JPS5939694B2 - 送電線などの張力測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば送電線架設工事において、その送電線
にかかる張力を測定する場合に適用することができる送
電線などの張力測定装置に関する。

従来の送電線架設工事はまず鉄塔が建設され、その鉄塔
に吊り下げられた滑車（金庫と称する）によつてはじめ
に案内ロープが架設される。その案内ロープに連結され
た導体、つまり電線、通常は鋼芯入りアルミニウム撚り
線がくりだされる。塔と塔との間に電線が張り渡される
と電線工夫がその両端の塔にのぼりそれぞれの端で一度
電線を塔に仮りに固定し電線の一方の端末に金具を取付
ける。即ち電線端末にアルミニウム円筒を被せ油圧プレ
ス機械でそのアルミニウム円筒をつぶして電線に固定す
る。その後これを絶縁碍子に固定し、他縁は電線のたる
み具合をみて適当にひつぱり、ここではじめて電線の長
さを決めて最終的な寸法に切断しその切断した端部に金
具を取付ける。次にそれを碍子に固定して一区間の架設
が完了する。この工法は鉄塔上での作業が多く危険も伴
い、更に能率がよくない。また近来の送電線は送電容量
の増大のため電線も太くなり、例えば直径が５〜６ｃｗ
Ｌにも及ぶ、切断する場合や金具をつける場合にも全て
が大形化してきたので事実上格上の作業は困難となつて
きた。しかも現在送電線の建設が許されるところは平地
はすくなく、山間地を通過しなければならないことが多
くなり急な山、高地での作業が大半をしめる。そのよう
な場所に大形の機械をはこび、更に多勢の電線工夫を各
々の鉄塔に配置して工事をすることは経済的にも困難と
なつてきた。一方送電電力容量の増大に伴い電線が太く
なるばかりではなく、１本の電線では足りないので４本
〜６本を一組とする送電線（４導体、６導体と呼ばれて
いる）が多くなつてきた。従つて塔上での作業は４〜６
倍も多くなつてきた。このような従来の工法に対しその
欠点を改善した工法が開発され現在はそれが主流となり
つつある。即ちこれはプレハブ架線と通称される方法で
、簡単に説明するとまず鉄塔が建設されると塔と塔との
直線距離、高低差などを精密に測量し予め必要な電線の
長さを計算して求めておく。次に電線そのものにその製
造段階で長さのマークを入れてドラムにまいておく。こ
れをはじめに仮に架設された案内ロープに連絡してくり
だす。そのくりだす前に地上で金具（端子）を圧着して
おく。順次くりだして終端近くなつたら一時くりだしを
停止して電線に印された長さのマーキングによつて必要
長さのところを切断する。その切断された端末にも金具
を圧着し、これに案内ロープ（通称割りワイヤーと言う
）を連結し次の電線（勿論金具は圧着する）を連結する
。このように連結されたものを順次くりだして鉄塔間に
電線を架設する。この方法によれば鉄塔上の作業が大幅
に削減され、危険もすくなく高能率であることは確かで
あるが、技術的に一つの問題がある。それは送電線のよ
うに高電圧の電線においては安全上の見地から地表から
の高さが厳しく定められること、即ち電線のたるみが正
確に管理されなければならないことと、前述の複導体化
のため一組の電線のたるみ（長さは）相当厳密にそろつ
ていなければならないことが要求されるようになつた。
鉄塔と鉄塔との間の距離は通常の測量或はそれよりもす
ぐれた方法として光波測距儀などでセンチメートル単位
で測定することができるようになつている。

電線もその製造工程において正しく長さの計測が行われ
マーキングを施すことができる。送電線は鋼線の撚りあ
わされたロープにアルミニウム素線を多重によりあわせ
て製作されたものであるだけに張力を与えればその撚り
がしまつて伸びが生ずるものである。張力が一定の範囲
以内であれば弾性変形として扱うことは可能であるが、
それを超えると永久にもどらない伸びが生ずる。一方鉄
塔と鉄塔の距離は短かくて３００メートル、長いときに
は７００〜８００メートルにも及ぶ。このような長区間
においては電線の長さが１センチメートル変化すると中
央部では数十センチメートル〜数メートルに及ぶたるみ
の変化となつてあられれる。先にも述べたように単に地
上からの距離の維持ばかりでなく、複数体相互間の張力
分担の均一化をはかるためにはそれぞれの電線の長さの
相対値及び絶対値の均一化が非常に厳密に求められるよ
うになつた。そこで架設工事においては電線に加えられ
る張力←定値以下にとどめなければならない必要が生ず
る訳である。

そのためには張力を最少にとどめて、即ち案内ロープの
みくりだしてそれに連らなる導体は自由にくりだされる
ようにしておけば良い。しかしそうすると電線を引いて
いる間に電線は地表をこすつたり、樹木に接触したりし
て電線に傷を与える問題をひきおこす。従つて電線はあ
る程度の張力を与えて延線、つまりくりだす必要がある
がその張力は一定値以下にとどめなければならない。従
来の延線工法或はフルハブエ法においては電線に与えら
れる張力を測定して監視する技術、方法は存在せず単に
目視によつて電線のたるみすぎ、張りすぎの程度を監視
して案内ロープをまきとるウインチを手動で制御してい
た。

従つて電線に与えられる張力はまちまちでその結果電線
に生じるのびも大きくバラツキついた。即ち従来では電
線に与えられる張力の定量的な管理は全く行われていな
かつた。電線にかかる張力を測定する手段としてその電
線の端（先端）に張力計、例えばロードセルの如きもの
を取付けこれを介して電線を引くことが考えられる。

その場合電線は順次くりだされるため前記ロードセルの
位置が変る。よつてロードセルの検出値を電波信号に変
換し、これを案内ロープ巻き取り用ウインチの位置で受
信してその受信されたロードセルの検出信号によりウイ
ンチを制御することになる。しかし野をこえ、山をこえ
数キロメートルに及ぶ延線を行うときには電波の送信出
力が増大し発信装置の電源の問題があり、更に電波の周
波数割りあて許可、免許の問題もある。この発明の目的
は滑車に掛けられた送電線などが張力をその滑車の位置
で測定する送電線などの張力測定装置を提供することに
ある。この発明によれば送電線などが掛けられる滑車は
ローブなどで自由な状態で懸垂され、その滑車にその回
転中心をほぼ中心として回動できるようにアームが取付
けられ、そのアーム端部は滑車にかけられた送電線など
の下面に常に追従接触するようにされる。

そのアームの回動角から送電線などの滑車の基準円に接
する部分のその滑車の回転中心に対する角度を測定する
。更に滑車が吊下げられる上記ロープなどに力切）る張
力を測定する。これ等測定された角度及び張力から送屯
線などにかかる張力を演算する。第１図に示すように滑
車１１に電線１２が掛けられた場合、電線１２にかかる
張力ＴＡは一般に懸垂曲線の方程式から次の式で与えら
れることが知られている。

ＱＶ↓赫 Ｖ ′ 二 Ｐは滑車１１を吊下げるロープ（金車コードと称する）
１３にかかる荷重から滑車（金車と称する）１１の自重
を引いた値である。

θは電線１２が金車１１に接している部分の滑車１１の
回転中心０に対する角（これを抱角と称する）である。
Ｐは例えばロードセル１４を用いれば相当高精度に、容
易に計測することができる。しかし高所に吊下げられた
滑車でしかも常に移動する電線がその滑車１１の溝部に
接している円弧の長さ或は滑車の回転中心０からみたそ
の弧のなす角度θを測定する方法がなかつた。所謂抱角
θの測定原理を第２図を参照して説明する。

電線１２ａは抱角θが零の場合（現実にはあり得ない）
であり滑車１１の半径と直角な線上にある。滑車１１の
中心０の旋回中心とするアーム１５を考えそのアーム１
５は図において反時計方向に旋回するようにバネで力が
与えられている。従つてアーム１５の遊端は電線１２の
下面に常に接している。いま何等かの原因で電線１２に
かかる張力が変化して電線１２ａがその滑車１１との接
触点Ａを中心に電線１２ｂとして示すように図において
時計方向に曲がるとアーム１５も１５′として示すよう
に押し下げられ、つまり時計方向に回動する。

抱角がθ変化したときアーム１５がθ／２回転すること
になる。アーム１５の電線１２ａ，１２６との各接触点
をＢ，Ｂ′、電線１２ｂが滑車１１から離れる点をＮと
するとΔＡＯＢとΔＮＯＢ′とにおいてが毛＝面７０Ａ
Ｂ＝／ＯＮＢ′＝９０勿あるから／ＢＯＢ′、つまりア
ーム１５の回動角はθ／２に等しいことが証明できる。
高低差のあるところで電線１２が架線されると第３図に
示すように、高さが異なる位置に配されている金車１１
，１Ｖ，１１″に電線１２が順次掛けられ、金車の高低
差に応じて金車コード１３，１３′，１３″は垂線に対
して傾斜し金車コードは必ず抱角θの２等分線上に位置
する。

θ 回動アーム１５の回動角−より抱角θを測定するための
具体的手段としては例えば第４図及び第５図に示すよう
にすればよい。

金車１１は支持フレーム１６内に配され、フレーム１６
の対向板１７及び１８間に渡されて固定された軸１９上
に金車１１は回動自在に保持される。フレーム１６の外
側の中央部と対向して取付板２１が間隔を保つてフレー
ム１６に固定される。取付板２１のフレーム１６と反対
側にポテンシヨメータ２２が取付けられる。ポテンシヨ
メータ２２の調整軸２３は取付板２１に形成された孔を
通じてフレーム１６側に突出され、この調整軸２３は金
車１１の軸１９の延長線土に位置している。フレーム１
６及び取付板２１間において調整軸２３に回動アーム１
５の一端がその軸と直角に固定される。回動アーム１５
の遊端に触ピン２４がフレーム側に突出して固定される
。回動アーム１５及びフレーム１６間にコイルばね２５
が取付けられ回動アーム１５は第４図において反時計方
向に回動偏倚される。よつて触ピン２４は金車１１の溝
２６に掛けられた電線１２の下面に常に接触する。この
ようにして抱角θの一がポテノシヨメータ２２の調整軸
２３の回動角位置として検出される。第６図に示すよう
に回動アーム１５ａ，１５ｂの二つを設け、その一方１
５ａは第５図に示したようにポテンシヨメータ２２のケ
ースに固定しアーム１５ａ，１５ｂを互に反対方向に回
動偏倚させ、各遊端部が金車１１の両側で電線１２の下
面に接触するようにすることもできる。

このようにすれば抱角θが直接ポテンシヨメータ２２に
より検出され検出精度が高いものになる。金車１１を通
過するものは電線１２のみならず継手金具、つまり案内
ロープと電線或は案内ロープ同志をつなぐ金具やカウン
タウエイトと称する電線よじれ防止用おもりなどがある
。それらの障害物が金車１１を通過し工事の事情によつ
ては逆戻りする際に触ピン２４、回動アーム１５などに
ひつかかつて触ピンや回動アームがもぎとられてしまう
おそれがある。第７図は前記障害物があたつても回動ア
ームや触ピンがもぎとられることがないように触ピン２
４が何れの方向にも自由に逃けられるようにした例であ
る。即ち回動アーム１５の遊端部に半球状座金２８が固
定され、一方触ピン２４の一端は半球状座金２８と互に
摺動できるように半球状凹部とされた押え部２９が固定
される。

また触ピン２４は筒状とされその内部にコイルばね３１
が配されその一端は触ピン２４の遊端に固定され、他端
は座金２８の軸心に形成された貫通孔を通じて回動ア一
ム１５に固定される。従つて触ピン２４は座金２８を中
心に回動でき、しかもバネ３１の作用によりアーム１５
に対し触ピン２４が常に直角に保持される。触ピン２４
が回動アーム１５におしつけられている強さは回動アー
ム１５の旋回による電線１２に対する圧力によつては容
易に曲がらない程度に強くしておくことは勿論である。
また触ピン２４は滑りやすい材質でつくるか、或は管を
二重にしてころがりで接触させるなどの工夫をすること
もできる。金車１１は金車ロープ１３に自由な状態で懸
垂され、第３図に示したように金車ロープ１３が抱角θ
の２分の１角度位置にあるようにされる。

例えば第５図に示すようにフレーム１６の上側の端板３
３に形成された孔内に吊下げ軸３４が挿通され、吊下げ
軸３４にフレーム１６は回動自在に吊下げられる。吊Ｆ
げ軸３４の上端部にピン３５がほぼ直角にゆるく挿通さ
れそのピン３５の両端にＵ字状連結具３６の両端が固定
され、連結具３６に金車ロープ１３が取付けられる。金
車ロープ１３にかかる張力Ｐと抱角θとから前記式にも
とずいて電線１２にかかる張力ＴＡが演算される。

例えば第８図に示すように第１図に示したロードセル１
４に定電圧線３７から適宜の電圧が与えられて作動しロ
ープ１３に加わる荷重が電気信号に変換される。その変
換出力は必要に応じて増幅器３８で増幅され、その出力
から金車１１及びフレーム１６などの自重が引算器３９
で差引かれる。その残りの電線１２の重みによる金車ロ
ープ１３の張力Ｐほ割算器４１の分子入力として供給さ
れる。抱角検出用の第５図に示したポテンシヨメータ２
２にもロードセル１４と同様に定電圧電源４２からの定
電圧が両端に印加される０ポテンシヨメータ２２の可動
子から回動アーム１５の角度が電気信号として検出され
る。

その検出出力は必要に応じて増幅器４３を通じてＳｉｎ
関数発生回路４４へ供給され、回路４４から折線近似な
どの方法によつて検出された角度θ／２のＳｊを示す電
気信号が出力されて割算器４１に分母入力として供給さ
れる。割算器４１の出力は電線１２の張力ＴＡに関する
値となり、これは必要に応じて増幅器４５を通じて記録
計４６及び警報指示計４７へ供給される。前記各演算は
アナログ又はアイジタルの何れで行つてもよい。割算は
特に分母が零近くまで変化する場合は十分な演算精度が
得がたいことがある。その場合は増幅器４３の出力をＳ
ｌｎ関数ではなくＳｉｎ−１（ＣＯｓｅｃ）関数に変換
し、その出力と引算器３９の出力とを割算器４１の割算
の代りに掛算すればよい。以上説明したこの発明による
電線などの張力測定装置は送電線延線工事において電線
張力の測定に適用することにより送電線延線工事の質の
向上をもたらすことができる。

更に送電線に過大な張力を与え鉄塔を損傷させるような
危険な事態を防止することができる。また最適張力で延
線することが可能になり工事の進行がはやくなり経費も
やすくなる。その土各鉄塔に監視員をおいて目視で監視
していた場合と比較してデータ（張力）を有線、無線で
伝迷することによりそれらの人員が不要となる。土述で
はポテンシヨメータ２２として直線特性のものを用い電
気回路′８１ｎ又は１／Ｓｉｎに変換する方法で構成し
たが、ポテンシヨメータ２２自体にＳｌｎ又は１／Ｓｌ
ｎ特性を持たせて関数発生回路４４を省略することもで
きる。

更にこの発明に送電線延線工事における送醒線の張力測
定のみならず、例えばロープウエイ、荷役運搬用索動な
どのロープの張力、測定に利用して安全監視に応用でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は滑車を吊下げるロープにかかる張力と電線など
の抱角θと電線などの張力ＴＡとの関係を説明するため
の図、第２図は抱角と回動アームとの関係を示す図、第
３図は滑車に掛けられた電線の抱角と金車ローブとの関
係を示す図、第４図は抱角測定手段の一例を示す正面図
、第５図は第４図の断面図、第６図は抱角測定手段の他
の例を示す路線図、第７図は回動アームに取付けられた
触ピンの取付構造の一例を示す断面図、第８図はロープ
張力と抱角とにより電源張力を演算する回路を示すプロ
ツク図である。 １１：滑車、１２二電線、１３：ロープ、１４：コード
セル、１５：回動アーム、１６：フレーム、２２：ポテ
ンシヨメータ、２４：触ピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロープ等により自由な状態で懸垂された滑車にその
   回転中心をほぼ中心として回動できるようにアームが取
   付けられ、そのアームの端部が上記滑車に掛けられた電
   線などの下面に常時追従接触するようにされ、そのアー
   ムの回動角により上記電線などが上記滑車の基準円と接
   する部分のその滑車の回転中心に対する角度を測定する
   手段と、上記滑車全体を吊下げる上記ロープなどにかか
   る張力を測定する手段と、上記測定された角度及び張力
   から上記電線などにかかる張力を演算する手段とを具備
   する送電線などの張力測定装置。