JP2012175813A - Catenary electric wire protection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力の架空送電線などをちょう架するちょう架給電線保護装置に係り、特にちょう架給電線の支持部において、過大な曲げ応力による損傷・断線を防止するためのちょう架給電線保護装置に関するものである。なお、ここで、ちょう架給電線とは給電のために支持部材によって吊り下げられた状態にある給電線をいい、メッセンジャワイヤとしてのちょう架線を意味するものではない。 The present invention relates to a power supply line protection device for mounting an electric power transmission line and the like, and in particular, a power supply line for preventing damage or disconnection due to excessive bending stress in a support part of the power supply line. The present invention relates to a protective device. Here, the power supply line is a power supply line that is suspended by a support member for power supply, and does not mean a power supply line as a messenger wire.
従来、ちょう架給電線は支持部材に1点で支持するようにしていた(下記特許文献1,2参照)。
Conventionally, the power supply line is supported at one point on the support member (see
しかしながら、従来のちょう架給電線保護装置では、地震時や強風時にちょう架給電線が振動することにより、ちょう架給電線の支持部において曲げ応力が過大になり、ちょう架給電線が損傷・断線するなどの問題があった。
また、地震時や強風時、列車通過時の振動によって、ちょう架給電線の支持部において振動疲労が蓄積し、ちょう架給電線の損傷・断線などによりちょう架給電線の寿命が短くなるといった問題があった。
However, in the conventional power supply line protection device, the vibration of the power supply line vibrates during an earthquake or strong wind, resulting in excessive bending stress at the support part of the power supply line, causing damage or disconnection of the power supply line. There was a problem such as.
In addition, vibration fatigue accumulates in the support section of the power supply line due to vibration during earthquakes, strong winds, and passing trains, and the life of the power supply line is shortened due to damage or disconnection of the power supply line. was there.
本発明は、上記状況に鑑みて、ちょう架給電線の支持部における曲げ応力を低減させることができるちょう架給電線保護装置を提供することを目的とする。 In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a power feeder protection device that can reduce bending stress in a support portion of the power feeder.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕ちょう架給電線保護装置において、ちょう架給電線の支持点から所定距離の範囲のみに前記ちょう架給電線の外層として剛性の高いラインガードを巻き付けて、前記支持点から所定距離の範囲の曲げ剛性を増加させることにより、前記ちょう架給電線自体に生じる曲げ応力を低減することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In the power supply line protection device, a rigid line guard is wound as an outer layer of the power supply line only within a predetermined distance from the support point of the power supply line, and a range within a predetermined distance from the support point. By increasing the bending rigidity of the cable, the bending stress generated in the platform feeder line itself is reduced.
〔2〕上記〔1〕記載のちょう架給電線保護装置において、前記ちょう架給電線は硬アルミニウムより線であり、前記ラインガードはアルミニウム覆鋼線からなる素線を複数本撚って前記ちょう架給電線に巻き付けたものであることを特徴とする。
〔3〕上記〔2〕記載のちょう架給電線保護装置において、前記ラインガードの曲げ剛性が、前記ちょう架給電線の曲げ剛性と張力に応じて算出される値となるように、前記アルミニウム覆鋼線の素線の径および本数を設定することを特徴とする。
[2] In the overhead feeder protection device according to [1], the overhead feeder is a hard aluminum strand, and the line guard is formed by twisting a plurality of strands made of aluminum-covered steel wire. It is characterized by being wound around an overhead feed line.
[3] In the overhead power supply line protection device according to [2], the aluminum cover is configured so that the bending rigidity of the line guard is a value calculated according to the bending rigidity and tension of the overhead power supply line. The diameter and the number of strands of steel wire are set.
〔4〕上記〔3〕記載のちょう架給電線保護装置において、前記ちょう架給電線に前記ラインガードを巻き付けた時の曲げ剛性が、前記ちょう架給電線自体の曲げ剛性の7倍強となるようにすることを特徴とする。
〔5〕上記〔4〕記載のちょう架給電線保護装置において、前記支持点からの所定距離が2mであることを特徴とする。
[4] In the power supply line protection device according to [3], the bending rigidity when the line guard is wound around the power supply line is more than seven times the bending rigidity of the power supply line itself. It is characterized by doing so.
[5] The overhead feeder protection device according to [4], wherein the predetermined distance from the support point is 2 m.
〔6〕上記〔2〕記載のちょう架給電線保護装置において、前記ラインガードの厚さが2mm〜8mmであることを特徴とする。 [6] The overhead feed line protection device according to [2], wherein the line guard has a thickness of 2 mm to 8 mm.
本発明によれば、地震時や強風時におけるちょう架給電線の曲げ応力を低減して、ちょう架給電線の損傷・断線などを防止することにより、停電を回避し、電気鉄道の安全性・安定性の向上を図ることができる。
また、地震時や強風時、列車通過時の振動によるちょう架給電線の振動疲労を軽減し、設備の長寿命化を図ることにより、保全の効率化、設備の信頼性の向上を図ることができる。
According to the present invention, it is possible to reduce the bending stress of the power supply line during earthquakes and strong winds and prevent the power supply line from being damaged or disconnected, thereby avoiding a power outage, Stability can be improved.
In addition, it is possible to improve the efficiency of maintenance and improve the reliability of the equipment by reducing the vibration fatigue of the overhead feeder due to the vibrations during earthquakes, strong winds, and passing trains, and extending the life of the equipment. it can.
本発明のちょう架給電線保護装置は、ちょう架給電線の支持点から所定距離の範囲のみに前記ちょう架給電線の外層として剛性の高いラインガードを巻き付けて、前記支持点から所定距離の範囲の曲げ剛性を増加させることにより、前記ちょう架給電線自体に生じる最大曲げ応力を低減する。 The power supply line protection device of the present invention wraps a rigid line guard as an outer layer of the power supply line only within a predetermined distance from the support point of the power supply line, and a range within a predetermined distance from the support point. By increasing the bending rigidity, the maximum bending stress generated in the overhead feeder line itself is reduced.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
従来、ちょう架給電線が単に支持部材により1点で支持されていたのに対して、本発明においては、支持点を中心として所定距離を有するラインガードをちょう架給電線の外層とすることにより、ちょう架給電線の支持部において曲げ応力を低減させることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Conventionally, the feeder is simply supported at one point by the support member. In the present invention, a line guard having a predetermined distance around the support point is used as the outer layer of the feeder. The bending stress can be reduced at the support portion of the power supply line.
図1は本発明に係るラインガードを取り付けたちょう架給電線を示す模式図、図2はそのちょう架給電線の外層にラインガードとして鋼を付加した断面モデルを示す図である。
これらの図において、1はちょう架給電線(例えば、硬アルミニウムより線からなるAT保護線、き電線)である適用電線、2は支持点3を中心として所定距離だけ適用電線1に巻付けられるラインガード(例えば、鋼)である。なお、図2において、rは適用電線1の半径、tはラインガード2の厚さを示している。
FIG. 1 is a schematic view showing an overhead feed line to which a line guard according to the present invention is attached, and FIG. 2 is a view showing a cross-sectional model in which steel is added as a line guard to the outer layer of the overhead feed line.
In these drawings,
ここでは、より線の合計断面積が等しい単線を仮定する(断面積等価モデル)。この場合の曲げ剛性は次式で表される。
内心の断面二次モーメント:I1 =πr4 /4
外層の断面二次モーメント:I2 =π〔(r+t)4 −r4 〕/4
合計の曲げ剛性:EI=E1 ×I1 +E2 ×I2
次に、上記したように、AT保護線やき電線などの適用電線1としてのちょう架給電線が過大な曲げ応力により支持点3で断線することを防止するため、適用電線1の支持点3の箇所にラインガード2を取り付けた場合の曲げ応力緩和効果について説明する。ラインガード2は、適用電線1の外層に鋼を付加する構造とする。
Here, a single wire with the same total cross-sectional area of the stranded wire is assumed (cross-sectional area equivalent model). The bending rigidity in this case is expressed by the following equation.
Inwardly of the second moment: I 1 = πr 4/4
Cross-sectional second moment of outer layer: I 2 = π [(r + t) 4 −r 4 ] / 4
Total bending stiffness: EI = E 1 × I 1 + E 2 × I 2
Next, as described above, in order to prevent the overhead feed line as the applicable
そこで、曲げ剛性の計算例について説明する。
図3にラインガードの厚さと全体曲げ剛性との関係を、図4にそのラインガードの厚さと全体曲げ剛性の増加倍率との関係を示す。ただし、以下の定数を用いて計算した。
HAL(硬アルミニウムより線)150mm2 の場合:断面積1.528×10-4m2 ,単線と仮定したときの等価半径r=0.697×10-2m
HAL300mm2 の場合:断面積2.976×10-4m2 ,単線と仮定したときの等価半径r=0.973×10-2m
アルミニウムの縦弾性係数:0.62×1011N/m2
ラインガードに用いる鋼の縦弾性係数:1.96×1011N/m2
このように、適用電線1の支持部3付近のみにおいて、適用電線1の外層として剛性の高い鋼線からなるラインガード2を巻き付けて、当該部分の曲げ剛性を増加させることにより、適用電線1自体の最大曲げ応力を低減する。この時、ラインガード2の曲げ剛性が適用電線1の曲げ剛性と張力に応じて算出される適切な曲げ剛性となるように、ラインガード2としての鋼線の素線の径や構成本数を設定する。
Therefore, an example of calculating the bending stiffness will be described.
FIG. 3 shows the relationship between the thickness of the line guard and the overall bending stiffness, and FIG. 4 shows the relationship between the thickness of the line guard and the increase rate of the overall bending stiffness. However, it calculated using the following constants.
In the case of HAL (hard aluminum strand) 150 mm 2 : sectional area 1.528 × 10 −4 m 2 , equivalent radius r = 0.697 × 10 −2 m assuming a single wire
For HAL 300 mm 2 : cross-sectional area 2.976 × 10 −4 m 2 , equivalent radius r = 0.973 × 10 −2 m assuming a single wire
Longitudinal elastic modulus of aluminum: 0.62 × 10 11 N / m 2
Longitudinal elastic modulus of steel used for line guard: 1.96 × 10 11 N / m 2
Thus, only in the vicinity of the
以下、ラインガードを有するちょう架給電線に張力が作用した梁モデルによる解析について説明する。
図5に示すように、x=−S,Sで単純支持した張力の作用する梁モデルを考える。適用電線1としてのちょう架給電線のx=−L〜Lの区間において、ラインガード2を付加することによって曲げ剛性を増加させるようにしている。ここで、x=0において支持点3でちょう架されて支持される場合の上向きにFの力を加えたときの曲げ変形を求める。
Hereinafter, an analysis using a beam model in which tension is applied to a power supply line having a line guard will be described.
As shown in FIG. 5, let us consider a beam model with a tension that is simply supported by x = −S, S. Bending rigidity is increased by adding a
ちょう架給電線を、張力の作用する梁と仮定し、境界条件を用いれば各部の変位・曲げモーメントを求めることができる。
次に、曲げモーメントの計算例について説明する。
S=50m,L=1mの条件で、支持点3付近の曲げ剛性を増加させたときの計算結果を以下に示す。ただし、作用力Fは単位力(1N)である。適用電線の種類と諸元は、次の通りである。
(1)AT保護線:HAL150mm2 ,張力:1.67×103 N,曲げ剛性:1.0×102 Nm2
(2)き電線:HAL300mm2 ,張力:3.92×103 N,曲げ剛性:2.6×102 Nm2
図6に支持点付近のみの曲げ剛性を増加させた場合のHAL150mm2 の曲げ変位を示す。また、図7,8に、それぞれ、支持点付近のみの曲げ剛性を増加させた場合のHAL150mm2 およびHAL300mm2 の曲げモーメント分布を示す。
It is possible to obtain the displacement / bending moment of each part by using the boundary condition, assuming that the power feed line is a beam subjected to tension.
Next, an example of calculating the bending moment will be described.
The calculation results when the bending stiffness near the
(1) AT protection line: HAL 150 mm 2 , tension: 1.67 × 10 3 N, bending rigidity: 1.0 × 10 2 Nm 2
(2) Feeding wire: HAL 300 mm 2 , tension: 3.92 × 10 3 N, bending rigidity: 2.6 × 10 2 Nm 2
FIG. 6 shows the bending displacement of HAL 150 mm 2 when the bending stiffness only in the vicinity of the support point is increased. Further, in FIGS. 7 and 8, respectively, showing a bending moment distribution of HAL150mm 2 and HAL300mm 2 in the case of increasing the bending stiffness of only around the supporting point.
支持点3付近の曲げ剛性増加倍率が小さい場合は、支持点3での曲げモーメントが最も高く、支持点3付近の曲げ剛性増加倍率を十分大きくすると、ラインガード2の端部(支持点3からの距離1.0m)の曲げモーメントが最も高くなることが分かる。この場合、これらの曲げモーメントはラインガード2を取り付けない場合と同じ値となる。したがって、曲げモーメントを効果的に低減するためには最適値が存在し、これらの場合おおよそ7倍強程度である。また、図4を参照すると、ラインガード2としての鋼の厚さは2mm程度となり、その場合の最大曲げモーメントは、ラインガード2を設けない場合の1/2になることがわかる。
When the bending rigidity increase magnification near the
したがって、ラインガード2による曲げ剛性増加倍率を7倍強程度にすることにより、適用電線1の曲げモーメントを、ラインガード2を取り付けない場合の約1/2に軽減できることが期待される。
図9は本発明の実施例を示す適用電線(硬アルミニウムより線150mm2 )およびラインガード(アルミニウム覆鋼線)の構成図であり、図9(a)はアルミニウム覆鋼線の素線を数本接着したラインガードの構成部材を示す図、図9(b)は適用電線にラインガードを巻き付けた状態を示す正面図、図9(c)はラインガードとして線径φ3.50mmのアルミニウム覆鋼線を用いた場合における図9(b)のA−A′線拡大断面図、図9(d)はラインガードとして線径φ4.50mmのアルミニウム覆鋼線を用いた場合における図9(b)のA−A′線拡大断面図、図9(e)はラインガードとして線径φ5.00mmのアルミニウム覆鋼線を用いた場合における図9(b)のA−A′線拡大断面図である。これらのラインガードの仕様は表1に示す通りである。
Therefore, it is expected that the bending moment of the applied
FIG. 9 is a configuration diagram of an applied electric wire (hard aluminum strand 150 mm 2 ) and a line guard (aluminum-covered steel wire) showing an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 9 (b) is a front view showing a state in which the line guard is wound around the applicable electric wire, and FIG. 9 (c) is an aluminum covered steel having a wire diameter of φ3.50 mm as the line guard. FIG. 9B is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 9B in the case of using a wire, and FIG. 9D is FIG. 9B of FIG. 9A is an enlarged sectional view taken along line AA ′ of FIG. 9, and FIG. 9E is an enlarged sectional view taken along line AA ′ of FIG. 9B when an aluminum-clad steel wire having a diameter of φ5.00 mm is used as the line guard. . The specifications of these line guards are as shown in Table 1.
ここでは、適用電線が硬アルミニウムより線であることから、ラインガードの素線はアルミニウム覆鋼線を用いることにしている。
図9(a)に示したラインガードとしてのアルミニウム覆鋼の素線11の端末には端末ゴムコーティング13が、中央には中央色マーク14が設けられている。したがって、中央色マーク14を適用電線の支持部に位置決めして適用電線10に巻き付けて、端末ゴムコーティング13でアルミニウム覆鋼の素線11の端末部分が適用電線10に傷を付けることを防止できる。なお、複数本の素線11を撚ってラインガード12とする際、素線11に形成される螺旋内面には研削材(摩擦増加材)を塗布するようにしている。
Here, since the applicable electric wire is a strand made of hard aluminum, an aluminum-covered steel wire is used for the wire of the line guard.
A
図10は本発明の実施例を示す適用電線(硬アルミニウムより線300mm2 )およびラインガード(アルミニウム覆鋼線)の構成図であり、適用電線の線径が異なる点以外は図9と同様の構成となっている。また、これらのラインガードの仕様は表2に示す通りである。 FIG. 10 is a configuration diagram of an applied electric wire (hard aluminum strand 300 mm 2 ) and a line guard (aluminum-clad steel wire) showing an embodiment of the present invention, and is the same as FIG. 9 except that the wire diameter of the applied electric wire is different. It has a configuration. The specifications of these line guards are as shown in Table 2.
なお、上記実施例では、硬アルミニウムより線にアルミニウム被覆鋼線を巻き付ける例について述べたが、これに限定されるものではなく、硬銅より線に銅被覆鋼線を巻き付けるようにように構成してもよい。
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
In the above embodiment, an example in which an aluminum-coated steel wire is wound around a hard aluminum wire has been described. However, the present invention is not limited to this, and is configured to wind a copper-coated steel wire around a hard copper wire. May be.
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明のちょう架給電線保護装置は、ちょう架給電線の支持部において曲げ応力を低減させることができるちょう架給電線保護装置として利用可能である。 The overhead feed line protection device of the present invention can be used as a bridge feed line protection device capable of reducing bending stress at the support portion of the overhead feed line.
1,10 適用電線(ちょう架給電線)
2,12 ラインガード
3 支持点
11 アルミニウム覆鋼線の素線を数本接着したラインガードの構成部材
13 端末ゴムコーティング
14 中央色マーク
1,10 Applicable wire (Covering feeder)
2,12
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