JP2013198250A - 雷防護方法 - Google Patents

Abstract

【課題】雷サージによるコンクリート柱の表面剥離を抑制すること。
【解決手段】内部に鉄筋を有する引込用コンクリート柱１４とその引込用コンクリート柱１４を支持するケーブル吊り線１６との間に高圧耐張碍子２３を設置する。
【選択図】図５

Description

本発明は、コンクリート柱を保護する技術に関する。

上空と大地間の電位差等により雷電が発生し、その落雷により地上装置への雷害が多く発生する。特許文献１によれば、風力発電所や無線中継器等の避雷器が雷電によって破損するのを防止するため、そのような高構造物の避雷器と配電線の高圧線とを引込線で接続するとともに、その高構造物の接地とその配電線の架空地線の接地とを接地線で接続する技術が開示されている。

特開２００２−３２０３１９号公報

しかしながら、高構造物の避雷器の破損防止を目的とする技術のため、高構造物への雷電による引込柱の表面剥離については防止できないという問題があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、雷サージによるコンクリート柱の表面剥離を抑制することにある。

請求項１に記載の雷防護方法は、内部に鉄筋を有するコンクリート柱と前記コンクリート柱を支持する鋼製の支持ケーブルとの間に高圧耐張体を設置することを特徴とする。

請求項２に記載の雷防護方法は、請求項１に記載の雷防護方法において、前記高圧耐張体は、高圧耐張碍子であることを特徴とする。

本発明によれば、内部に鉄筋を有するコンクリート柱とそのコンクリート柱を支持する鋼製の支持ケーブルとの間に高圧耐張体が設置されるため、雷サージによるコンクリート柱の表面剥離を抑制できる。

本発明によれば、雷サージによるコンクリート柱の表面剥離を抑制できる。

携帯電話基地局の代表的な設備構成を示す図である。 冬季雷による雷害事例を示す図である。 冬季雷による雷害事例を示す図である。 冬季雷による雷害事例を示す図である。 逆流雷によるコンクリート柱表面剥離抑制システムの構成例を示す図である。

以下、本発明を実施する一実施の形態について図面を用いて説明する。

上空と大地間で発生した雷電は、日本海側地方において冬季に多く発生することから冬季雷と呼ばれている。冬季の直撃雷に起因する雷サージ電流の継続時間は長く、その電流量も大きいことから、鉄塔ユーザ設備への引込柱（以下、引込用コンクリート柱）の表面にコンクリート剥離が顕著に発生する。

これは、その設備内の鉄塔へ直撃雷が落雷すると雷サージ電流が引込ケーブルから逆流出するため、引込用コンクリート柱の内部緊張筋とその引込用コンクリート柱の引込ケーブル支持部分との間に過電圧が生じ、その引込用コンクリート柱を構成しているコンクリートが絶縁破壊することによって、表面剥離するものと推測される。

なお、そのように雷サージ電流が引込ケーブルから逆流出する現象は、本発明の属する技術分野において「逆流雷」と呼ばれている。例えば、「配電線の雷害対策」（横山茂 著、電力中央研究所、オーム社）に詳しい。

ここで、そのような逆流雷によって生じるコンクリート表面剥離の原理について携帯電話基地局を例に説明する。図１は、携帯電話基地局の代表的な設備構成を示す図である。

携帯電話基地局は、外部空間に対して電磁波信号を放射等するアンテナ１と、電磁波信号をアンテナ１と通信モジュール装置３との間で伝搬する導波管２と、電磁波信号を変調復調等する通信モジュール装置３と、通信モジュール装置３に又は通信モジュール装置３からデータ信号を伝送する光ケーブル４といった設備で主に構成される。

アンテナ１は、大地に固定された鉄塔１１の先端部分に設置され、光ケーブル４は、その鉄塔１１への引込用コンクリート柱１４を支持する鋼製の支持ケーブル（以下、ケーブル吊り線）１６に懸吊され、上位側（通信ビル側）の引込用コンクリート柱１７を経由して通信ビル内の対向装置（不図示）まで配線される。

各引込用コンクリート柱１４，１７にはケーブル支持バンド１５，１８がそれぞれ取り付けられ、ケーブル吊り線１６の両端が各ケーブル支持バンド１５，１８にそれぞれ接続される。また、上位側のケーブル吊り線１９は、保安用ケーブル２０により接地されている。

（１）ここで、その鉄塔１１が直撃雷ＴＢを受けると、それによる雷サージ電流が避雷針１２を介して避雷導線１３や鉄塔１１の鉄塔橋脚を伝導して大地ＥＴに放出される。

（２）そして、その雷サージ電流の放出により大地ＥＴの電位が上昇し、それにより、同大地ＥＴに埋設されている鉄塔１１に近接設置された引込用コンクリート柱１４の内部鉄筋（不図示）の電位も上昇する。

（３）その後、その引込用コンクリート柱１４の内部鉄筋の電位上昇により、その内部鉄筋とケーブル吊り線１６との間に過電圧が生じる。

（４）そして、その過電圧が引込用コンクリート柱１４の絶縁耐圧を超えるとコンクリートに絶縁破壊が生じ、雷サージ電流が高電位の内部鉄筋から低電位のケーブル吊り線１６に流出する。

（５）その後、そのケーブル吊り線１６に流出した雷サージ電流は上位側の引込用コンクリート柱１７に到達し、同様の原理により、その引込用コンクリート柱１７のコンクリートにも絶縁破壊が発生する。

すなわち、各引込用コンクリート柱１４，１７に先述した逆流雷が流れることにより、各ケーブル支持バンド１５，１８部分においてコンクリートの表面に剥離が発生する。また、その逆流雷は、各ケーブル吊り線１６，１９や光ケーブル４の破断要因にもなる。

このような現象は冬季雷のみならず他季節の雷電により発生する可能性もあるが、とりわけ冬季雷についてはエネルギー量が大きいことから、コンクリートの剥離容積も大きい。引込用コンクリート柱１４，１７の内部緊張筋まで露出してしまう事例も多く、その場合には引込用コンクリート柱１４，１７の強度劣化が懸念されるため、設備更改対象となる。

冬季雷による雷害事例を図２〜図４に示す。図２は、新潟市内にある携帯電話基地局用の引込用コンクリート柱で発生したコンクリート表面剥離の事例である。ケーブル支持バンドを取り付けた部分においてコンクリートの表面が剥離し、内部鉄筋が露出している状態が把握できる。

このような引込用コンクリート柱の表面剥離を抑制することを目的とするため、本実施の形態では、引込用コンクリート柱へケーブル吊り線を接続する際に、ケーブル支持バンドとの間に高圧耐張碍子を設置する。

すなわち、本実施の形態に係る逆流雷によるコンクリート柱の表面剥離抑制システムは、図５に示すように、鉄塔１１への引込用コンクリート柱１４と、その引込用コンクリート柱１４の上方に取り付けられたケーブル支持バンド１５（自在バンド）と、巻付グリップ２１が先端に付され、端子函２２に接続された光ケーブル４を懸吊するケーブル吊り線１６と、ケーブル支持バンド１５とケーブル吊り線１６との間に挿入して設置された高圧耐張碍子２３とを備えている。

つまり、引込用コンクリート柱１４とケーブル吊り線１６との間に高圧耐張碍子２３を設置したことにより、その引込用コンクリート柱１４の内部鉄筋とケーブル吊り線１６との間の絶縁耐力が向上するため、雷サージ電流が高電位の内部鉄筋から低電位のケーブル吊り線１６に流出することを防止できる。これにより、一定レベル以下の逆流雷であれば引込用コンクリート柱１４のコンクリート表面剥離を抑制することが可能になる。

図５に示す構成では２連の高圧耐張碍子２３を用いているが、複数の高圧耐張碍子２３を直列接続することによりサージ絶縁耐力も比例して増加するため、設置場所の地域特性（例えば、乾燥、湿潤などの気候条件）やユーザ設備構成から逆流雷の電流及び印加電圧を想定し、設置個数を算出するのが好ましい。

高圧耐張碍子２３としては、例えば、ＪＩＳ規格Ｃ３８２６のクレビス形磁器製高圧耐張碍子（ＪＩＳ耐圧値が９０ｋＶの高圧耐張碍子）を利用して実現できる。引込用コンクリート柱１４を用いてサージ印加実験を行ったところ、内部鉄筋とケーブル吊り線１６の間のサージ絶縁耐力は乾燥状態で約１０ｋＶを有することを確認している。

逆流雷によるサージ印加電圧が、引込用コンクリート柱１４の耐圧（約１０ｋＶ）と高圧耐張碍子２３の耐圧（例えば、１個の場合は９０ｋＶ、２連の場合は１８０ｋＶ）を加えた値以下であれば、理論上、引込用コンクリート柱１４の絶縁を保持できる。

また、高圧耐張碍子２３を鉄塔１１に最も近い引込用コンクリート柱１４とケーブル吊り線１６との間に設置した場合を例に説明したが、そのケーブル吊り線１６と上位側の引込用コンクリート柱１７との間や、その上位側の引込用コンクリート柱１７と上位側のケーブル吊り線１９との間に設置した場合でも同様の効果を得ることができる。

また、挿入設置される高圧耐張碍子２３は一例であり、広くは、一定以上の耐圧を有し、ケーブル吊り線１６によって引っ張られる力に対して一定以上の耐力がある高圧耐張体であればよい。

以上より、本実施の形態によれば、内部に鉄筋を有する引込用コンクリート柱１４とその引込用コンクリート柱１４を支持するケーブル吊り線１６との間に高圧耐張碍子２３を設置することにより、雷サージ電流による引込用コンクリート柱１４の表面剥離を抑制できる。

１…アンテナ
２…導波管
３…通信モジュール装置
４…光ケーブル
１１…鉄塔
１２…避雷針
１３…避雷導線
１４、１７…引込用コンクリート柱（引込柱）
１５、１８…ケーブル支持バンド
１６、１９…ケーブル吊り線（支持ケーブル）
２０…保安用ケーブル
２１…巻付グリップ
２２…端子函
２３…高圧耐張碍子
ＥＴ…大地
ＴＢ…直撃雷

Claims (2)

1. 内部に鉄筋を有するコンクリート柱と前記コンクリート柱を支持する鋼製の支持ケーブルとの間に高圧耐張体を設置することを特徴とする雷防護方法。
2. 請求項１に記載の雷防護方法において、
   前記高圧耐張体は、
   高圧耐張碍子であることを特徴とする雷防護方法。