JP2014050242A - 送電鉄塔の耐震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地震によって前後の送電鉄塔が動くことにより、中央の送電鉄塔に電力線を通して掛かる力を緩和することが可能になる耐震装置を提供する。
【解決手段】耐震装置１は、送電鉄塔に固定される固定プレート１０と、固定プレート１０に、回転軸３０によって回転自在に軸支される可動プレート２０と、可動プレート２０の回転に応じて変形し、可動プレート２０を、回転方向に抗する方向に付勢する第１ばね部材４０及び第２ばね部材４１とを備え、可動プレート２０は電力線２１０、３１０からの設定値以上の張力が掛かった場合に回転し、第１ばね部材４０は電力線２１０からの張力によって、第２ばね部材４１は電力線３１０からの張力によって引っ張られることにより、可動プレート２０が所定角度回転した状態で保持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、送電鉄塔の耐震装置に関する。

従来、送電鉄塔に架線されている電力線の張力の変化によって、送電鉄塔に悪影響を及ぼすことを低減する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、鉄塔間に架設された送電線に着氷雪（着雪又は着氷）が発生することによって送電線の張力が増大した場合に、これを緩和する張力緩和装置について開示されている。

特開２０１１−２１７４３６号公報

ところで、送電鉄塔の耐震性能については、架空送電線路の保安上、守る必要がある事項を定めた「架空送電規程」の付録に解析結果が紹介されており、兵庫県南部地震の最大規模の加速度を記録した観測波形に対し、通常に設計条件として適用する風圧荷重（４０ｍ／ｓ）で設計されていれば耐えられるとしている。そのため、１１０ｋＶ以下のローカル送電線には、耐震を目的とした設計が考慮されていない。

しかし、風圧による揺れに対する送電鉄塔自体の強度は確保しているが、地震によって前後の送電鉄塔が動くことにより、送電鉄塔における電力線の支持点張力が設計以上になった場合の強度については確保されていない。このため、送電鉄塔の腕金が破損するおそれがある。

本発明は、このような問題点を解決し、地震によって前後の送電鉄塔の少なくともいずれか一方が動くことにより、電力線を通して中央の送電鉄塔に掛かる力を緩和させることを実現した送電鉄塔の耐震装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。

（１） 送電鉄塔に固定される固定プレートと、当該固定プレートに、回転軸によって回転自在に軸支される可動プレートと、当該可動プレートの回転に応じて変形し、前記可動プレートの回転方向に抗する方向に前記可動プレートを付勢する第１ばね部材及び第２ばね部材とを備え、前記可動プレートは、若番側の送電鉄塔に支持された電力線を、耐張吊型がいしを介して接続する第１がいし接続部と、老番側の送電鉄塔に支持された電力線を、耐張吊型がいしを介して接続する第２がいし接続部と、前記第１ばね部材の一端部に接続する第１ばね部材接続部と、前記第２ばね部材の一端部に接続する第２ばね部材接続部とを有し、前記第１がいし接続部と前記第２がいし接続部、及び前記第１ばね部材接続部と第２ばね部材接続部は、前記回転軸に対してそれぞれ点対称に配置され、前記第１ばね部材接続部は、前記第１がいし接続部と対向し、前記第２ばね部材接続部は、前記第２がいし接続部と対向し、前記固定プレートは、前記第１がいし接続部と前記第１ばね部材接続部とを結ぶ線の延長上に配置され、前記第１ばね部材の他端部に接続する第３ばね部材接続部と、前記第２がいし接続部と前記第２ばね部材接続部とを結ぶ線の延長上に配置され、前記第２ばね部材の他端部に接続する第４ばね部材接続部と、を有し、前記第１ばね部材は、前記若番側の送電鉄塔に支持された電力線からの張力によって引っ張られ、前記第２ばね部材は、前記老番側の送電鉄塔に支持された電力線からの張力によって引っ張られることを特徴とする送電鉄塔の耐震装置。

（１）によれば、若番の送電鉄塔及び老番の送電鉄塔の少なくともいずれか一方が地震によって動いた場合に、可動プレートに対して電力線からの張力がかかる。この張力により、可動プレートが回転するとともに第１及び第２ばね部材が変形して、可動プレートが所定角度回転した状態で維持される。これにより、第１及び第２ばね部材の変形によって、送電鉄塔における電力線の支持点に掛かる力が吸収され、しかも、可動プレートが所定角度回転することによって電力線が弛緩するため、送電鉄塔における電力線の支持点に掛かる力を緩和させることが可能になり、電力線からの大きな張力が送電鉄塔に加わることによる送電鉄塔への悪影響を低減することが可能になる。

（２） （１）において、前記第１ばね部材及び前記第２ばね部材は、コイル状のばねからなり、前記可動プレートに設定値以上の張力が掛かって回転した場合に伸長することを特徴とする送電鉄塔の耐震装置。

（２）によれば、第１ばね部材及び第２ばね部材は、通常状態において、可動プレート２０が回転しないように保持し、可動プレートに設定値以上の張力が掛かって回転した場合に、可動プレートが所定角度回転した状態で保持することが可能になる。

（３） （２）において、前記可動プレートは、前記回転軸を軸方向視した場合に矩形形状であり、前記可動プレートにおける互いに対向する長辺の両端部に、前記第１がいし接続部及び前記第２ばね部材接続部、及び前記第２がいし接続部及び前記第１ばね部材接続部にそれぞれ配置されていることを特徴とする送電鉄塔の耐震装置。

（３）によれば、電力線に張力がかかった場合に、可動プレートに対して均等に負荷を掛けることが可能になる。

本発明によれば、地震によって前後の送電鉄塔の少なくともいずれか一方が動くことにより、前後の送電鉄塔との間に位置する送電鉄塔に対して電力線を通して掛かる力を緩和することが可能になる。

本発明の一実施形態における耐震装置１の構成を示す平面図である。 図１の側面図である。 固定プレート１０の構成を示す平面図である。 可動プレート２０の構成を示す平面図である。 送電鉄塔の配置例を示す説明図である。 本実施形態の耐震装置１の動作説明図である。 送電鉄塔１００に掛かる力を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態における耐震装置１の構成を示す平面図、図２は、図１の側面図、図３は、固定プレート１０の構成を示す平面図、図４は、可動プレート２０の構成を示す平面図である。

耐震装置１は、固定プレート１０と、可動プレート２０と、回転軸３０と、第１ばね部材４０と、第２ばね部材４１とを備えている。

固定プレート１０は、金属板によって構成されており、図３に示すように、可動プレート設置部１１と、第１ばね部材設置部１２と、第２ばね部材設置部１３と、鉄塔固定部１６とを備えている。

可動プレート設置部１１は、可動プレート２０と略同じ大きさの矩形形状であり、可動プレート２０を載置するための平面を備えている。また、可動プレート設置部１１の中心には、中心に回転軸３０を通すための孔部１０ａが形成されている。

第１ばね部材設置部１２は、可動プレート設置部１１における一方の長辺の一部から側方に延在する矩形の平板体である。また、第１ばね部材設置部１２の端部には、第１ばね部材設置部１２の端部の一部を直角に曲げを施してなる、第３ばね部材接続部に相当する第１ばね部材取付部１４が形成されている。

第２ばね部材設置部１３は、可動プレート設置部１１における他方の長辺の一部から側方に延在する矩形の平板体である。また、第２ばね部材設置部１３の端部には、第２ばね部材設置部１３の端部の一部を直角に曲げを施してなる、第４ばね部材接続部に相当する第２ばね部材取付部１５が形成されている。第１ばね部材設置部１２及び第２ばね部材設置部１３は、可動プレート設置部１１の対角線方向に配置されている。

鉄塔固定部１６は、可動プレート設置部１１における互いに対向する短辺の片方の短辺から延在する矩形の平板体である。可動プレート設置部１１と鉄塔固定部１６とによって一つの矩形の平板体が形成される。この鉄塔固定部１６が送電鉄塔１００（図５参照）の腕金１０２（図５参照）に固定される。

可動プレート２０は、略矩形形状の金属板によって構成されており、図３に示すように、平板部２１と、第１ばね部材接続部２２と、第２ばね部材接続部２３と、第１がいし接続部２４と、第２がいし接続部２５とを備えている。

平板部２１は、固定プレート１０の可動プレート設置部１１に載置される矩形の平板体である。平板部２１の中心には孔部２０ａが形成されており、平板部２１を可動プレート設置部１１に載置した場合に、孔部１０ａと孔部２０ａとによって貫通孔が形成される。この貫通孔に回転軸３０が挿通される。

第１ばね部材接続部２２は、平板部２１における一方の長辺の一部から直角方向に延在する矩形の平板体である。第２ばね部材接続部２３は、平板部２１における他方の長辺の一部から直角方向に延在する矩形の平板体である。

第１がいし接続部２４は、平板部２１における他方の長辺の一部から側方に延在する延在片であり、第１がいし接続部２４の中央部には、孔部２４ａが形成されている。第２がいし接続部２５は、平板部２１における一方の長辺の一部から側方に延在する延在片であり、第２がいし接続部２５の中央部には、孔部２５ａが形成されている。孔部２４ａ及び孔部２５ａには、耐張吊型がいし２２０及び耐張吊型がいし３２０を可動プレート２０に接続するためのリング部材が通される。

第１ばね部材接続部２２と第２ばね部材接続部２３及び第１がいし接続部２４と第２がいし接続部２５は、孔部２０ａに対して点対称の位置に配置されている。

このため、第１ばね部材接続部２２は、第１がいし接続部２４と対向し、平板部２１の長辺において第２がいし接続部２５と隣り合っている。また、第２ばね部材接続部２３は、第２がいし接続部２５と対向し、平板部２１の長辺において第１がいし接続部２４と隣り合っている。

そして、図１、図２に示すように、固定プレート１０上に可動プレート２０を載置し、孔部１０ａと孔部２０ａとに形成される貫通孔に回転軸３０を挿通する。更に、回転軸３０の両端部をナット５０によって可動プレート２０が回転可能な程度に締め付ける。これにより、可動プレート２０が固定プレート１０上に回転軸３０によって回転自在に軸支される。

この時、第１ばね部材取付部１４は第１ばね部材接続部２２に対向し、第２ばね部材取付部１５は第１ばね部材接続部２２に対向する。

また、図１、図２において、第１ばね部材４０及び第２ばね部材４１は、コイル状のばねであり、第１ばね部材４０は、第１ばね部材取付部１４と第１ばね部材接続部２２との間に配置され、第１ばね部材４０の一端部は第１ばね部材接続部２２に接続され、第１ばね部材４０の他端部は第１ばね部材取付部１４に接続される。同様に、第２ばね部材４１は、第２ばね部材取付部１５と第２ばね部材接続部２３との間に配置され、第２ばね部材４１の一端部は第２ばね部材接続部２３に接続され、第２ばね部材４１の他端部は第２ばね部材取付部１５に接続される。

このように構成された耐震装置１においては、第１ばね部材４０及び第２ばね部材４１が伸長していない状態において、第１がいし接続部２４と第１ばね部材接続部２２とを結ぶ直線の延長上に第１ばね部材取付部１４が配置されている。同様に、第２がいし接続部２５と第２ばね部材接続部２３とを結ぶ直線の延長上に第２ばね部材取付部１５が配置されている。このため、第１がいし接続部２４に作用する引っ張り力は、第１ばね部材４０に対して作用し、第１ばね部材４０を伸長させる。第２がいし接続部２５に作用する引っ張り力は、第２ばね部材４１に対して作用し、第２ばね部材４１を伸長させる。

図５は送電鉄塔の配置例を示す説明図である。耐震装置１が設置されている送電鉄塔１００の前後に、若番側の送電鉄塔２００及び老番側の送電鉄塔３００が配置されており、送電鉄塔１００と若番側の送電鉄塔２００との間に電力線２１０が架設されている。また、送電鉄塔１００と老番側の送電鉄塔３００との間に電力線３１０が架設されている。

更に、図１、図２に示すように、若番側の送電鉄塔２００に支持された電力線２１０は、耐張吊型がいし２２０を介して第１がいし接続部２４に接続される。老番側の送電鉄塔３００に支持された電力線３１０は、耐張吊型がいし３２０を介して第１がいし接続部２４に接続される。すなわち、送電鉄塔１００における耐震装置１の設置箇所が、電力線の支持点となる。

第１ばね部材４０及び第２ばね部材４１は、通常状態において電力線２１０及び電力線３１０からの張力では伸長せず、電力線２１０及び電力線３１０の張力の和が設定値を超えた場合に伸長するように設定されている。

図６は、本実施形態の耐震装置１の動作説明図である。

図６（ａ）は、通常状態を示すものであり、第１ばね部材４０及び第２ばね部材４１は伸長しないため、可動プレート２０は一定位置で保持される。ここで、例えば、地震が発生して、若番側の送電鉄塔２００及び老番側の送電鉄塔３００の少なくともいずれか一方に揺れが発生した場合、電力線２１０及び電力線３１０の少なくともいずれか一方の張力が変動する。そして、電力線２１０の張力と電力線３１０の張力の和が設定値を超えた場合に、図６（ｂ）に示すように、可動プレート２０が回転する。可動プレート２０が回転すると、第１ばね部材４０及び第２ばね部材４１が伸長し、可動プレート２０に対して回転に抗する方向の付勢力が作用する。そして、可動プレート２０は、電力線２１０及び電力線３１０からの張力と第１ばね部材４０及び第２ばね部材４１の付勢力との均衡がとれる回転位置で保持される。

送電鉄塔１００、２００、３００の揺れが治まった場合には、図６（ａ）に示す通常状態に戻る。

次に、本実施形態の耐震装置１の動作について、より具体的に説明する。

通常、送電鉄塔間に電力線を架設する際には、電力線に対して弛みを持たせている。このため、電力線に接続されている耐張吊型がいしは、送電鉄塔の支持点から斜め下方を向いている。このため、送電鉄塔の支持点には、電力線からの張力の水平方向成分と、鉛直方向成分が作用している。特に、送電鉄塔の支持点に作用する鉛直方向成分は、若番側の送電鉄塔に支持された電力線からの張力の鉛直方向成分と、老番側の送電鉄塔に支持された電力線からの張力の鉛直方向成分との和によって求められる。

本実施形態によれば、図７（ａ）に示すように、通常状態における電力線２１０からの張力をＴ１、張力Ｔ１の鉛直方向成分をＦ１、電力線３１０からの張力をＴ２、張力Ｔ２による鉛直方向成分をＦ２とした場合、送電鉄塔１００の支持点にかかる垂直荷重Ｆは、Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２となる。

ここで、例えば、地震が発生して、若番側の送電鉄塔２００が揺れることにより、張力Ｔ１がＴ１’だけ増加して、鉛直方向成分がＦ１＋Ｆ１’に増加したとする。仮に、送電鉄塔１００に本実施形態の耐震装置１が設置されていない場合には、図７（ｂ）に示すように、送電鉄塔１００の支持点にかかる垂直荷重Ｆは、Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ１’＋Ｆ２となる。

しかし、本実施形態の耐震装置１が設置されている場合には、図６（ｂ）に示すように、可動プレート２０が回転することにより、第２がいし接続部２５が送電鉄塔３００側に移動する。このため、電力線３１０は弛緩され、図７（ｃ）に示すように、張力Ｔ２がＴ２’だけ減少する。これに伴い、鉛直方向成分Ｆも鉛直方向成分Ｆ２’だけ減少する。したがって、送電鉄塔１００の支持点にかかる垂直荷重Ｆは、Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ１’＋Ｆ２−Ｆ２’となり、更に、第１ばね部材４０及び第２ばね部材４１による引っ張り力の吸収分も加わる。このように、耐震装置１を設置することにより、送電鉄塔２００の揺れに起因する送電鉄塔１００の支持点に掛かる力の増加を抑制することが可能になる。

なお、若番側の送電鉄塔２００及び老側の送電鉄塔３００の両方が揺れる場合も、可動プレート２０が回転することにより、電力線２１０、３１０が弛緩するため、張力Ｔ１、Ｔ２が減少する。これにより、送電鉄塔２００及び送電鉄塔３００の揺れに起因する送電鉄塔１００の支持点に掛かる力の増加を抑制することが可能になる。

以上、説明したように構成された本実施形態によれば、若番の送電鉄塔２００及び老番の送電鉄塔３００の少なくともいずれか一方が地震によって動いた場合に、可動プレート２０に対して電力線２１０、３１０からの張力がかかる。この張力により、可動プレート２０が回転するとともに第１ばね部材４０及び第２ばね部材４１が変形（伸長）して、可動プレート２０が所定角度回転した状態で維持される。これにより、第１ばね部材４０及び第２ばね部材４１の変形によって、送電鉄塔１００における電力線の支持点に掛かる力が吸収され、しかも、可動プレート２０が所定角度回転することによって電力線２１０、３１０が弛緩するため、送電鉄塔１００における電力線の支持点に掛かる力を緩和させることが可能になり、電力線２１０、３１０から大きな張力が送電鉄塔１００に加わることによる送電鉄塔１００への悪影響を低減することが可能になる。

また、本実施形態によれば、第１ばね部材４０及び第２ばね部材４１は、コイル状のばねからなり、可動プレート２０に設定値以上の張力が掛かって回転した場合に伸長する。これにより、第１ばね部材４０及び第２ばね部材４１は、通常状態において、可動プレート２０が回転しないように保持し、可動プレート２０に設定値以上の張力が掛かって回転した場合に、可動プレート２０が所定角度回転した状態で保持することが可能になる。

また、本実施形態によれば、可動プレート２０は、回転軸３０を軸方向視した場合に矩形形状であり、可動プレート２０における互いに対向する長辺の両端部に、第１がいし接続部２４及び第２ばね部材接続部２３、及び第２がいし接続部２５及び第１ばね部材接続部２２にそれぞれ配置されている。このため、電力線２１０、３１０に張力がかかった場合に、可動プレート２０に対して均等に負荷を掛けることが可能になり、可動プレート２０の変形を防止することが可能になる。

なお、上述した本発明の実施形態によれば、送電鉄塔１００に耐震装置１を設置しているが、送電鉄塔２００、３００に耐震装置１を設置してもよい。

１ 耐震装置
１０ 固定プレート
１０ａ 孔部
１１ 可動プレート設置部
１２ 第１ばね部材部材設置部
１３ 第２ばね部材部材設置部
１４ 第１ばね部材取付部
１５ 第２ばね部材取付部
１６ 鉄塔固定部
２０ 可動プレート
２０ａ 孔部
２１ 平板部
２２ 第１ばね部材接続部
２３ 第２ばね部材接続部
２４ 第１がいし接続部
２４ａ 孔部
２５ 第２がいし接続部
３０ 回転軸
４０ 第１ばね部材
４１ 第２ばね部材
５０ ナット
１００ 送電鉄塔
１０２ 腕金
２００、３００ 送電鉄塔
２１０、３１０ 電力線
２２０、３２０ 耐張吊型がいし

Claims (3)

1. 送電鉄塔に固定される固定プレートと、
   当該固定プレートに、回転軸によって回転自在に軸支される可動プレートと、
   当該可動プレートの回転に応じて変形し、前記可動プレートの回転方向に抗する方向に前記可動プレートを付勢する第１ばね部材及び第２ばね部材とを備え、
   前記可動プレートは、
   若番側の送電鉄塔に支持された電力線を、耐張吊型がいしを介して接続する第１がいし接続部と、
   老番側の送電鉄塔に支持された電力線を、耐張吊型がいしを介して接続する第２がいし接続部と、
   前記第１ばね部材の一端部に接続する第１ばね部材接続部と、
   前記第２ばね部材の一端部に接続する第２ばね部材接続部とを有し、
   前記第１がいし接続部と前記第２がいし接続部、及び前記第１ばね部材接続部と第２ばね部材接続部は、前記回転軸に対してそれぞれ点対称に配置され、
   前記第１ばね部材接続部は、前記第１がいし接続部と対向し、
   前記第２ばね部材接続部は、前記第２がいし接続部と対向し、
   前記固定プレートは、前記第１がいし接続部と前記第１ばね部材接続部とを結ぶ線の延長上に配置され、前記第１ばね部材の他端部に接続する第３ばね部材接続部と、前記第２がいし接続部と前記第２ばね部材接続部とを結ぶ線の延長上に配置され、前記第２ばね部材の他端部に接続する第４ばね部材接続部と、を有し、
   前記第１ばね部材は、前記若番側の送電鉄塔に支持された電力線からの張力によって引っ張られ、
   前記第２ばね部材は、前記老番側の送電鉄塔に支持された電力線からの張力によって引っ張られることを特徴とする送電鉄塔の耐震装置。
2. 前記第１ばね部材及び前記第２ばね部材は、コイル状のばねからなり、前記可動プレートが回転した場合に伸長することを特徴とする請求項１記載の送電鉄塔の耐震装置。
3. 前記可動プレートは、前記回転軸を軸方向視した場合に矩形形状であり、
   前記可動プレートにおける互いに対向する長辺の両端部に、前記第１がいし接続部及び前記第２ばね部材接続部、及び前記第２がいし接続部及び前記第１ばね部材接続部にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項２記載の送電鉄塔の耐震装置。

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