JP5469525B2 - 架空送電線用保持装置および架空送電機構 - Google Patents

架空送電線用保持装置および架空送電機構 Download PDF

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Description

本発明は、架空送電線用保持装置に関する。本発明はさらに、このような保持装置を備えた架空送電機構に関する。
都市の外側での電気エネルギーの伝送および分配には、架空送電システムが用いられている。この架空送電システムを介して、産業および個人家庭は、一部では長い区間を介して電気エネルギーが供給される。最終消費者のもとでは、一般に、電圧は日常的に利用できるようにするために、いわゆる使用電圧に変換される。
特に、故障後の修理のための易接近性、およびこれにより達成可能な短い復旧時間も、架空送電システムの使用時に有利である。
架空送電システムは、基本的に、さまざまな高さの電圧に対応できるように設計しておくことが望ましい。架空送電システムでは、送電電圧に依存して、厳密な規格化された安全基準が遵守されなければならない。特に、電圧を送電する送電線と地面との間で、所定の安全距離を確保しなければならない。これにより、通常の送電システムでは、その作動時にフラッシオーバが生じることを回避することができる。
電圧を送電する部品の安全距離は、定格電圧が高い場合には、定格電圧が低い場合よりも大きい。このため、エネルギー供給を低い定格電圧から高い定格電圧へと変更する場合には、既存の柱システムは、その高さが送電線の安全距離を保証することができなくなって、安全に利用することができなくなる。このようなことから、既存の古い、低い定格電圧用の架空送電システム、特にそのシステムにおいて重要な役割を果たす構成要素の一つである各送電電柱(以後、単に柱とも呼称する)は、高い電圧を送電するための安全規定を満たすことができないので、変更時に高額に嵩みがちな費用をかけるなどして、交換されなければならない。
特許文献1に開示された保持装置では、送電線を受容するための2つの保持要素を備えて、板ばねとして形成された支持枠を有している。この支持枠は、2つの脚を有し、それら脚の間を保持碍子が延びている。保持碍子は、柱に固着させることができる。
特許文献2には、多数の架空送電線を保持するよう形成された支持枠を有するブラケットが示してある。支持枠は、アームを有しており、それらアームに保持要素が取付けられている。その保持要素内で、送電線は、アームによって確定された相互距離で保持される。支持枠は、柱に固着しておくことのできる碍子に固着されている。
特許文献3には、保持装置が開示されている。送電線は、支持枠なしで保持碍子を介して柱に固着されている。そこでは保持碍子がヒンジを介して可動式に柱に固着されている。送電線は、保持要素内で案内されるように設定されている。
オーストリア特許発明第127271号明細書 英国特許出願公開第968249号明細書 特許第48044798号公報
本発明の第1の課題は、低い定格電圧用に構想された架空送電システムを高い電圧に対応できるように変更することを可能とする架空送電線用保持装置を提供することにある。
本発明の第2の課題は、上述の架空送電線用保持装置を含んで構成される架空送電機構を提供することにある。
本発明の第1の課題は、本発明に係る請求項1に記載の架空送電線用保持装置によって解決される。
即ち、本発明の架空送電線用保持装置は、少なくとも2つの担持脚を備えた支持枠と、長手方向に延びる保持碍子とを有し、送電線を受容する(担持し案内する:以下同様)ための各1つの保持要素が担持脚の末端に配置されており、前記保持碍子は、前記支持枠の前記担持脚の間に取付けられ、かつ柱横材に固着するための自由端を有し、前記支持枠は前記担持脚が前記保持碍子の長手方向で前記保持碍子の前記自由端を越えて延びているように設定されている。
本発明が為されるまでの推考の経緯における、第1の段階では、本発明は、低い定格電圧用の柱がそれ自体、過度に低い高さのゆえに、高い電圧を送電する送電線を案内するのに利用できない、との事実の認識から出発した。
案内された送電線と地面との間で確保すべき最小距離は、安全指針によって指定されている。低い定格電圧用の柱の高さは、基本的に送電線と地面との距離によって規定されているので、低い電圧用に構想された柱を高い定格電圧用に利用することは、従来の技術では可能でない。
そこで、第2の段階として、本発明は、低定格電圧の送電線を案内するための柱横材が、基本的に、高定格電圧を送電できるほどに十分高く配置されている、との考えから出発した。つまり、遵守すべき安全距離は、柱横材自体の高さによってではなく、隣接する柱の2つの横材間で固着され垂れ下げられた送電線の最も低い箇所によって決定されている。
そこで、本発明では、柱横材の下方にある領域に、特に利用可能な取付空間が存在し、この取付空間の寸法内で、地面との所要の安全距離が確保されるようにした。これまで、従来技術では、この取付空間については着目されておらず、また重視されていなかった。
第3の段階において、本発明として、下側取付空間を利用して柱横材に取付けることが可能な、案内される送電線を高くするための保持装置を構想した。即ち、保持装置が支持枠を備えており、その支持枠が、柱横材の下方の取付空間内に取付けられており、その支持枠の高さ方向に延びた担持脚が、その長手方向で柱横材の上方に送電線を持ち上げる。これにより、柱でも、垂れ下げられた送電線の最も低い箇所でも、地面との安全距離が確保され、高い定格電圧の送電も対応することが可能となる。
このようにして、本発明の架空送電線用保持装置によれば、高定格電圧の送電線を案内し支持するための柱として、低定格電圧用柱を用いることが可能となる。よって、既存の柱それ自体を、高い費用や高い物流支出および煩雑な柱取替工事や柱取替作業等を費やして、新たな柱に取り替えることを、回避することが可能となる。
つまり、本発明によれば、新たに認識された下側取付空間を、支持枠等の導入によって利用して、送電線を持ち上げるための機械的に安定した構造を提供することができる。
架空送電線用保持装置は、1つの支持枠と1つの保持碍子とを含む。
この架空送電線用保持装置の支持枠においては、一例として、送電線を案内するための保持要素が、その末端に取付けられた2つの担持脚を有するものとすることができる。支持枠は、保持碍子を介して、例えばねじ、またはボルト等の、固着手段を使用することにより、柱横材に懸垂して取付けられた状態とすることができる。なお、複数の担持脚を設けるようにすることも可能であることは勿論である。
担持脚が、その長手方向で保持碍子の自由端を越えて上方に延びている状態となるように、支持枠の寸法や形状を設定することにより、担持脚の末端に固着されて送電線を案内する保持要素は、柱横材よりも高く位置決めされることとなる。これにより、案内される送電線と地面との距離を、従来の直接的固着に比べて拡大させることができる。この距離は、保持碍子の自由端を越えて延びる担持脚の長さの増加に伴って増大する。つまり、支持枠の大きさを調節することで、それに案内される送電線の高さを適宜に所望の高さに変更することが可能となる。
さらに、支持枠もしくは保持装置の大きさは、利用可能な取付空間に対応してその寸法を適合させることができる。これにより、支持枠は、異なる高さの柱を有するさまざまな架空送電機構用に対して多様に適応し、送電線の高さを適宜に所望の高さとすることができる。
支持枠の担持脚の間に取付けられる保持碍子は、碍子としての機能の他に、支持枠を柱横材に固着するのに役立つ。こうして、支持枠に、その上下方向での安定性を付与することができる。保持碍子は、例えば懸垂碍子、支持碍子または耐張碍子として形成してもよい。特に、極めて厳しい静的要求および高い定格電圧の要求に対応しなければならない場合、平行な長幹碍子または碍子連を使用することもできる。保持碍子は、保持装置の固着前に、既に柱横材に固着しておくようにすることも可能である。特に、引張荷重を受けることとなる。
保持碍子には、柱横材に固着するために、自由端が設けられている。この自由端を柱横材に固着するためには、さまざまな固着手段を利用することができる。固着手段は、例えばボルト結合、またはねじ結合用に形成しておくことができる。担持脚に付設された保持要素は、その形状および大きさをさまざまなものとすることが可能である。例えば、U字形または長方形、開放式または閉鎖式とすることができる。送電線を包持して、形状接合方式または摩擦接合方式で送電線を案内することも可能である。
このように、本発明によれば、従来の柱それ自体を、新しいものに取り替えることなく(その柱自体は維持しながら)、その従来の柱に取り付けられている既存の架空送電システムの装備を、本発明に係る架空送電線用保持装置に変更することにより、高定格電圧用のものとして使用することが可能となる。
支持枠の担持脚は、基本的に、さまざまな方向に延ばすことができる。特に担持脚は、互いに角度を成して延設することができる。本発明の有利な一態様では、担持脚を長手方向で互いに平行に整列させる。これにより、支持枠に作用する諸々の力が均一に分配されることとなり、この架空送電線用保持装置としての安定性が高まる。
支持枠は、さまざまな形状とすることができる。有利な一態様としては、支持枠が実質U字形に形成されている。これにより、担持脚の平行性によるのと同様に、支持枠の安定性と機械的強度とが高まる。そして、特に、簡単かつ安価な製造と保持碍子の容易な固着とが可能となる。
より好ましくは、担持脚の間に横棒が取付けられており、その横棒に保持碍子が固着されており、担持脚は保持碍子を対称の中心軸として鏡像対称に形成されている。横棒は、担持脚の間に取付けられる保持碍子に、確実な固着箇所を提供する。保持碍子を対称の中心軸として担持脚を鏡像対称に配置することによってさらに、支持枠に作用する諸々の力が、担持脚に均一に分配されて、剪断力を受けることなく保持碍子によって力が吸収されることが保証される。
本発明の他の有利な一態様においては、支持枠が、金属から作製されている。金属または金属合金を使用することで、耐食性を有して相応する安定性を有する支持枠を製造する可能性が提供されることとなり、支持枠が自己に作用する諸々の力によって変形する虞がなくなる。付加的には、はるかに容易に取り扱うことのできる金属部品製造方法が公知であり、それを用いることによって、生産コストを抑えることも可能となる。
保持装置の安全性を高め、フラッシオーバの発生を防止するために、望ましくは、保持碍子の自由端と支持枠との間の距離を、空気中で電圧フラッシオーバを防止するのに十分となるように設定する。その確保すべき最小距離の値は、印加電圧に依存して変化するので、空気中フラッシオーバ区間について計算することができ、支持枠は、諸要求に相応して製造して取付けることができる。その際、支持枠は、最も僅かな最小距離にまで近づけて、極力小さな寸法となるように設計することが望ましい。このようにすることにより、機械的強度を高めることができる。
碍子は、基本的に、直立式または懸垂式のいずれかに形成しておくことができる。直立碍子は、比較的低い柱高さを可能とし、架空送電機構の構造に基づいて、送電線の落下を防いで所定の安全性を提供する。懸垂碍子は、横方向変位によって比較的大きな横力を回避することができ、曲げ荷重を受けることがない。全体として、両種類の碍子は、沿面距離を延長するためのリブを装備しておくことができる。セラミック碍子も、複合碍子も、保持装置用に利用可能である。
本発明の特別有利な一態様においては、保持碍子は、少なくとも30kVの電位差を絶縁するように形成されている。低い定格電圧用の既存の架空送電システムは、例えば5〜30kVの範囲内の電圧用に構想されている。それに対して、高い定格電圧用の新規な送電線は、それより上の電圧範囲、特に70〜130kVをカバーする。この理由から、保持碍子は、相応する電位差用に形成されたものでなければならない。
30kVよりも高い電圧には、大抵の場合、長幹碍子が使用され、さらに200kVよりも高い電圧には、しばしば連用碍子が使用される。そのような碍子の材料としては一般に、大抵はガラスまたはセラミックスが使用されるが、特に高強度プラスチックからなる碍子を使用することも可能である。
また、他の有利な一態様では、保持碍子が、直列に接続された多数の個別碍子を有する碍子連として形成される。各個別碍子は、一定の電位差用に形成されている。個々の碍子の直列接続によって、単一碍子で可能であるよりも大きな電位差を全体として安価に橋絡することができる。碍子連を使用すると、付加的に一定の柔軟性が得られる。これは、利用する碍子の数が、絶縁すべき電位差に適合できるからである。
第2の課題は、本発明に係る請求項に記載の架空送電機構によって解決される。
即ち、本発明の架空送電機構は、保持装置と柱と安定化碍子とを含み、記保持装置は少なくとも2つの担持脚を有する支持枠と長手方向に延びる保持碍子とを備えており、送電線を受容するための各1つの保持要素が前記担持脚の末端に配置されており、前記保持碍子は、前記支持枠の前記担持脚の間に取付けられ、かつ柱横材に固着するための自由端を有し、前記支持枠は、前記担持脚が長手方向で前記保持碍子の前記自由端を越えて延びているように寸法設計されており、前記柱には、前記柱横材が固着されており、前記保持碍子が、前記柱横材と結合されており、前記安定化碍子は、前記保持装置を長手方向に対して実質垂直に前記柱に対して支える。
他の有利な諸構成は、本発明に係る請求項9に記載の架空送電機構に関する従属請求項の記載に見られる。ここに、前述の本発明に係る装置について指摘された諸利点は、その各々の構成の持つ趣旨に即して、この架空送電機構に当てはめて考えることができる。
即ち、送電線が前記柱横材を介して前記担持脚の前記保持要素内で案内されている場合、前記保持装置は、有利には、前記送電線を介して安定化碍子によって柱で支えられる。保持装置は、他の固着部を含む必要がない。安定化碍子を固着するために、送電線を取付けるための公知装置を利用することができる。
安定化碍子を使用することによって、保持装置の安定性が保証される。圧縮荷重または引張荷重用に設計された安定化碍子と、引張荷重用に設計された保持碍子との、両方の碍子で固着することにより、支持枠に作用する引張力および圧縮力が均一に分配される。これにより、支持枠はその本来の位置で確実に保持される。
2つの碍子、つまり保持碍子と安定化碍子を、架空送電機構内で使用することによって、例えば変動する天候条件、暴風雨等の外的負荷に耐えることのできる、それ自体安定した構造の提供が保証される。
好ましくは、安定化碍子が、保持碍子に対して実質的に直角に配置されている。この角度は、個々の態様において、作用する諸々の力に適合させることができる。安定化碍子は特に、送電線を横切る方向で保持装置の傾動運動を防止することができる。
送電線は、基本的に、支持枠の外側でも安定化碍子によって案内されることができる。しかし、より好ましくは、送電線は担持脚の保持要素の間で安定化碍子によって支えられているようにする。これにより、送電線の均一で対称な案内と同時に、コンパクトな構造態様を保証することができる。
送電線および担持脚は、保持碍子の自由端に対して、実質的に同じ最小距離を有するようにすることが望ましい。この最小距離の確保によって、万一の火花発生および電圧フラッシオーバを防止することができる。担持脚と保持碍子の自由端との距離を同じ大きさとすることよって、支持枠に作用する諸々の力が両方の担持脚に均一に分配され、支持枠の安定性が増大することとなる。
以下、図面に基づいて本発明の2つの実施例が詳しく説明される。
本発明の実施の形態に係る架空送電線用装置を含んで構成された架空送電機構の主要部の構成を示す図である。 図1に示した本発明の実施の形態に係る架空送電線用装置を含んで構成された架空送電機構の主要部の構成の1バリエーションを示す図である。
図1に保持装置3を備えた架空送電機構1が示してある。この架空送電機構1は柱5とこの柱5に直角に固着された柱横材7とを含む。金属からなる柱5は長方形横断面を有する。同様に金属製の柱横材7は、横方向でその外端に向かって先細の形状となっている。
保持装置3は、保持碍子15と、その他にU字形に形成された支持枠17とを含んでいる。支持枠17は、金属からなるものである。支持枠17は、互いに直角に配置される3つの部位、つまり2つの担持脚19とこれらの担持脚19の間に配置された1つの横棒21とを備えている。支持枠17の角は丸めた形状に形成されている。支持枠17は、柱5と平行に配置され、その横棒21の中心位置で保持碍子15と結合されている。
柱横材7は、その外端が、保持装置3におけるセラミックス製の保持碍子15の自由端13に結合されている。固着手段22は、ボルト結合用に機能する。
柱5と柱横材7との接触個所にセラミックス製の安定化碍子9が固着されている。その安定化碍子9の自由端(柱5に接する端とは反対側の端)が、送電線11を支える。
担持脚19は、その長手方向が保持碍子15の自由端を越えて長く上方に延びている。その末端には、断面U字形に形成された保持要素23が設けられている。送電線11は、担持脚19に付加された保持要素23の中間位置で、安定化碍子9によって支持されている。これにより、保持装置3は、その全体として送電線方向を横切って柱5から前方に延びた安定化碍子9によって支えられている。
2つの担持脚19は、互いに平行に形成されている。この担持脚19、および送電線11、ならびに安定化碍子9の外端は、保持碍子15の自由端13および柱横材7の外端に対して同じ最小距離を有する。この最小距離は、空気中でのフラッシオーバの防止を保証する距離となっている。さらに、担持脚19は、保持碍子15を対称の中心軸として鏡像対称に配置されている。
保持装置3と地面(図示省略)との間の、所定の最小距離または安全距離は、保持装置3を備えたことによって、高い定格電圧を送電する送電線11についても保証されることとなる。即ち、柱横材7を介して送電線11を持ち上げることにより、隣接する2つの柱5の間で垂れ下がった送電線11の最も低い箇所で地面との安全距離が確保される。
支持枠17の高さ方向の寸法をさらに高く再設定または変更することにより、もしくは担持脚19の長さを延長することにより、送電線11の支持高さをさらに付加的に高くすることができる。
図2は、本発明の実施の形態に係る1バリエーションとしての、架空送電機構31を示したものである。この架空送電機構31は、図1と同様に、1つの柱35と、この柱35に対してほぼ直角に固着された1つの柱横材37とを含んでいる。
図2に示したこの1バリエーションでは、図1とは異なり、柱35もこの柱35に固着された柱横材37も、円筒状に形成されている。また、複合碍子として形成された安定化碍子39は、柱35に直接固着され、柱横材37と平行に配置されている。柱横材37の外端には、支持枠41が、保持碍子45におけるねじ結合用に形成された固着手段44を介して結合されている。保持碍子45は、安定化碍子39と同様に、複合碍子として作製されている。
支持枠41は、3つの部位、つまり2つの担持脚47とこれらの担持脚47の間に配置される1つの横棒49とを含んで構成されている。担持脚47は、互いに平行に配置されているのでなく、長手方向で互いに逆向きに所定の角度を成して延びている。またさらには、担持脚47は、保持碍子45を対称の中心軸として鏡像対称に配置されている。送電線51は、複合碍子として形成された安定化碍子39によって、担持脚47の末端にそれぞれ固着された保持要素53の中間位置で支えられている。図2では、担持脚47も送電線51も、保持碍子45の自由端43および柱横材37に対して、十分に大きな距離を有するように設定されている。
1 架空送電機構
3 保持装置
5 柱
7 柱横材
9 安定化碍子
11 送電線
13 保持碍子の自由端
15 保持碍子
17 支持枠
19 担持脚
21 横棒
22 固着手段
23 保持要素
31 架空送電機構
33 保持装置
35 柱
37 柱横材
39 安定化碍子
41 支持枠
43 保持碍子の自由端
44 固着手段
45 保持碍子
47 担持脚
49 横棒
51 送電線
53 保持要素

Claims (16)

  1. 送電線(11、51)を所定の高さに保持するために用いられる架空送電線用保持装置(3、33)であって、
    少なくとも2つの担持脚(19、47)とそれら各担持脚(19、47)の長手方向の一端同士を接続する横棒(21、49)とを有する支持枠(17、41)と、前記横棒(21、49)に一端が接続されていると共にその一端とは反対側の末端が自由端(13、43)になっていて、当該架空送電線用保持装置(3、33)の装着が想定されている送電線支持用の柱(5、35)に前記自由端(13、43)が接続されるように設定された保持碍子(15、45)とを含み、
    前記送電線(11、51)を受容するための保持要素(23、53)が、前記担持脚(19、47)の長手方向における前記横棒(21、49)に接続された一端とは反対側の末端にそれぞれ配置されており、かつ、
    前記支持枠(17、41)は、前記担持脚(19、47)の長手方向における前記保持要素(23、53)が配置された前記末端前記保持碍子(15、45)の長手方向における前記自由端(13、43)よりも長く前記横棒(21、49)上の接続点から延びている
    ことを特徴とする架空送電線用保持装置。
  2. 前記少なくとも2つの担持脚(19、47)が、その長手方向で互いに平行に整列している
    ことを特徴とする請求項1記載の架空送電線用保持装置(3、33)。
  3. 前記支持枠(17、41)の全体的な幾何学的形状が、U字形またはV字形に形成されている
    ことを特徴とする請求項1または2記載の架空送電線用保持装置(3、33)。
  4. 前記少なくとも2つの担持脚(19、47)同士が、前記保持碍子(15、45)を対称の中心軸として左右対称に形成されており、その左右対称点に前記保持碍子(15、45)の前記自由端(13、43)とは反対側の一端が接続されている
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の架空送電線用保持装置(3、33)。
  5. 前記支持枠(17、41)が、金属からなるものである
    ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の架空送電線用保持装置(3、33)。
  6. 前記保持碍子(15、45)における前記自由端(13、43)と前記支持枠(17、41)との間の距離が、空気中で電圧フラッシオーバを防止するのに十分な大きさとなるように設定されている
    ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の架空送電線用保持装置(3、33)。
  7. 前記保持碍子(15、45)が、少なくとも30kVの電位差を絶縁するように形成されている
    ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の架空送電線用保持装置(3、33)。
  8. 前記保持碍子(15、45)が、直列に接続された多数の個別碍子を有する碍子連として形成されている
    ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載の架空送電線用保持装置(3、33)。
  9. 保持装置(3、33)と柱(5、35)と安定化碍子(9、39)とを含む架空送電機構(1、31)であって、
    前記保持装置(3、33)が、請求項1から8のいずれか1つに記載の架空送電線用保持装置(3、33)であり
    前記柱(5、35)は、その横方向に突出する柱横材(7、37)を有していて、その柱横材(7、37)に前記保持碍子(15、45)の自由端(13、43)が接続されるように設定されており
    記安定化碍子(9、39)は、前記支持脚(19、47)の長手方向実質垂直に立った状態に保たれるように、前記保持装置(3、33)を前記柱(5、35)に対して支える
    ことを特徴とする架空送電機構(1、31)。
  10. 前記送電線(11、51)が、前記柱横材(7、37)を介して前記担持脚(19、47)の前記保持要素(23、53)内で案内されており、
    前記保持装置(3、33)が、前記送電線(11、51)を介して前記安定化碍子(9、39)によって前記柱(5、35)で支えられる
    ことを特徴とする請求項9記載の架空送電機構(1、31)。
  11. 前記送電線(11、51)が、前記少なくとも2つの担持脚(19、47)における前記保持要素(23、53)同士の間で、前記安定化碍子(9、39)によって支持されている
    ことを特徴とする請求項9または10のいずれかに記載の架空送電機構(1、31)。
  12. 前記保持装置(3、33)と地面との間に、所定の最小距離が確保されている
    ことを特徴とする請求項9から11のいずれか1つに記載の架空送電機構(1、31)。
  13. 前記少なくとも2つの担持脚(19、47)が、その長手方向で互いに平行に整列している
    ことを特徴とする請求項9から12のいずれか1つに記載の架空送電機構(1、31)。
  14. 前記送電線(11、51)と、前記担持脚(19、47)とが、前記保持碍子(15、45)の前記自由端(13、43)に対して同じ最小距離を有する
    ことを特徴とする請求項10から13のいずれか1つに記載の架空送電機構(1、31)。
  15. 前記保持碍子(15、45)の前記自由端(13、43)と前記支持枠(17、41)との間の距離が、空気中での電圧フラッシオーバを防止するのに十分となるように設定されている
    ことを特徴とする請求項9から1のいずれか1つに記載の架空送電機構(1、31)。
  16. 前記保持碍子(15、45)および前記安定化碍子(9、39)の少なくとも一方が、少なくとも30kVの電位差を絶縁するように形成されている
    ことを特徴とする請求項9から1のいずれか1つに記載の架空送電機構(1、31)。
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