JP2002051440A - 管路気中送電線路の伸縮吸収構造及び伸縮吸収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洞道など布設スペースが小さく、曲がり部を
有する線路でも適用でき、かつ固定架台やベローズなど
を節約することができる管路気中送電線路の伸縮吸収構
造と吸収方法を提供する。 【解決手段】 鈍角曲がり部11、12を有する管路気中送
電線路と、曲がり部11、12に近接して線路の下流側に設
置される移動変角ユニット14、15と、曲がり部の上流側
と移動変角ユニット14、15の下流側とに配置されて線路
を支持するスライド架台とを具える。この移動変角ユニ
ット14、15は、複数個の屈曲部材（ベローズ14A,14B、1
5A,15B）を連結して構成される。スライド架台は、線路
が軸方向へ移動することを許容すると共に線路が軸方向
と直交する方向へ移動することを規制する。各曲がり部
11、12の上下流に位置する直線区間の伸縮量の一部を線
路の下流側に集約することができ、集約した伸縮量を一
括して固定変角ユニット16の屈曲により吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管路気中送電線路の
伸縮を吸収する構造および方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】送電線の一種として、管路気中送電線
（以下GIL(Gas Insulated Transmission Line）とい
う）が知られている。

【０００３】GILは一般にアルミ合金等の金属製パイプ
による導体管をシース管の内部に収納した2重構造であ
る。導体管はエポキシ樹脂等のスペーサを一定間隔で配
置してシース管内に保持される。導体管とシース管との
間には高圧力の絶縁ガス（SF ₆など）を充填して電気絶
縁を保つ。そして、GILの布設は、一定間隔に設けた複
数の架台で支持することにより行われる。

【０００４】このようなGILは通常の電力ケーブルに比
べて、1本で通電できる電流、すなわち許容電流が大き
いことが特徴の一つであり、大容量送電線として通常の
油絶縁ケーブルやプラスチック絶縁ケーブルと並んで用
いられる。

【０００５】これらのケーブルは、通電に伴う熱伸縮や
地震などの外的作用による伸縮を、ケーブル自体が蛇行
することで吸収することができ、格別の伸縮吸収構造を
用いなくても良い。これに対して、GILはパイプで構成
されているため、適切な伸縮吸収機構を設ける必要があ
る。GILを各架台で完全に大地に対して不動に固定した
り、全く固定せずに自由に架台上をスライドできるよう
にすれば、シース管・導体管の許容応力を越えて座屈し
たり、あるいは線路の曲がり部などで局部的に力が集中
して破壊する場合があるからである。

【０００６】GILの伸縮吸収構造としては、線路レイア
ウトや布設スペースに応じて、次のいずれかが採られて
いる。

【０００７】（1）ベローズ伸縮構造→図5A：GIL50をス
ライドさせずに完全に固定する固定架台を一定間隔で設
ける。固定架台61と次の固定架台62に挟まれた区間のシ
ース管にはベローズ70を設け、その区間内のGIL50の伸
縮をベローズ70の伸縮により吸収する。両固定架台61、
62の間には一定間隔でスライド架台63を設ける。

【０００８】（2）線形変形構造→図5B：固定架台61、6
2で挟まれたGILにステップ状の曲がり部を設ける。固定
架台61、62に挟まれた実線線形51が伸びた場合、線路が
破線線形52に変形することで伸縮を吸収する。

【０００９】（3）固定変角ユニット構造→図5C：直線
区間53の端部に直角曲がり部を有する線路形態におい
て、曲がり部の近傍に変角ユニット80を設ける。変角ユ
ニット80は2個のベローズ81、82を連結した構造であ
り、各ベローズ81、82は長さ方向には伸縮しないように
押さえ金具83で固定されている。直線区間53が伸びた場
合、変角ユニット80の一端は固定架台62で固定されてい
るために、変角ユニットのベローズ81、82が破線で示す
ように角度を変えることによって伸びを吸収する。この
構成では、ベローズ82が線路軸方向に移動することはで
きない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の各構造
には次のような問題があった。ベローズ伸縮構造（1）
は、吸収可能な伸縮長がべローズの伸縮範囲で決まる。
一般に1個のベローズが吸収できるのは、数十m程度の直
線区間の伸縮長にすぎない。例えば、1kmの長さのGILで
は数十個のベローズおよびそれを区切る固定架台が必要
となり、部品および建設コストの増大が避けられない。

【００１１】線形変形構造（2）は、特殊な部品を要せ
ず最も安価な方法である。ただし、シース管自体の許容
応力値以下で使用する必要があり、あまり大きな変形は
許容できない。このため適用できるのは直角あるいは直
角に近い曲がりを有し、かつ直線部分の長いレイアウト
(布設線形)に限られる。そのため、変電所構内など地上
の広いスペースに布設するGILには適用できるが、洞道
など狭いスペース内のGILに適用することは困難であ
る。もちろん、直線区間のみからなるGILや鈍角の曲が
り部しかないGILには適用できない。

【００１２】固定変角ユニット構造（3）は、直線区間
の端部に固定可能な直角曲がり部が存在する場合にのみ
適用可能な特殊構造である。そのため、直線区間のみや
鈍角曲がりを有するようなGILには適用することができ
ない。

【００１３】従って、本発明の主目的は、布設スペース
が小さく、鈍角曲がり部を有する線路に適用でき、かつ
固定架台やベローズなどを節約することができる管路気
中送電線路の伸縮吸収構造と吸収方法を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、鈍角曲がり部
を有する管路気中送電線路に、線路軸方向にスライド自
在の変角ユニットを用いることで上記の目的を達成す
る。

【００１５】すなわち、本発明伸縮構造は、鈍角曲がり
部を有する管路気中送電線路と、この曲がり部に近接し
て線路の下流側に設置される移動変角ユニットと、前記
曲がり部の上流側と移動変角ユニットの下流側とに配置
されて線路を支持するスライド架台とを具える。この移
動変角ユニットは、複数個の屈曲部材を連結して構成さ
れる。そして、スライド架台は、線路が軸方向へ移動す
ることを許容すると共に線路が軸方向と直交する方向へ
移動することを規制するように構成されることを特徴と
する。

【００１６】この構造において、鈍角曲がり部とは、線
路の屈曲部における内角が鈍角である線路部分を言う。
移動変角ユニットに用いる屈曲部材は２つ以上あれば特
に限定されない。屈曲部材は鈍角曲がり部に過度の応力
をかけることなく線路の角度を可変できるものであれば
良く、例えばGILのシース管にはベローズが、導体管に
は変角導体が望ましい。

【００１７】各ベローズには、押さえ金具を設ける。線
路の角度は変えられるがベローズが軸方向に伸縮しない
ようにするためである。押さえ金具の具体例としては、
ベローズ両端部の線路の各々に連結板を固定し、この連
結板同士をベローズの中央部にて重複させ、重複個所を
軸で貫通して連結すれば良い。連結板はベローズの屈曲
動作範囲を含む平面と平行に配置する。ベローズが屈曲
すると、連結板同士が軸を中心としてリンク状に動作す
ることで線路の変角を許容する。

【００１８】変角導体の具体例としては、突き合せた導
体端部同士を角度が変えられる接触子で連結したり、屈
曲自在の可撓導体で連結したりすることが挙げられる。

【００１９】このように、変角ユニット自体を特定方向
への移動式とすることで、鈍角曲がり部上流の直線区間
の伸縮を曲がり部下流に設けた変角ユニットのスライド
で順次線路の下流側に移行することができる。そのと
き、鈍角曲がり部上流の直線区間の伸縮により、移動変
角ユニットのベローズのうち、鈍角曲がり部に近い屈曲
部材は、線路全体を含む平面内において移動する。ま
た、鈍角曲がり部から遠方の屈曲部材は、鈍角曲がり部
よりも下流側線路の軸方向にのみスライドする。そのた
め、複数の曲がりを有する線路であっても各曲がり部の
上下流に位置する直線区間の伸縮量の一部を線路の下流
側に集約することができ、集約した合計伸縮量を一括し
て吸収する構造を採ることができる。つまり、曲がり部
の上下流に位置する直線区間はGILの軸方向へのスライ
ドを許容するスライド架台で支持すれば良く、固定架台
を用いる必要がない。

【００２０】上記の移動変角ユニットを用いて、集約さ
れた伸縮量を一括して吸収する線路構造としては、次の
構成が挙げられる。

【００２１】第一固定架台と、少なくとも一個所の鈍角
曲がり部と、直角曲がり部と、第二固定架台とを順次具
える管路気中送電線路である。各鈍角曲がり部に近接す
る第二固定架台側には移動変角ユニットを設ける。そし
て、直角曲がり部と第二固定架台との間には固定変角ユ
ニットを設ける。

【００２２】ここで、移動変角ユニットは前述した構成
と同一である。固定変角ユニットは図5Cに示したものと
同一構成である。すなわち、固定変角ユニットは複数個
の屈曲部材（例えばベローズ）を連結して構成されてい
る。この屈曲部材のうち、固定架台に近い屈曲部材が全
方向への移動を規制されている。鈍角曲がり部の数は一
つであっても複数であっても構わない。

【００２３】この構成では、第一固定架台から直角曲が
り部までの伸縮量のうち、移動変角ユニットの屈曲で吸
収されなかった伸縮量は、固定変角ユニットの屈曲によ
り一括して吸収する。固定変角ユニットの屈曲部材の間
隔を調整することで大きな伸縮量も容易に吸収すること
ができる。

【００２４】固定架台は本発明適用区間の両端部、つま
り第一固定架台と第二固定架台の２箇所にあれば良く、
その中間は全てスライド架台で支持し、固定架台を用い
る必要がない。従来のベローズ伸縮構造（図５A）では
多数の固定架台とそれに対応するベローズが必要とされ
たが、本発明伸縮吸収構造では、これらの数を大幅に節
約することができる。

【００２５】以上の伸縮吸収構造では、布設スペースに
制約の大きい洞道内や鈍角の曲がり部を有する線路にも
十分適用することができる。

【００２６】一方、本発明伸縮吸収方法は次の構成を特
徴とする。第一固定端と、少なくとも一個所の鈍角曲が
り部と、直角曲がり部と、第二固定端とを順次具える管
路気中送電線路の伸縮吸収方法である。第一固定端から
直角曲がり部までの線路における伸縮の少なくとも一部
を直角曲がり部に集約し、この集約された伸縮を直角曲
がり部に近接する線路を複数個所にて屈曲することで一
括して吸収する。

【００２７】直角曲がり部への伸縮の集約は、第一固定
端から直角曲がり部までの間における線路の軸方向への
移動を規制せず、かつ各鈍角曲がり部から第一固定端側
における直線線路区間の伸縮を、各鈍角曲がり部に近接
する線路を複数個所にて屈曲させることで順次第二固定
端側に送り出すことにより行えば良い。

【００２８】本発明伸縮吸収構造・吸収方法は、特に鈍
角の曲がり部を有する洞道にGILを布設する際に有効で
ある。このような洞道は、大部分が直線だが途中に鈍角
曲がり部があり、かつ洞道内スペースは極めて限られて
いるため、従来の伸縮構造では、ベローズ伸縮構造（図
5A）しか適用することができなかったからである。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１（A）は本発明吸収構造を用いたGIL線路の正
面図、（B）は同平面図である。

【００３０】この線路は、図1(B)の左端が第一固定架台
10（第一固定端）で、途中に第一鈍角曲がり部11と第二
鈍角曲がり部12とを具え、右端がほぼ90°上方に屈曲さ
れて直角曲がり部13となっている。直角曲がり部13から
立ち上げられた後、線路は第二固定架台17（第二固定
端）を経て水平方向に屈曲されてから終端に至る（図1
A)。第一固定架台10から直角曲がり部13までのGILは所
定間隔でスライド架台（図示せず）に支持され、線路軸
方向の移動が許容されている。この区間の寸法や角度は
次の通りである。以下の説明で、第一固定架台10側を上
流、第二固定架台17側を下流とする。

【００３１】 第一鈍角曲がり部11の角度θ1：30° 第二鈍角曲がり部12の曲げ角θ2：20° 第一固定架台10から第一鈍角曲がり部11までの距離（区
間）：500m 第一鈍角曲がり部11から第二鈍角曲がり部12までの距離
（区間）：800m 第二鈍角曲がり部12から直角曲がり部13までの距離（区
間）：500m 直角曲がり部13から立ち上げられる距離：20m

【００３２】この第一固定架台10から第二固定架台17ま
での線路区間において、第一鈍角曲がり部11に近接する
下流側と、第二鈍角曲がり部12に近接する下流側に移動
変角ユニット14、15を設け、直角曲がり部13と第二固定
架台17との間に固定変角ユニット16を設ける（図1A）。

【００３３】各変角ユニット14〜16の構造は、図5Cに示
したものと基本的に共通する。すなわち、２つのベロー
ズを直列に連結した構造である。各ベローズ14A、15A、
16A、14B、15B、16Bには、屈曲は許容するが伸縮を規制
する押さえ金具（図示せず）が設けられている。鈍角曲
がり部11、12の上流側直近の架台および移動変角ユニッ
ト14、15の下流側直近の架台は、いずれも線路軸方向へ
の移動を許容すると共に、線路軸方向と直行する方向へ
の移動を規制するスライド架台20、21（図2）で構成さ
れている。これに対し、固定変角ユニット16の下流側直
近の架台は、第二ベローズ16Bの移動を規制する固定架
台17で構成されている点が異なっている。

【００３４】この相違により、移動変角ユニット14、15
は各鈍角曲がり部11、12から遠方のベローズ14B、15Bが
線路軸方向にスライドするのに対し、固定変角ユニット
では対応するベローズ16Bが線路軸方向にスライドする
ことができない。従って、区間の伸縮量の一部は移動
変角ユニット14の屈曲により吸収され、区間の伸縮量
の一部は移動変角ユニット15の屈曲により吸収される。
そして、移動変角ユニット14、15がそれぞれ区間、区
間の伸縮量の残部を線路の下流側に移行させる。

【００３５】これにより、第一固定架台10から直角曲が
り部13までの伸縮量のうち、移動変角ユニット14、15の
屈曲で吸収されなかった部分は、直角曲がり部13に集約
させることができる。集約された伸縮量は、固定変角ユ
ニット16が屈曲することで吸収される。

【００３６】この線路において、実際に集約された伸縮
量の吸収が可能かどうか試算を行った。

【００３７】固定架台10から移動変角ユニット14までの
区間を例に、移動変角ユニットの変形状態を図2に示
す。左端が第一固定架台10であり、鈍角曲がり部11の上
流とベローズ14Bの下流にはスライド架台20、21が配置
されている。スライド架台20、21は、線路が軸方向へ移
動することを許容すると共に線路が軸方向と直交する方
向へ移動することを規制するように構成されている。第
一固定架台10から鈍角曲がり部11までの直線区間に伸び
ｄ1（m）が生じると、移動変角ユニット14は破線のよう
に屈曲してベローズ14Bが下流に移動量ｘ1だけスライド
する。

【００３８】図3を用いて、この移動量ｘ1（m）を求め
る。図2と図3の各部の対応関係は次の通りである。

【００３９】 図２：変形前のベローズ14A（実線）→図３：S 図２：変形後のベローズ14A（破線）→図３：T 図２：変形前のベローズ14B（実線）→図３：U 図２：変形後のベローズ14B（破線）→図３：V

【００４０】ベローズ14A、14Bの間隔をAとすると、伸
びｄ1と移動量ｘ1は次の式で表される。 A²＝（d1sinθ）²＋B² ただしB＝（A＋ｘ1）−d1cosθ 従って、ｘ1＝（A²−（d1sinθ）²）^1/2−A＋d1cosθ…
式1 となる。

【００４１】伸びｄ1を求める。GILの布設環境における
シース管の温度変化を0〜80℃とし、シース温度変化が
中央点を基準に起こるとすると温度変化幅ΔTは40℃と
なる。GILのシース管材料であるアルミニウムの線膨張
係数は2.3×10^-5（/K）で、区間長の長さは500mであ
るから、ｄ1＝500×2.3×10^-5×±40＝0.460mとなる。

【００４２】移動変角ユニット14、15におけるベローズ
の間隔は、d1と使用するベローズの許容曲げ角度から設
計すれば良く、ここでは従来の固定変角ユニットで一般
的な4mとする。

【００４３】A＝4m、d1＝0.460m、θ＝30°を式１に代
入すると、移動量ｘ1は約0.392となる。同様に区間に
ついても伸びd2およびベローズ15Bの移動量x2を求め
る。

【００４４】区間は、直角曲がり部13の直後に固定変
角ユニット16が設けられているため、ベローズ16Bの移
動量と言う概念は存在せず、区間の伸びd3がそのまま
移動量ｘ3ということになる。

【００４５】以上を整理すると表１のようになる。従っ
て、区間〜の移動量d1〜d3を累積すると、合計移動
量xTは1.536mとなる。

【００４６】

【表１】

【００４７】この合計移動量を固定変角ユニットの屈曲
により吸収できればよい。そこで、合計移動量を吸収す
るには固定変角ユニットのベローズ16A、16Bの間隔A3を
いくらにすれば良いかを図4に基づいて試算した。

【００４８】この場合xT≦B（B＝A3sinθmax）であれ
ば、合計移動量xTの吸収ができることになる。ベローズ
の最大許容変角θmaxを10°の場合と15°の場合のそれ
ぞれについてA3を求めると各々8.9m、6.0mとなり、実用
的なサイズで合計移動量の吸収のできることが確認でき
た。

【００４９】仮に、図1の線路の伸縮をベローズ伸縮構
造（図5A）で吸収しようとすれば、過去のGIL線路に実
績のある区間長として56m（14m/ユニット×4）のGILを
１区間とすると、34区間必要となり、各区間ごとに固定
架台とベローズが必要になる。それに対して、本発明伸
縮構造では、固定架台は両端部の２箇所でよく、他の架
台は全てスライド架台で良い。ベローズの数は一つの曲
がり部について2つであり、合計6つしか用いる必要がな
い。

【００５０】さらに、本発明で用いるベローズは、図5A
に示す吸収構造で用いた伸縮用ベローズとは異なり、長
手方向に伸縮する必要がない変角用ベローズで済むた
め、ベローズ自体も簡単な構成とできる。通常、伸縮用
ベローズでは蛇腹を構成する山の数が10くらい必要であ
るが、変角用ベローズでは山の数は半分程度で十分であ
る。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明伸縮構造・
伸縮吸収方法によれば、次の効果を奏することができ
る。固定架台やベローズの数を飛躍的に少なくすること
ができ、GILの建設コスト（材料費＋工事費）を大幅に
削減することができる。線路の途中に鈍角曲がり部を有
する布設線形に効果がある。洞道など、布設スペースの
限られる場合にも十分利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】（A）は本発明吸収構造を用いたGIL線路の正面
図、（B）は同平面図である。

【図２】移動変角ユニットの屈曲状態を示す説明図であ
る。

【図３】移動変角ユニットの移動量の求め方を示す説明
図である。

【図４】固定変角ユニットの屈曲状態を示す説明図であ
る。

【図５】従来の伸縮吸収構造を示し、（A）はベローズ
伸縮構造、（B）は線形変形構造、(C)は固定変角ユニッ
ト構造の説明図である。

【符号の説明】

10 第一固定架台 11 第一鈍角曲がり部 12 第二鈍角曲がり部 13 直角曲がり部 14、15 移動変角ユニット 14A、14B、15A、15B、16A、16B ベローズ 16 固定変角ユニット 17 第二固定架台 20、21 スライド架台 50 GIL 51 実線線形 52 破線線形 53 直線区間 61、62 固定架台 63 スライド架台 70 ベローズ 80 変角ユニット 81、82 ベローズ 83 押さえ金具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000006013 三菱電機株式会社 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 (72)発明者 二島 英明 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 松井 俊道 愛知県名古屋市熱田区横田二丁目３番24号 中部電力株式会社中央送変電建設所内 (72)発明者 玉田 勉 愛知県名古屋市熱田区横田二丁目３番24号 中部電力株式会社中央送変電建設所内 (72)発明者 山口 泰朗 東京都千代田区丸の内二丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 森 剛 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5G017 FF05 5G365 DJ08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 鈍角曲がり部を有する管路気中送電線路
   と、 この曲がり部に近接して線路の下流側に設置される移動
   変角ユニットと、 前記曲がり部の上流側と移動変角ユニットの下流側とに
   配置されて線路を支持するスライド架台とを具え、 前記移動変角ユニットは、複数個の屈曲部材を連結して
   構成され、 前記スライド架台は、線路が軸方向へ移動することを許
   容すると共に線路が軸方向と直交する方向へ移動するこ
   とを規制するように構成されることを特徴とする管路気
   中送電線路の伸縮吸収構造。
2. 【請求項2】 第一固定架台と、少なくとも一個所の鈍
   角曲がり部と、直角曲がり部と、第二固定架台とを順次
   具える管路気中送電線路と、 前記各鈍角曲がり部に近接して線路の第二固定架台側に
   設置される移動変角ユニットと、 前記鈍角曲がり部の第一固定架台側と移動変角ユニット
   の第二固定架台側とに配置されて線路を支持するスライ
   ド架台と、 前記直角曲がり部と第二固定架台との間に設置される固
   定変角ユニットとを具え、 前記移動変角ユニットおよび固定変角ユニットは、複数
   個の屈曲部材を連結して構成され、 前記スライド架台は、線路が軸方向へ移動することを許
   容すると共に軸方向と直交する方向へ移動することを規
   制するように構成され、 前記固定架台は、線路が軸方向へ移動することを規制し
   て線路を支持するように構成されることを特徴とする管
   路気中送電線路の伸縮吸収構造。
3. 【請求項3】 第一固定端と、少なくとも一個所の鈍角
   曲がり部と、直角曲がり部と、第二固定端とを順次具え
   る管路気中送電線路の伸縮吸収方法であって、 第一固定端から直角曲がり部までの間における線路の軸
   方向への移動を規制せず、かつ各鈍角曲がり部から第一
   固定端側における直線線路区間の伸縮を、各鈍角曲がり
   部に近接する第二固定端側の線路を複数個所で屈曲させ
   ることにより順次第二固定端側に送り出して第一固定端
   から直角曲がり部までの線路における伸縮の少なくとも
   一部を直角曲がり部に集約し、 この集約された伸縮を、直角曲がり部に近接する第二固
   定端側の線路を複数個所で屈曲することにより一括して
   吸収することを特徴とする管路気中送電線路の伸縮吸収
   方法。