されているため、ポリマー碍子が劣化するリスクもあるが、ポリマー碍子6が劣化した場合には、磁器碍子5により送電線の線間電圧に耐えることができる構成となっている。
【0031】
次に、本発明の相間スペーサを66kV送電線に適用した実施形態4について説明する。
図6はポリマー碍子6の汚損耐電圧(ポリマー碍子が、塩分付着密度0.5mg/cm2の汚損湿潤時に耐えうる電圧)特性を示したものである。ポリマー碍子6の金具間の長さ(以下、ポリマー碍子の長さと記述)L1と、ポリマー碍子の汚損湿潤時の耐電圧V1とは、図6に示すとおり比例関係(直線OA)にある。66kV送電線の最高電圧は69kVと規定されているので、ポリマー碍子6の長さL1を、V1≧69kVを満足する長さとした(図6において許容範囲6として示される)ので、この実施形態4のポリマー碍子6は、汚損湿潤状態において単独で送電線の線間電圧に耐えうることができる。
【0032】
塩分付着密度が0.5mg/cm2、送電線の最高電圧が69kVの場合、「電気協同研究 第35巻第3号」により、ポリマー碍子6に必要な表面漏洩距離(ポリマー碍子の笠形状に沿った長さ)は2720mmと決められる。Ld/P≦4.3のポリマー碍子を使用することとした場合、ポリマー碍子6の長さL1の最小値は下式より633mmとなる。
ポリマー碍子6の長さL1の最小値=2720mm/4.3=633mm
【0033】
図8は磁器碍子5の商用周波注水耐電圧(磁器碍子が降雨時に耐えうる電圧)特性を示したものである。磁器碍子5の金具間の長さ(以下、磁器碍子の長さと記述)L2と、磁器碍子の商用周波注水耐電圧V2とは、図8に示すとおり比例関係(直線OB)にある。66kV送電線に要求される商用周波注水耐電圧は最高電圧69kVと規定されるので、磁器碍子5の長さL2を、V2≧69kVを満足する長さとした(図8において許容範囲8として示される)ので、この実施形態3の磁器碍子5は、単独で送電線の線間電圧に耐えうることができる。なお、商用周波注水耐電圧が69kVの場合、「架空送電線路の絶縁設計要綱」によれば、磁器碍子5の長さL2の最小値は292mmと決められる。
【0034】
66kV送電線の場合、電線間隔L3は2500〜5500mmである。ポリマー碍子6の金具の長さ、磁器碍子5の金具の長さ、およびクランプの長さの和は500mmであり、連結パイプの最小長さは200mmなので、ポリマー碍子の長さL1および磁器碍子の長さL2の最大値は4800mm(=5500mm−500mm−200mm)となる。図9にポリマー碍子6の長さL1と磁器碍子5の長さL2との関係を示す。
【0035】
この実施形態4の相間スペーサは、図6および図8の許容範囲を同時に満足するものである。これらの特性を同時に満足するポリマー碍子6の長さL1および磁器碍子の長さL2は、図9に示す許容範囲9として規定される。許容範囲9はL1≧633mm,L2≧292mm,L1+L2≦4800mmとあらわされる。
【0036】
次に、相間スペーサの実施形態5について説明する。図10はポリマー碍子6の長さL1と、磁器碍子5の長さL2の和と、雷インパルス閃絡電圧特性を示したものであり、図10に示すとおり比例関係(直線OC)にある。
【0037】
66kV送電線用相間スペーサに要求される雷インパルス閃絡電圧は、「架空送電線路の絶縁設計要綱」および日本碍子社著「送電線用相間スペーサ」によれば、
0.55×碍子のホーン間隔+80+1.88×径間長
で示される。66kV送電線の場合、一般に碍子のホーン間隔は661mm、径間長は300mなので、雷インパルス閃絡電圧は1008kVとなる。
【0038】
「架空送電線路の絶縁設計要綱」によれば、相間スペーサの雷インパルス閃絡電圧は、ポリマー碍子6の長さと磁器碍子5の長さの和を(L1+L2)として、
0.55×(L1+L2)+80
と示される。実施形態4の相間スペーサは、ポリマー碍子6の長さと磁器碍子5の長さの和(L1+L2)に関し、
0.55×(L1+L2)+80≧1008
(図10において許容範囲10として示される)。上式よりL1+L2≧1690mmとなる。
【0039】
図11はポリマー碍子6の長さと、磁器碍子5の長さの和(L1+L2)と、電線間隔L3との関係を示したものである。ポリマー碍子6の金具の長さ、磁器碍子5の金具の長さ、およびクランプの長さの和は500mmであり、連結パイプの最小の長さは200mmなので、相間スペーサが電線間に取付けられるためには、
L1+L2+500+200=L1+L2+700≦L3
の関係が成立する必要がある。該関係が成立するのは図11において許容範囲11として示される部分である。
したがって、L1、L2とL3との関係は、
1690mm≦L1+L2≦L3−700mm
である。
【符号の説明】
【0040】
1 連結パイプ
2 長幹碍子
3 クランプ
4 絶縁部
5 磁器碍子
6 ポリマー碍子
7 バイパス回路
【技術分野】
【0001】
本発明は耐震型相間スペーサに関するものである。
【背景技術】
【0002】
相間スペーサは、電線への積雪による電線の垂下がりや、強風による該積雪した電線の振動や、該積雪の落下に伴う電線の振動等によって、電線相互が異常に接近する雪害事故(電線垂下やギャロッピングやスリートジャンプに代表される)を防止するために、送配電線の相間に取り付けて使用されるものであり、図3に示すように、中央に長さ調節用の連結パイプ1を配し、その両端に長幹碍子2を連結させ、長幹碍子2の他端部には電線を把持するクランプ3を設けた構造となっている。
【0003】
従来、長幹碍子2を構成する碍子は表面が汚損された場合にも相間短絡を防止するに十分な絶縁性能を持つことが必要であり、使用実績があり経年劣化が極めて少ない磁器碍子が用いられることが一般的であった。しかし、磁器碍子は、地震による横揺れや、前記の積雪に伴う電線の振動等(ギャロッピングやスリートジャンプ等)が要因となって、折損する恐れがある。
【0004】
また、絶縁部の全体を磁器碍子により構成すると、相間スペーサの重量が大きくなりこれを取り付けた電線に多くの負担がかかることとなる。このため最近では磁器碍子をポリマー碍子(ノンセラ碍子)に置換し、必要な表面漏洩距離を確保しつつ重量を軽減する工夫がなされている。
【0005】
ただし、このポリマー碍子は、長期間課電状態に置かれると劣化が進行し易いという弱点を持っているため、絶縁部をポリマー碍子により構成した相間スペーサでは、ポリマー碍子部分の絶縁性能が次第に低下し、相間スペーサ本来の機能を発揮できなくなるおそれがあった。この問題に対し、本願出願人は、図4に示すように、棒状の絶縁部の両端に電線を把持するクランプ3を設けた相間スペーサにおいて、絶縁部4を磁器碍子5とポリマー碍子6とにより構成するとともに、漏洩電流によってオフとなるバイパス回路7をポリマー碍子と並列に設ける相間スペーサの技術を開示し、ポリマー碍子6を採用することによって重量の軽減を図りつつ、ポリマー碍子6の劣化を有効に防止し、しかも台風時のような急速汚損時には必要な表面漏洩距離を確保することができるようにした相間スペーサを実現可能としている(特許文献1)。
【0006】
特許文献1に記載の相間スペーサにおいては、通常状態では絶縁部のポリマー碍子6の両端がバイパス回路7により短絡されているため、ポリマー碍子6には電圧が作用せず、磁器碍子5を絶縁体として使用している。一方、台風等による急速汚損時に磁器碍子5の絶縁性能が低下して相間スペーサに漏洩電流が流れ始めると、該漏洩電流がバイパス回路7を構成する形状記憶合金に流れ、該形状記憶合金はジュール熱により次第に加熱されて形状変形を生じ、ポリマー碍子と並列に設けたバイパス回路7がオフになり、この結果、ポリマー碍子6の持つ表面漏洩距離が有効に働き、それまで流れていた漏洩電流を遮断するものである。
【0007】
しかし、特許文献1に記載の相間スペーサにおいても、磁器碍子5の部分が、地震による横揺れや、前記の積雪に伴う電線の振動等(ギャロッピングやスリートジャンプ)が要因となって、折損する恐れの問題は解消されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平6−275160号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は前記問題を解決し、相間スペーサを構成する磁器碍子部分が、地震による横揺れや、前記の積雪に伴う電線の振動等(ギャロッピングやスリートジャンプ)が要因となって、磁器碍子が折損する問題を解消した耐震型相間スペーサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の耐震型相間スペーサは、2本の長幹碍子と長さ調節用の連結パイプとを直列に接続し、その両端に電線を把持するクランプを設けた相間スペーサであって、2本の長幹碍子が磁器碍子とポリマー碍子とからなり、ポリマー碍子の片側に磁器碍子を配置し、他側に連結パイプを配置したことを特徴とするものである。
【0011】
請求項2記載の耐震型相間スペーサは、2本の長幹碍子と長さ調節用の連結パイプとを直列に接続し、その両端に電線を把持するクランプを設けた相間スペーサであって、2本の長幹碍子が磁器碍子とポリマー碍子とからなり、連結パイプの片側に磁器碍子を配置し、他側にポリマー碍子を配置したことを特徴とするものである。
【0012】
請求項3記載の耐震型相間スペーサは、請求項1または請求項2記載の耐震型相間スペーサにおいて、ポリマー碍子の笠間隔(P)と表面漏洩距離(Ld)とがLd/P≦4.3であるポリマー碍子を使用することを特徴とするものである。
【0013】
請求項4記載の耐震型相間スペーサは、66kV送電線用であって、ポリマー碍子の金具間の長さL1は、L1≧633mmを満足する長さであり、磁器碍子の金具間の長さL2は、L2≧292mmを満足する長さであって、L1+L2≦4800mmであることを特徴とするものであり、
本発明のポリマー碍子は汚損湿潤状態において単独で送電線の線間電圧に耐えうる耐電圧特性を有するものであり、磁器碍子は乾燥および降雨状態において単独で送電線の線間電圧に耐えうる耐電圧特性を有するものである。
【0014】
請求項5記載の耐震型相間スペーサは、66kV送電線用であって、ポリマー碍子の金具間の長さL1と、磁器碍子の金具間の長さL2の和(L1+L2)は、電線間隔をL3として、
1690mm≦L1+L2≦L3−700mm
を満足する長さであることを特徴とするものであり、インパルス電圧に耐えうる耐電圧特性を有するものである。
【発明の効果】
【0015】
請求項1の耐震型相間スペーサは、曲げモーメントが最大となる中央部に撓み易いポリマー碍子を配置したので、地震等により相間スペーサに過大な曲げ荷重が加わった場合にはポリマー碍子が変形することによって曲げ荷重を吸収する。このため磁器碍子の負担が軽減され、磁器碍子が破損することがない。なお、長さ調節用の連結パイプによって様々な電線間隔に対応することができる。
【0016】
請求項2の耐震型相間スペーサは、中央部に剛性の大きい連結パイプを配置したので、通常時、電線の振動等により発生する曲げモーメントが、ポリマー碍子に加わることを防止できる。さらに、地震等により相間スペーサに過大な曲げ荷重が加わった場合にも、ポリマー碍子が変形することにより、過大な曲げ荷重を吸収する。このため磁器碍子の負担が軽減され、磁器碍子が破損することがない。
【0017】
請求項3の耐震型相間スペーサは、ポリマー碍子の笠間隔(P)と表面漏洩距離(Ld)とがLd/P≦4.3という条件を満たすポリマー碍子であるので,汚損湿潤状態においても高い耐電圧を保つことができる。
【0018】
請求項4の耐震型相間スペーサによれば、汚損湿潤状態において磁器碍子の耐電圧特性が低下した場合にも、ポリマー碍子の金具間の長さL1が、L1≧633mmの条件を満たすので、ポリマー碍子単独で送電線の線間電圧に耐えうることができ、相間短絡事故を防止できる。また長期間の使用によりポリマー碍子が劣化した場合にも、磁器碍子の金具間の長さL2が、L2≧292mmの条件を満たすので、乾燥および降雨状態において、磁器碍子単独で送電線の線間電圧に耐えうることができ、相間短絡事故を防止できる。また、L1+L2≦4800mmの条件を満たすので、66kV送電線の線間に適用できる。
【0019】
請求項5の耐震型相間スペーサによれば、ポリマー碍子の金具間の長さL1と、磁器碍子の金具間の長さL2の和(L1+L2)が、1690mm≦L1+L2の条件を満たし、66kV送電線の相間スペーサに発生すると想定される一般的な雷インパルス閃絡電圧に耐えることができるので、送電線や鉄塔に落雷したときにも相間短絡事故を防止できる。また、電線間隔がL3のとき、L1+L2≦L3−700mmの条件を満たすため、66kV送電線の線間に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明における実施形態1の相間スペーサの全体構成説明図である。
【図2】図1の相間スペーサに曲げモーメントが働いた状態図である。
【図3】従来の相間スペーサの構造説明図である。
【図4】特許文献1に記載の相間スペーサの構造説明図である。
【図5】本発明における実施形態2の相間スペーサの全体構成説明図である。
【図6】ポリマー碍子の汚損耐電圧特性を示す説明図である。
【図7】ポリマー碍子の笠形状と汚損耐電圧特性を示す説明図である。
【図8】磁器碍子の商用周波注水耐電圧特性を示す説明図である。
【図9】磁器碍子とポリマー碍子の長さの許容範囲を示す説明図である。
【図10】雷インパルス耐電圧特性を示す説明図である。
【図11】ポリマー碍子と磁器碍子の長さの和と電線間隔の関係を示す説明図である。
【図12】相間スペーサの衝撃曲げ試験方法を示す説明図である。
【図13】相間スペーサの衝撃曲げ試験結果を示す説明図である。
【図14】ポリマー碍子の笠間隔(P)と表面漏洩距離(Ld)を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
【0022】
図1には、本発明における実施形態1の相間スペーサの全体構成説明図を示している。本発明の相間スペーサは、2本の長幹碍子2と長さ調節用の連結パイプ1とを直列に接続し、その両端に電線を把持するクランプ3を設けた相間スペーサであり、図1に示すように、該2本の長幹碍子2を、磁器碍子5とポリマー碍子6とから構成し、ポリマー碍子6の片側に磁器碍子5を配置し、他側に連結パイプ1を配置している。
【0023】
本発明の相間スペーサでは、図1に示すように、ポリマー碍子6の配置位置を、相間スペーサの中央位置付近としている。相間スペーサの中央位置では、例えば積雪時のスリートジャンプやギャロッピングにより生じる電線の振動時や、地震による横振れ時に発生する曲げモーメントが最大となる。本発明では、電線の振動時や、地震による横振れ時に発生する曲げモーメントが最大となる中央部に撓み易いポリマー碍子を配置し、図2に示すように、該ポリマー碍子の変形によって曲げ荷重を吸収させることにより、磁器碍子の負担を軽減し、磁器碍子の折損およびそれに伴う公衆災害(磁器碍子の破片や連結パイプが落下し、線路下の家屋や人に衝突する等の事故)を有効に回避可能としている。
【0024】
図5には、本発明における実施形態2の相間スペーサの全体構成説明図を示している。本発明の相間スペーサは、2本の長幹碍子2と長さ調節用の連結パイプ1とを直列に接続し、その両端に電線を把持するクランプ3を設けた相間スペーサであり、図5に示すように、該2本の長幹碍子2を、磁器碍子5とポリマー碍子6とから構成し、連結パイプ1の片側に磁器碍子5を配置し、他側にポリマー碍子6を配置している。
【0025】
相間スペーサを送電線路に適用した場合、強風等による電線の振動により、絶えず相間スペーサの中央位置付近に曲げモーメントが加わっている。本発明の相間スペーサでは、図5に示すように、連結パイプ1の配置位置を、相間スペーサの中央位置付近としている。中央位置付近に剛性の大きい連結パイプを配置したので、電線の振動等により発生する曲げモーメントが、ポリマー碍子に加わることを防止できる。
【0026】
また、連結パイプ1と電線を把持するクランプ3との間に、ポリマー碍子6を配置したので、ポリマー碍子が変形することにより、地震による横揺れや積雪に伴う電線の振動等(ギャロッピングやスリートジャンプ)により発生する異常な曲げ荷重を吸収する。このため磁器碍子の負担が軽減され、磁器碍子が折損することがない。
【0027】
(耐震性の検討)
本発明の耐震型相間スペーサの効果を検証するために、衝撃曲げ試験を実施した。試験装置を図12に示す。鉄塔間(約94m)に約3670mmの間隔で2本の電線を取付け、中央部に相間スペーサを設置した。供試試料は、実施形態1および実施形態2の耐震型スペーサ、ならびに比較のため図3に示す従来の相間スペーサの3種類とした。磁器碍子の全長および胴径はそれぞれ1168mmおよび60mm、ポリマー碍子の全長および胴径は1168mmおよび24mm、連結パイプの全長および胴径は1160mmおよび60mmとした。試験手順は振子式衝撃曲げ試験装置の錘を持ち上げ、落下させることにより試料に衝撃曲げ荷重を加えることとした。なお、試料に衝撃曲げ荷重が加わった際の磁器碍子に発生する歪を、歪ゲージで測定する。
【0028】
図13に各相間スペーサの磁器碍子に発生した歪を示す。実施形態1および実施形態2の耐震型相間スペーサの磁器碍子に発生する歪は、同一エネルギーにおける従来の相間スペーサの磁器碍子よりも小さく、エネルギーの増加に対する発生歪の増加の割合も、従来の相間スペーサに比べて小さいことを確認した。また、従来の相間スペーサでは点Aで、磁器碍子が折損に至ったのに対し、実施形態1および実施形態2の耐震型スペーサでは、磁器碍子に折損は生じなかった。以上より本発明の耐震型スペーサにより磁器碍子に発生する歪を抑制し、磁器碍子の折損を防止できることを確認した。
【0029】
次に、本発明の実施形態3について説明する。図14にポリマー碍子の笠間隔(P)と表面漏洩距離(Ld)の説明図を示す。矢印で示した拡大断面図において,笠と笠の間の長手方向の距離がPで,笠形状の沿った長さがLdである。図7はポリマー碍子の笠間隔(P)あたりの表面漏洩距離(Ld)と、汚損耐電圧との関係を示したものである。なお、Ld/P=4.3の汚損耐電圧を100とした。Ld/Pが大きくなると、汚損耐電圧は増加していくが、Ld/Pが4.3以上になると、笠の出っ張りが大きくなりすぎるため、逆に低下してしまう。よって、Ld/P≦4.3のポリマー碍子が適切である。
【0030】
本発明では、2本の長幹碍子2を、磁器碍子5とポリマー碍子6とから構成しているため、汚損湿潤状態においてポリマー碍子6に分担電圧が集中した場合にも、ポリマー碍子によって送電線の線間電圧に耐えうることができる。なお、本発明では、通常時、ポリマー碍子6は課電されているため、ポリマー碍子が劣化するリスクもあるが、ポリマー碍子6が劣化した場合には、磁器碍子5により送電線の線間電圧に耐えることができる構成となっている。
【0031】
次に、本発明の相間スペーサを66kV送電線に適用した実施形態4について説明する。
図6はポリマー碍子6の汚損耐電圧(ポリマー碍子が、塩分付着密度0.5mg/cm2の汚損湿潤時に耐えうる電圧)特性を示したものである。ポリマー碍子6の金具間の長さ(以下、ポリマー碍子の長さと記述)L1と、ポリマー碍子の汚損湿潤時の耐電圧V1とは、図6に示すとおり比例関係(直線OA)にある。66kV送電線の最高電圧は69kVと規定されているので、ポリマー碍子6の長さL1を、V1≧69kVを満足する長さとした(図6において許容範囲6として示される)ので、この実施形態4のポリマー碍子6は、汚損湿潤状態において単独で送電線の線間電圧に耐えうることができる。
【0032】
塩分付着密度が0.5mg/cm2、送電線の最高電圧が69kVの場合、「電気協同研究 第35巻第3号」により、ポリマー碍子6に必要な表面漏洩距離(ポリマー碍子の笠形状に沿った長さ)は2720mmと決められる。Ld/P≦4.3のポリマー碍子を使用することとした場合、ポリマー碍子6の長さL1の最小値は下式より633mmとなる。
ポリマー碍子6の長さL1の最小値=2720mm/4.3=633mm
【0033】
図8は磁器碍子5の商用周波注水耐電圧(磁器碍子が降雨時に耐えうる電圧)特性を示したものである。磁器碍子5の金具間の長さ(以下、磁器碍子の長さと記述)L2と、磁器碍子の商用周波注水耐電圧V2とは、図8に示すとおり比例関係(直線OB)にある。66kV送電線に要求される商用周波注水耐電圧は最高電圧69kVと規定されるので、磁器碍子5の長さL2を、V2≧69kVを満足する長さとした(図8において許容範囲8として示される)ので、この実施形態3の磁器碍子5は、単独で送電線の線間電圧に耐えうることができる。なお、商用周波注水耐電圧が69kVの場合、「架空送電線路の絶縁設計要綱」によれば、磁器碍子5の長さL2の最小値は292mmと決められる。
【0034】
66kV送電線の場合、電線間隔L3は2500〜5500mmである。ポリマー碍子6の金具の長さ、磁器碍子5の金具の長さ、およびクランプの長さの和は500mmであり、連結パイプの最小長さは200mmなので、ポリマー碍子の長さL1および磁器碍子の長さL2の最大値は4800mm(=5500mm−500mm−200mm)となる。図9にポリマー碍子6の長さL1と磁器碍子5の長さL2との関係を示す。
【0035】
この実施形態4の相間スペーサは、図6および図8の許容範囲を同時に満足するものである。これらの特性を同時に満足するポリマー碍子6の長さL1および磁器碍子の長さL2は、図9に示す許容範囲9として規定される。許容範囲9はL1≧633mm,L2≧292mm,L1+L2≦4800mmとあらわされる。
【0036】
次に、相間スペーサの実施形態5について説明する。図10はポリマー碍子6の長さL1と、磁器碍子5の長さL2の和と、雷インパルス閃絡電圧特性を示したものであり、図10に示すとおり比例関係(直線OC)にある。
【0037】
66kV送電線用相間スペーサに要求される雷インパルス閃絡電圧は、「架空送電線路の絶縁設計要綱」および日本碍子社著「送電線用相間スペーサ」によれば、
0.55×碍子のホーン間隔+80+1.88×径間長
で示される。66kV送電線の場合、一般に碍子のホーン間隔は661mm、径間長は300mなので、雷インパルス閃絡電圧は1008kVとなる。
【0038】
「架空送電線路の絶縁設計要綱」によれば、相間スペーサの雷インパルス閃絡電圧は、ポリマー碍子6の長さと磁器碍子5の長さの和を(L1+L2)として、
0.55×(L1+L2)+80
と示される。実施形態4の相間スペーサは、ポリマー碍子6の長さと磁器碍子5の長さの和(L1+L2)に関し、
0.55×(L1+L2)+80≧1008
(図10において許容範囲10として示される)。上式よりL1+L2≧1690mmとなる。
【0039】
図11はポリマー碍子6の長さと、磁器碍子5の長さの和(L1+L2)と、電線間隔L3との関係を示したものである。ポリマー碍子6の金具の長さ、磁器碍子5の金具の長さ、およびクランプの長さの和は500mmであり、連結パイプの最小の長さは200mmなので、相間スペーサが電線間に取付けられるためには、
L1+L2+500+200=L1+L2+700≦L3
の関係が成立する必要がある。該関係が成立するのは図11において許容範囲11として示される部分である。
したがって、L1、L2とL3との関係は、
1690mm≦L1+L2≦L3−700mm
である。
【符号の説明】
【0040】
1 連結パイプ
2 長幹碍子
3 クランプ
4 絶縁部
5 磁器碍子
6 ポリマー碍子
7 バイパス回路
【特許請求の範囲】
【請求項1】
2本の長幹碍子と長さ調節用の連結パイプとを直列に接続し、その両端に電線を把持するクランプを設けた相間スペーサであって、
2本の長幹碍子が磁器碍子とポリマー碍子とからなり、
ポリマー碍子の片側に磁器碍子を配置し、他側に連結パイプを配置したことを特徴とする耐震型相間スペーサ。
【請求項2】
2本の長幹碍子と長さ調節用の連結パイプとを直列に接続し、その両端に電線を把持するクランプを設けた相間スペーサであって、
2本の長幹碍子が磁器碍子とポリマー碍子とからなり、
連結パイプの片側に磁器碍子を配置し、他側にポリマー碍子を配置したことを特徴とする耐震型相間スペーサ。
【請求項3】
ポリマー碍子の笠間隔(P)と表面漏洩距離(Ld)とがLd/P≦4.3であるポリマー碍子を使用することを特徴とする請求項1または請求項2記載の耐震型相間スペーサ。
【請求項4】
ポリマー碍子の金具間の長さL1は、L1≧633mmを満足する長さであり、
磁器碍子の金具間の長さL2は、L2≧292mmを満足する長さであって、
L1+L2≦4800mmであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の66kV送電線用耐震型相間スペーサ。
【請求項5】
ポリマー碍子の金具間の長さL1と、磁器碍子の金具間の長さL2の和(L1+L2)は、電線間隔をL3として、
1690mm≦L1+L2≦L3−700mm
を満足する長さであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載の66kV送電線用耐震型相間スペーサ。
【請求項1】
2本の長幹碍子と長さ調節用の連結パイプとを直列に接続し、その両端に電線を把持するクランプを設けた相間スペーサであって、
2本の長幹碍子が磁器碍子とポリマー碍子とからなり、
ポリマー碍子の片側に磁器碍子を配置し、他側に連結パイプを配置したことを特徴とする耐震型相間スペーサ。
【請求項2】
2本の長幹碍子と長さ調節用の連結パイプとを直列に接続し、その両端に電線を把持するクランプを設けた相間スペーサであって、
2本の長幹碍子が磁器碍子とポリマー碍子とからなり、
連結パイプの片側に磁器碍子を配置し、他側にポリマー碍子を配置したことを特徴とする耐震型相間スペーサ。
【請求項3】
ポリマー碍子の笠間隔(P)と表面漏洩距離(Ld)とがLd/P≦4.3であるポリマー碍子を使用することを特徴とする請求項1または請求項2記載の耐震型相間スペーサ。
【請求項4】
ポリマー碍子の金具間の長さL1は、L1≧633mmを満足する長さであり、
磁器碍子の金具間の長さL2は、L2≧292mmを満足する長さであって、
L1+L2≦4800mmであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の66kV送電線用耐震型相間スペーサ。
【請求項5】
ポリマー碍子の金具間の長さL1と、磁器碍子の金具間の長さL2の和(L1+L2)は、電線間隔をL3として、
1690mm≦L1+L2≦L3−700mm
を満足する長さであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載の66kV送電線用耐震型相間スペーサ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図7】
【図13】
【図6】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図7】
【図13】
【図6】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図14】
【公開番号】特開2012−85466(P2012−85466A)
【公開日】平成24年4月26日(2012.4.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−230584(P2010−230584)
【出願日】平成22年10月13日(2010.10.13)
【出願人】(000004064)日本碍子株式会社 (2,325)
【出願人】(000222037)東北電力株式会社 (228)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年4月26日(2012.4.26)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年10月13日(2010.10.13)
【出願人】(000004064)日本碍子株式会社 (2,325)
【出願人】(000222037)東北電力株式会社 (228)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]