JP3764021B2 - 多導体送電線のギャロッピング防止装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多導体送電線のギャロッピング防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
架空送電線に冬季、着氷等が生じて、導体断面が空気力学的に非対称になったところに強風が吹きつけると、揚力が生じて、ギャロッピングとして知られる低周波数・大振幅の振動が発生しやすくなる。このギャロッピング振動の周期は一般に２〜７秒程度、振幅は数ｍから時には10ｍを越える場合もあり、しばしば相間短絡等による停電事故や鉄塔倒壊などの大きな被害をもたらしている。このため従来から種々のギャロッピング防止装置が提案されているが、中でも上下相の電線を相間スペーサで連結する方法が最も効果的とされている。
【０００３】
相間スペーサとしては従来、磁器製の長幹碍子の両端に電線把持部を設けたものが使用されてきたが、近年では軽量化のためポリマー碍子の両端に電線把持部を設けたものが広く用いられるようになってきている。いずれの場合も相間スペーサの取付け間隔は一般に50〜150 ｍ程度である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
磁器製長幹碍子を用いた相間スペーサは重量が大きいため、これを電線に取り付けると電線の張力増加が大きすぎて取り付けられない場合があり、また鉄塔の補強が必要になってコストが高騰するという問題もある。また超高圧多導体送電線のように相間距離が非常に大きい場合には、多導体送電線のギャロッピング発生時の捻回振動やサブスパン振動によって、相間スペーサに過大な曲げ応力や捻じり応力がかかりやすく、このため磁器製長幹碍子を用いた相間スペーサにあっては磁器製長幹碍子が折損したり、相間スペーサの電線への取り付け部が摩耗破損するおそれがある。
【０００５】
これに対し軽量で可撓性のあるポリマー碍子を用いた相間スペーサは上記のような問題はないが、ポリマー碍子の可撓性のために特に多導体送電線の場合に次のような問題が生じている。すなわち、多導体送電線にギャロッピングが発生した場合、ポリマー碍子に撓みが生じやすく、この撓みのために電線把持部が電線に垂直な面内で左右に捻回して多導体送電線に捻回振動を生じさせ、このため電線把持部の可動連結部の動きが過大になって摩耗損傷が激しくなるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、以上のような問題点に鑑み、相間スペーサを多導体送電線の相間に取り付けてギャロッピングを防止する場合に、相間スペーサの損傷を少なくすることにあり、特にポリマー碍子や磁器製長幹碍子を用いた相間スペーサの電線把持部における可動連結部の摩耗損傷を少なくすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は、各相の電線が、複数本の素導体を導体スペーサで所定の間隔に保持した多導体で構成され、前記導体スペーサは径間の両端側より中央部の方が取付け間隔が大きくなるように取り付けられており、
上相電線と中相電線間および中相電線と下相電線間が碍子の両端に電線把持部を有する相間スペーサで連結され、前記電線把持部がスペーサフレームに可動的に取り付けられたクランプを有している多導体送電線のギャロッピング防止装置において、
前記径間の両端側より中央部の方が取付け間隔が大きくなるように取り付けられた導体スペーサに追加して導体スペーサを取り付けることによって、前記相間スペーサの電線把持部の前後に、当該電線把持部に接近させて、導体スペーサが取り付けられ、相間スペーサの電線把持部とその前後の導体スペーサとの間隔が、相間スペーサを取り付けない場合のその径間の導体スペーサの最小取付け間隔である径間の両端側における導体スペーサの取付け間隔の２分の１より小さく設定されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明は相間スペーサの電線を把持する部分の摩耗損傷防止に特に効果がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。以下の実施形態では相間スペーサの絶縁体がポリマー碍子である場合を説明するが、相間スペーサの絶縁体は磁器製長幹碍子であってもよい。
〔実施形態１〕
図１および図２は本発明の一実施形態を示す。図において、10は鉄塔、12は架空地線、14Ａは上相電線、14Ｂは中相電線、14Ｃは下相電線である。各相の電線14Ａ〜14Ｃは、複数本（図示の例では４本）の素導体16を導体スペーサ18で所定の間隔に保持した多導体で構成されている。導体スペーサ18は図３に示すように枠型のスペーサフレーム20に素導体16を把持するクランプ22を取り付けたものである。
【００１０】
また24は上相電線14Ａと中相電線14Ｂ間、中相電線14Ｂと下相電線14Ｃ間を連結する相間スペーサである。相間スペーサ24は、ポリマー碍子26の両端に電線把持部28を設けたものである。ポリマー碍子26はＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製の中心テンションメンバーの周りにシリコンゴム等をモールドして多数の笠を多段に形成したものである。
【００１１】
このギャロッピング防止装置の特徴は、相間スペーサ24の電線把持部26の前後に、当該電線把持部26に接近させて、導体スペーサ18が取り付けられていることである。相間スペーサ24を取り付けないときの導体スペーサ18の取付け間隔は一般に15〜70ｍ程度（径間の両端側より中央部の方が大きい）、最小取付け間隔は15〜30ｍ程度であるが、相間スペーサ24の電線把持部26とその前後の導体スペーサ18との間隔ｄは、その径間の導体スペーサ18の最小取付け間隔Ｄの２分の１より小さく設定される。つまり電線把持部26とその前後の導体スペーサ18との間隔ｄは、導体スペーサ18の通常の取付け間隔より十分小さく設定される。具体的には間隔ｄは0.5 〜５ｍ程度、好ましくは１〜３ｍに設定するとよい。このようにすると電線把持部26付近の素導体16の間隔がほぼ一定に保たれ、電線のギャロッピングのためにポリマー碍子26が撓んで電線把持部28が左右に揺れたときの、素導体16の過大な横振れを抑制できる（詳細は後述）。
【００１２】
電線把持部26の前後に取り付けられる導体スペーサ18のうちの一方は既設の導体スペーサ（相間スペーサ24を取り付けない場合に取り付けられている導体スペーサ）であってもよい。
【００１３】
図４および図５は相間スペーサ24のさらに具体的な構造を示す。26はポリマー碍子、28は電線把持部、30は相間距離調整用アジャスタ、32はアーキングホーンである。電線把持部28は、４導体スペーサフレーム34に４本の素導体16を把持するスペーサクランプ36を取り付けたものである。特に各クランプ36は、素導体16の各種の運動に追随できるようにするため、図５のように、アイボルト38、コイルバネ40を介して可動的にスペーサフレーム34に取り付けられている。図５は上端の電線把持部28を示したが、下端の電線把持部も上下が逆になるだけで同様である。クランプ36は図４（ｂ）に示すように、アーマーロッド42の上から素導体16を把持するようになっている。相間スペーサ24の長さは 500kV用で13ｍ程度、総重量は120 kg程度（磁器製長幹碍子の相間スペーサでは250 〜350kg 程度）である。
【００１４】
このような相間スペーサ24を上下相の電線を連結するように取り付けると、電線にギャロッピングが発生した場合、ポリマー碍子26に撓みが生じて、電線把持部28が図６のように左右に揺れ、このため素導体16も左右に大きく振られることになる。その結果、クランプ36の動きが過大になり、クランプ36のアイボルト38への取付け部（図５のＡの部分）が摩耗し、甚だしい場合にはクランプ36がアイボルト38から外れてしまうという懸念がある。このクランプ36の過大な動きは、電線把持部28が左右に揺れたときの４本の素導体16のバラバラな動き、特に水平配置された２本の素導体16がバラバラに大きく横振れすることが主な原因となっている。したがって前記のように、相間スペーサ24の電線把持部26の前後に、当該電線把持部26に接近させて（相間スペーサを取り付けないときの導体スペーサ18の最小取付け間隔Ｄの２分の１より小さい間隔で）、導体スペーサ18を取り付けておけば、電線把持部26付近での、水平配置された２本の素導体16の水平方向のバラバラな運動が規制されるため、クランプ36の過大な動きが抑制されて、クランプ36の摩耗損傷を低減できる。
【００１５】
導体スペーサ18のクランプ22に加わる力は、導体スペーサ18の取付け間隔（サブスパン長）が小さくなるほど小さくなる。例えばＡＣＳＲ810mm²の４導体送電線（導体間隔0.5 ｍ）に、厚さ９mm、比重0.9 の着雪が発生し、風速が20ｍ／秒という条件下では、導体スペーサ18のクランプ22に加わる力は、導体スペーサ18の取付け間隔が30ｍのときは172kgfであるが、導体スペーサ18の取付け間隔が15ｍ（半分）になると115kgfと格段に小さくなる。相間スペーサを取り付けた場合も同様で、相間スペーサ24の電線把持部28と、その前後の導体スペーサ18との取付け間隔ｄを、相間スペーサを取り付けないときの導体スペーサ18の最小取付け間隔Ｄ（例えば15ｍ）の２分の１より小さくすれば、相間スペーサ24のクランプ36に加わる力は、導体スペーサ18のクランプ22に加わる力より格段に小さくなることになる。したがって相間スペーサ24のクランプ36の摩耗損傷を低減することができる。
【００１６】
〔実施形態２〕
図７は本発明の他の実施形態を示す。図７において図２と同一部分には同一符号を付してある。この実施形態は、多導体送電線の上下相間を相間スペーサ24で連結し、その相間スペーサ24の電線把持部28の前後の素導体16に、２導体スペーサ44Ａ、44Ｂを取り付けたものである。２導体スペーサ44Ａ、44Ｂは図８に示すように、細長い板状のスペーサフレーム46の両端に素導体16を把持するクランプ22を取り付けたものである。２導体スペーサ44Ａ、44Ｂを使用する場合は、相間スペーサ24の電線把持部26とその前後の水平取付け２導体スペーサ44ａとの間隔ｄを、実施形態１と同様に設定すればよい。以上のような構成でも実施形態１と同様の効果が得られる。
【００１７】
なお２導体スペーサを使用する場合は、水平取付け２導体スペーサ44Ａのみとし、垂直取付け２導体スペーサ44Ｂを省略することも可能である。その理由は次のとおりである。すなわち、前述のように相間スペーサ24のクランプ36の過大な動きは、特に水平配置された２本の素導体16のバラバラな横振れ運動に起因するものであるので、この運動を規制するのは主に水平取付け２導体スペーサ44Ａであり、垂直取付け２導体スペーサ44Ｂは上記運動の規制に寄与する度合いが低いからである。
【００１８】
〔その他の実施形態〕
以上の実施形態では、多導体送電線が４導体の場合を説明したが、本発明は他の導体数の多導体送電線にも同様に適用可能である。
また以上の実施形態では、相間スペーサの絶縁体がポリマー碍子である場合を説明したが、相間スペーサの絶縁体が磁器製長幹碍子である場合には、ポリマー碍子のように撓まない代わりに相間スペーサの上下相で逆位相の横ぶれ振動を起こし、相間スペーサが振り子状に振動する。この際、素導体は水平方向に振り回されてサブスパン振動などを誘発するほか、碍子の重量が大きいため電線把持部に過大な反動応力を与え、劣化速度を加速しやすいが、上述のように相間スペーサの電線把持部の前後に導体スペーサを取り付けることにより、水平方向の過大な振幅による相間スペーサの電線把持部に作用する応力を大幅に緩和できるので、ギャロッピング防止装置としての信頼性を高めることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、相間スペーサの電線把持部の前後に、それに接近させて導体スペーサを取り付けたことにより、多導体送電線がギャロッピング等を起こしたときに、相間スペーサのポリマー碍子の撓みに基づく素導体の水平方向の過大な変位を効果的に抑制することができる。このため相間スペーサの電線把持部における可動連結部の摩耗損傷を防止することができ、ギャロッピング防止装置としての信頼性を高めることができる。
また相間スペーサの絶縁体が磁器製長幹碍子である場合には、ポリマー碍子の場合より重量が約２倍程度と重いため、振動の節（反射点）となりやすく、電線把持部にはより厳しい反動応力が生ずるので、本発明を適用すれば一層効果的に摩耗損傷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るギャロッピング防止装置の一実施形態を示す側面図。
【図２】 図１の装置の要部を示す斜視図。
【図３】 図１の装置に用いる導体スペーサの具体例を示す正面図。
【図４】 図１の装置に用いる相間スペーサの具体例を示す、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図５】 図４の相間スペーサの電線把持部を示す正面図。
【図６】 ポリマー碍子を用いた相間スペーサの撓みの状態を示す説明図。
【図７】 本発明に係るギャロッピング防止装置の他の実施形態を示す要部の斜視図。
【図８】 図７の装置に用いる２導体スペーサの具体例を示す、（ａ）は正面図、（ｂ）は一部の平面図。
【符号の説明】
10：鉄塔
12：架空地線
14Ａ：上相電線
14Ｂ：中相電線
14Ｃ：下相電線
16：素導体
18：導体スペーサ
24：相間スペーサ
26：ポリマー碍子
28：電線把持部

Claims (2)

1. 各相の電線（ 14 Ａ、 14 Ｂ、 14 Ｃ）が、複数本の素導体（16）を導体スペーサ（18）で所定の間隔に保持した多導体で構成され、前記導体スペーサ（ 18 ）は径間の両端側より中央部の方が取付け間隔が大きくなるように取り付けられており、
   上相電線（14Ａ）と中相電線（14Ｂ）間および中相電線（14Ｂ）と下相電線（14Ｃ）間が碍子（ 26 ）の両端に電線把持部（ 28 ）を有する相間スペーサ（24）で連結され、前記電線把持部（ 28 ）がスペーサフレーム（ 34 ）に可動的に取り付けられたクランプ（ 36 ）を有している多導体送電線のギャロッピング防止装置において、
   前記径間の両端側より中央部の方が取付け間隔が大きくなるように取り付けられた導体スペーサ（ 18 ）に追加して導体スペーサ（ 18 ）を取り付けることによって、前記相間スペーサ（24）の電線把持部（28）の前後に、当該電線把持部（28）に接近させて、導体スペーサ（18）が取り付けられ、相間スペーサ（24）の電線把持部（28）とその前後の導体スペーサ（18）との間隔（ｄ）が、相間スペーサを取り付けない場合のその径間の導体スペーサ（18）の最小取付け間隔である径間の両端側における導体スペーサ（ 18 ）の取付け間隔（Ｄ）の２分の１より小さく設定されていることを特徴とする多導体送電線のギャロッピング防止装置。
2. 相間スペーサ（24）の絶縁体がポリマー碍子（26）又は磁器製碍子で構成されていることを特徴とする請求項１記載の多導体送電線のギャロッピング防止装置。

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