JP6018336B2 - 特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法 - Google Patents

Description

本発明は配電線路に関するもので、より詳細には、配電線路の落雷遮蔽効果の向上と、配電設備の単純化と、架空地線の断線故障及び変圧器２次側中性線の断線故障または変圧器２次側引下線（銅）と特別高圧中性線（アルミニウム）との異質金属接続による断線故障の防止効果とがある特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法に関するものである。

韓国の２２．９ＫＶ−Ｙ配電系統において、架空地線は、落雷の遮蔽のために架空地線支持台を使用して特別高圧電力線の上部に自然災害に脆弱な繋柱形態で設けられ、特別高圧中性線は、不平衡電流及び故障電流の帰路として特別高圧電力線の下部に設けられている。

架空地線と特別高圧中性線は電柱ごとに接続し、２００ｍごとに５０Ω以下で接地して電気的に並列回路と同一の機能を行うが、他の位置に重複施設されるため、通信線の共架設備と共に電柱の荷重を増加させている。架空地線においては、インピーダンスが大きい亜鉛めっき鋼線を使用しているため、落雷だけでなく不平衡電流及び故障電流により劣化して断線故障が頻繁に発生している。そのために、線種、線径、導電性を考慮して施工する必要性が要求されている。その上、変圧器が設けられる特別高圧中性線と低圧中性線を共用する低圧併架箇所においては、低圧負荷電流が特別高圧中性線の許容電流を超過して流れる場合、変圧器２次側中性線の接続点における断線故障する原因となる問題点がある。

ここで、現在の配電線路を調べてみると、図１に示すように、現在の２２．９ＫＶ−Ｙ特別高圧配電線路の設備及び長柱形態において、架空地線４０は亜鉛めっき鋼線（ＦＳ２２ｍｍ^２）を使用し、電柱最上部で架空地線支持台を用いて繋柱形態で設けられ、電柱１０の上部には電力線２０が設けられ、電力線２０の低圧併架箇所５０には変圧器５１が設けられ、その変圧器５１の下部には低圧中性線兼用特別高圧中性線６０と低圧線８０が設けられる。

この時、特別高圧中性線６０は電力線２０と同様であるか、一段階細い線径の鋼心アルミニウム（ＡＣＳＲ）電線を使用している。

また、海岸地域などのように、塩害によって電線の腐蝕が激しい所には裸硬銅線（ＷＯ）を特別高圧中性線として使用している。

また、変圧器が設けられる低圧併架箇所は特別高圧中性線を低圧中性線と共用しているので、低圧負荷電流が特別高圧中性線の許容電流を超過して流れる場合は、変圧器２次側中性線の接続点における断線故障の原因になっている。したがって、都心地域では変圧器２次側中性線の接続点における断線故障を予防するために低圧中性線をさらに架線したり、特別高圧中性線を許容電流が大きい裸硬銅撚線（ＷＯ）で施工している。

一方、２２.９ＫＶ−Ｙ中性線多重接地系統においては接地箇所及び接地抵抗値が落雷の遮蔽に大きい影響を及ぼす。現在の架空地線は特別高圧中性線と電柱ごとに接続し、２００ｍ（３〜４柱間）間隔を置いて５０Ω以下で接地し、変圧器が設けられる電柱は２５Ω以下で接地している。

しかし、前述したような現在の配電線路においては、架空地線の過熱、劣化によって断線故障が発生する。それによって、落雷及び平常時不平衡電流の帰路現象が発生する。

また、特別高圧中性線と低圧中性線の共用により低圧併架箇所において変圧器２次側中性線の接続点における断線故障または変圧器２次側引下線（銅）と特別高圧中性線（アルミニウム）との異質金属接続による断線故障が頻繁に発生する。

更に、配電線路に通信回線を架設する時には、特別高圧中性線位置に通信線を重複して設けることにより配電線路が複雑になり、都市美観を阻害し、高い工費を必要とする。また、自家通信網の確保推進により共架通信線と共に電柱にかかる荷重の増加により、電柱が折損する要因になる。

一方、本発明の出願人は、特許文献１に開示したように、架空地線兼用中性線を有する電柱及びこれを用いた配電工法を韓国に出願して登録を受けた。この配電工法においては、架空地線と中性線を直撃雷による雷過電圧上昇などの危険性なしに一つの電力線として使用することができる電柱を構成する。それによって、中性線で架空地線の役割を兼用して工費の原価節減及び線路の単純化を図り、これを通じて支持物の荷重を軽減させ、中性線の地上高未逹などを解消できる。

一方、現代の電力事業においては、配電自動化及びスマートグリッドなどにより、電力供給業者自らの情報通信網の構築に対する要求が増大している。このような要求により電柱における各通信業者に通信線の共架を許可して配電線路に別の通信線を設け、電力供給業者は設けられた通信線を賃貸してそれ自体を情報通信網として使用している。

しかし、前述したような通信線を構築するためには、架空地線及び中性線とは別途に、また他の通信線を構築する必要がある。それによって配電線路の荷重を超過する通信線の共架設備により配電電柱の疲労度が増加して亀裂及び倒壊される事故が頻繁に発生している。また工事原価が増加し、都市美観が低下し、特に配電電柱事業者は通信社に配電自動化通信線の賃借り費用を別途に支払わなければならないなどの問題点が発生する。

また、架空地線兼用中性線の接地施工が、前述したように、２００ｍ柱間ごとの５０Ωの接地箇所は少ないが、接地抵抗値を低減するための作業が難しいなどの問題点がある。

韓国特許登録第１０−０７２５３８２号公報

本発明は前述した問題点を解決するためのものであり、配電線路で落雷を遮蔽する役割をする架空地線と不平衡電流及び故障電流の帰路としての役割をする特別高圧中性線と通信網構築のための光通信線の機能を同時に行うことを可能にすることで、雷過電圧を減少し、電力線の断線故障を減少させて電力品質の向上を図るなどの優れた落雷の遮蔽効果を与え、配電設備の単純化による工費の節減と荷重の減少、及び施工品質と都市美観の向上を図り、架空地線、特別高圧中性線、及び光通信線の断線故障を防止するための特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法を提供することにその目的がある。

また、本発明の他の目的は、通信事業者に光通信線を賃貸することによって、高い収益の創出が可能であり、通信網自体の確保により通信線の賃借り費用を節減でき、電力設備の高付加価値化のための特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は特別高圧中性線と低圧中性線との分離により変圧器２次側中性線接続点の断線故障または変圧器２次側引下線（銅）と特別高圧中性線（アルミニウム）との異質金属接続による断線故障を予防するなど、電力品質の向上を図るための特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法は、電柱の上部には碍子を備えた腕金を通じて電力線が設けられ、上段には架空地線が設けられ、前記電力線の下部には低圧併架箇所に該当する位置に変圧器が設けられ、前記変圧器の下部には前記電力線と同一の線状の低圧中性線兼用特別高圧中性線が設けられ、前記低圧併架箇所に該当する位置には低圧線が設けられる配電線路工法において、前記低圧中性線兼用特別高圧中性線を、低圧中性線と特別高圧中性線にそれぞれ分離形成し、前記架空地線と前記特別高圧中性線を含んで一つの架空地線兼用特別高圧中性線を構成し、これをマルチギャップを用いて前記電柱の上段に設け、前記低圧併架箇所に該当する前記電柱における前記変圧器の下部には、前記変圧器が設けられた前記電柱とその両側の低圧負荷側に位置した両前記電柱との間を連結する前記低圧中性線と前記低圧線を設け、前記変圧器と前記架空地線兼用特別高圧中性線とを接続して、前記架空地線兼用特別高圧中性線に低圧負荷電流が流れることを遮断し、複数の前記電柱のうち、前記架空地線兼用特別高圧中性線に接続される前記低圧併架箇所に前記変圧器、避雷器または開閉器が設けられる前記電柱は直接地中接地を行い、残りの前記電柱は前記架空地線兼用特別高圧中性線と接地線を連結して前記電柱ごとに接地を行うことを特徴とする。

前述した構成を有する本発明の特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法によれば、架空地線、特別高圧中性線、及び光通信線を一つの配線として構成し、電柱の最上段でのマルチギャップによる施工を可能にすることで、雷撃電流の分類（分離）効果の極大化及び雷過電圧の減少により電力線の断線故障を減少させて電力品質の向上を図るなど、優れた落雷の遮蔽効果を与え、配電設備の単純化による工費の節減と荷重の減少及び施工品質と都市美観の向上を図るなどの効果が得られる。

また、通信事業者に光通信線を賃貸することによって、高い収益の創出が可能であり、通信網自体の確保により通信線の賃借り費用を節減できるので、電力設備の高付加価値の創出が可能であるという効果が得られる。

また、架空地線、特別高圧中性線、及び光通信線の断線故障が防止され、変圧器が設けられる低圧併架箇所において特別高圧中性線と低圧中性線を分離して、変圧器２次側中性線接続点の断線故障を予防するなど、電力品質が非常に向上する効果が得られる。

従来の配電線路を示す概略図である。 本発明に係る特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法の全体を示す斜視図である。 本発明に係る特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法の架空地線兼用特別高圧中性線における光複合中性地線の適用状態を示す実施例図である。 本発明に係る特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法を用いてピン柱を施工する状態を示す実施例図である。 本発明に係る特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法を用いてストレイン柱を施工する状態を示す実施例図である。 本発明に係る特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を光複合中性地線として適用する時、配電線路工法を用いてストレイン柱を施工する状態を示す他の実施例図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書および特許請求の範囲に使用した用語や単語は、通常的や辞書的な意味に限定して解釈してはならず、発明者はその自身の発明を最善の方法として説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に立ち、本発明の技術的な思想に符合する意味と概念として解釈しなければならない。

したがって、本明細書に記載した実施形態と図面に示す構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想をすべて代弁するものではない。したがって、本出願時点においてこれらを代替することができる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。

図２は本発明に係る特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法の全体を示す斜視図である。

まず、図２に示すように、本発明に係る特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法において、電柱１０の上部には碍子３１を備えた腕金３０を通じて電力線２０が設けられ、上段には架空地線４０が設けられ、電力線２０の下部には低圧併架箇所５０に該当する位置に電柱１０に変圧器５１が設けられ、変圧器５１の下部には図１に示すように、電力線２０と同一の線状の低圧中性線兼用特別高圧中性線６０が形成され、低圧併架箇所５０に該当する位置には低圧線８０が設けられる。

このような配電線路工法において、低圧中性線兼用特別高圧中性線６０を低圧中性線７０と特別高圧中性線６０にそれぞれ分離形成する。

配電線路で落雷を遮蔽する役割をする架空地線４０と不平衡電流及び故障電流の帰路としての役割をする特別高圧中性線６０の機能を同時に行うように、架空地線４０と特別高圧中性線６０を含んで一つの架空地線兼用特別高圧中性線１００を構成する。

また、架空地線兼用特別高圧中性線１００は、マルチギャップ２００を用いて電柱１０の上段に繋柱形態で設けられる。

この時用いるマルチギャップ２００は、落雷の発生時に架空地線兼用特別高圧中性線１００の落雷保護遮蔽角の範囲内に碍子３１及び電力線２０が位置するように設けることによって、遮蔽角を維持することが好ましい。

ここで用いるマルチギャップ２００は、本発明の出願人が出願して登録を受けた特許文献１に開示されている。即ち、図４に示すように、下部に形成された取付管を通じて電柱１０の上段に固定され、取付管の上部にはプレートが形成されている。好ましくは、このプレートには、電線を固定できるように、その上面中央にクランプが形成され、外周部には複数の貫通孔が形成されている。

一方、架空地線兼用特別高圧中性線１００は、図３に示すように、中心から離れて最外郭に配置される複数のアルミニウム鋼線１１０と、前記アルミニウム鋼線１１０の内側に配置される複数のカーボン鋼線１２０と、前記カーボン鋼線１２０の内部に配置される中央の光通信線としての光ファイバ線１３０と、を含む光複合中性地線１０１で構成され得る。

また、架空地線兼用特別高圧中性線１００のマルチギャップ２００の連結部には、約６０ｃｍ長さのアルミニウムテープ２５０を巻いて被覆することで、振動による架空地線兼用特別高圧中性線１００の損傷を防止できる。

そして、電力線２０の下部には低圧併架箇所５０に該当する電柱１０の位置に変圧器５１が設けられ、その変圧器５１の下部には変圧器５１が設けられた電柱１０とその両側の低圧負荷側に位置した両電柱１０との間を連結する低圧中性線７０と低圧線８０が設けられる。

この時、これらの電柱１０に設けられる低圧中性線７０は、架空地線兼用特別高圧中性線１００と変圧器５１とを接続するようになる。ここで、低圧中性線７０は架空地線兼用特別高圧中性線１００と別の回路（図面には図示せず）として構成する。それによって、架空地線兼用特別高圧中性線１００の許容電流を超過する雷撃電流が流れる場合にも、変圧器５１の２次側中性線接続点の断線を防止できる。

そして、それぞれの電柱１０の上段には、接地線２２０の一端を架空地線兼用特別高圧中性線１００に連結して接地を行う。

この時、接地のために、複数の電柱１０のうち、架空地線兼用特別高圧中性線１００に接続される変圧器５１、避雷器５２、または開閉器５３が設けられている電柱１０の場合には、直接２５Ω以下での地中接地を行うことが好ましく、残りの電柱１０の場合では、接地線２２０を架空地線兼用特別高圧中性線１００に直接連結して、３００Ω以下での地中接地を行うことが好ましい。

一方、架空地線兼用特別高圧中性線１００は、柱の種類によって多様な設置方法を適用できる。たとえば、ピン柱（直線柱）、またはストレイン柱（角度柱）に分類して設けることが可能である。

架空地線兼用特別高圧中性線１００の設置例を、まず、図４に示すように、ピン柱（直線柱）に適用する場合について説明する。

電柱１０の最上段には架空地線兼用特別高圧中性線１００を設けるため、マルチギャップ２００を装着する。マルチギャップ２００は、その下部に形成された取付管を通じて電柱１０の最上段に装着すればよい。

次に、マルチギャップ２００の上段には架空地線兼用特別高圧中性線１００を設ける。この時、架空地線兼用特別高圧中性線１００はマルチギャップ２００のプレート上面に形成されたクランプに固設する。以後、接地線２２０の一端を架空地線兼用特別高圧中性線１００に連結し、接地線２２０の他端は電柱１０を通じて地中に接地する。

次に、図５に示すように、ストレイン柱（角度柱）に適用する場合について説明する。

電柱１０の最上段には架空地線兼用特別高圧中性線１００を設けるため、マルチギャップ２００を装着する。この時、マルチギャップ２００は、その下部に形成された取付管を通じて電柱１０の最上段に装着すればよい。

次に、マルチギャップ２００の上部に形成されたプレートに架空地線兼用特別高圧中性線１００を直接設ける。

この時、架空地線兼用特別高圧中性線１００において、マルチギャップ２００に連結される部位には約６０ｃｍの長さのアルミニウムテープ２５０を巻いて被覆することで、振動による架空地線兼用特別高圧中性線１００の損傷を防止する。アルミニウムテープ２５０が被覆された中間部は、断線した後にその各端部を通常のデッドエンドクランプ（図面には図示せず）で固定し、そのデッドエンドクランプを用いてプレートの貫通孔にそれぞれ設けられる。

万一、断線が発生した場合、それぞれの架空地線兼用特別高圧中性線１００は通常的な架空地線の連結方法と同様に、ジャンプ線２３０を用いて連結すればよい。

次に、図６を参照して図３に示すような光複合中性地線１０１をストレイン柱（角度柱）に適用する場合について説明する。

マルチギャップ２００の上部において、プレートに光複合中性地線１０１を設け、電柱１０には接続箱３００をさらに設ける。万一、断線が発生した場合、それぞれの光複合中性地線１０１に接続線３１０を連結して接続箱３００内に引き出した後、その接続箱３００内で接続線３１０を接続すればよい。

そして、接地を行う時には、ＰＧクランプ２１０を用いていずれか一方の光複合中性地線１０１に接地線２２０の一端を連結し、接地線２２０の他端は電柱１０を通じて地中に接地すればよい。

前述したように、光複合中性地線１０１において、マルチギャップ２００に連結する部位には約６０ｃｍの長さのアルミニウムテープ２５０を巻いて被覆することで、振動による架空地線兼用特別高圧中性線１００の損傷を防止する。アルミニウムテープ２５０が被覆された中間部は、断線した後にその各端部を通常のデッドエンドクランプ（図面には図示せず）に固定し、そのデッドエンドクランプを用いてプレートの貫通孔にそれぞれ装着すればよい。

万一、断線が発生した場合、それぞれの光複合中性地線１０１は通常的な架空地線の連結方法と同様に、ジャンプ線２３０を用いて連結すればよい。

一方、前述したように接地を行う時、その電柱１０に追って配線される接地線２２０は、本発明の出願人が出願して登録を受けた特許文献１に開示されたような接地サドル（図面には図示せず）を用いて接地することができる。

以上で説明したように、本発明に係る特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法によれば、配電設備が単純化されて電柱荷重が減少し、電力品質の向上と施工品質の向上及び施工原価の節減効果が得られる。

また、電柱ごとの接地により落雷の遮蔽及び雷撃電流の分離効果が向上し、雷過電圧が減少して、電力線の断線故障を減少させることができる。

また、特別高圧中性線と低圧中性線を共用しないので、変圧器２次側中性線の接続点における断線故障を予防できる。従って、本発明の産業利用性はきわめて高いものといえる。

一方、本明細書内で本発明をいくつかの好ましい実施形態によって記述したが、当業者ならば、添付の特許請求範囲に開示した本発明の範疇及び思想から外れずに、多くの変形及び修正がなされ得ることがわかるはずである。

１０ 電柱
２０ 電力線
３０ 腕金
３１ 碍子
５０ 低圧併架箇所
５１ 変圧器
５２ 避雷器
５３ 開閉器
７０ 低圧中性線
８０ 低圧線
１００ 架空地線兼用特別高圧中性線
１０１ 光複合中性地線
１１０ アルミニウム鋼線
１２０ カーボン鋼線
１３０ 光ファイバ線
２００ マルチギャップ
２１０ ＰＧクランプ
２２０ 接地線
２３０ ジャンプ線
２５０ アルミニウムテープ
３００ 接続箱
３１０ 接続線

Claims (6)

1. 電柱１０の上部には碍子３１を備えた腕金３０を通じて電力線２０が設けられ、上段には架空地線４０が設けられ、前記電力線２０の下部には低圧併架箇所５０に該当する位置に変圧器５１が設けられ、前記変圧器５１の下部には前記電力線２０と同一の線状の低圧中性線兼用特別高圧中性線が設けられ、前記低圧併架箇所５０に該当する位置には低圧線８０が設けられる配電線路工法において、
   前記低圧中性線兼用特別高圧中性線を、低圧中性線７０と特別高圧中性線６０にそれぞれ分離形成し、
   前記架空地線４０と前記特別高圧中性線６０を含んで一つの架空地線兼用特別高圧中性線１００を構成し、これをマルチギャップ２００を用いて前記電柱１０の上段に設け、
   前記低圧併架箇所５０に該当する前記電柱における前記変圧器５１の下部には、前記変圧器５１が設けられた前記電柱１０とその両側の低圧負荷側に位置した両前記電柱１０との間を連結する前記低圧中性線７０と前記低圧線８０を設け、前記変圧器５１と前記架空地線兼用特別高圧中性線１００とを接続して、前記架空地線兼用特別高圧中性線１００に低圧負荷電流が流れることを遮断し、
   複数の前記電柱１０のうち、前記架空地線兼用特別高圧中性線１００に接続される前記低圧併架箇所５０に前記変圧器５１、避雷器５２または開閉器５３が設けられる前記電柱１０は直接地中接地を行い、残りの前記電柱１０は前記架空地線兼用特別高圧中性線１００と接地線を連結して前記電柱ごとに接地を行うことを特徴とする、特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法。
2. ピン柱の場合、前記架空地線兼用特別高圧中性線１００を前記マルチギャップ２００の上段に配置した後、前記マルチギャップ２００に形成されたクランプを用いて固定し、いずれか一方の前記架空地線兼用特別高圧中性線１００には前記接地線２２０の一端を連結し、前記接地線の他端は地中に接地することを特徴とする、請求項１に記載の特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法。
3. ストレイン柱の場合、分離した前記架空地線兼用特別高圧中性線１００を前記マルチギャップ２００の外周部にそれぞれ固設し、それぞれの前記架空地線兼用特別高圧中性線１００はジャンプ線２３０を用いて連結し、
   前記ジャンプ線２３０に連結された前記架空地線兼用特別高圧中性線１００には前記接地線２２０の一端を連結し、前記接地線の他端は地中に接地することを特徴とする、請求項１に記載の特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法。
4. 前記架空地線兼用特別高圧中性線１００は、中心から離れて最外郭に配置される複数のアルミニウム鋼線１１０と、前記アルミニウム鋼線１１０の内側に配置される複数のカーボン鋼線１２０と、前記カーボン鋼線１２０の内部に配置される中央の光通信線としての光ファイバ線１３０と、を含む光複合中性地線１０１で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法。
5. ２つの前記光複合中性地線１０１を前記マルチギャップ２００の外周部にそれぞれ固設し、前記電柱１０には接続箱３００をさらに設け、
   前記２つの光複合中性地線１０１のそれぞれに各接続線３１０を連結して、前記各接続線３１０を前記接続箱３００内に引き出した後、前記接続箱３００内で、前記各接続線３１０を互いに接続し、
   いずれか一方の前記光複合中性地線１０１にはＰＧクランプ２１０を用いて前記接地線２２０の一端を連結し、前記接地線の他端は地中に接地することを特徴とする、請求項４に記載の特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法。
6. 前記架空地線兼用特別高圧中性線１００を構成する前記光複合中性地線１０１において、前記マルチギャップ２００に連結される部位にはアルミニウムテープ２５０を巻いて被覆することを特徴とする、請求項４又は５に記載の特別高圧中性線と低圧中性線との分離設置構造を有する架空地線兼用特別高圧中性線を用いた配電線路工法。

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