《電力》〈送電〉[H28:問7] 送電線の振動に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆(やや易しい)

次の文章は,送電線の振動に関する記述である。文中の\( \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ \)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。

比較的緩やかな一様な風が,電線と直角に当たると電線の背後に\( \ \fbox {  (1)  } \ \)ができて鉛直方向の周期的な力が電線に働き,これが\( \ \fbox {  (2)  } \ \)固有振動数と一致すると微風振動が発生する。全振幅は数センチメートル以下と小さいが,電線が長い間繰り返し応力を受けて,電線を構成する素線が切れることがあり,さらに断線に至る可能性がある。微風振動は径間が長い場合や,直径が大きい割に重量の軽い電線の場合,具体的には\( \ \fbox {  (3)  } \ \)などの場合に発生しやすい。
電線に氷雪が付着して強風が当たると,付着した氷雪の\( \ \fbox {  (4)  } \ \)が原因となって揚力が発生し,自励振動を生じて電線が上下に大きく振動する。これをギャロッピングという。一方,電線の下面に水滴が付くと\( \ \fbox {  (5)  } \ \)がさかんに発生する。電線から帯電した水の粒子が射出するためその反作用で電線の振動を誘発する。これを\( \ \fbox {  (5)  } \ \)振動といい無風の場合に発生しやすい。

〔問7の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&(イ)& アーク   &(ロ)& 鋼心アルミより線     &(ハ)& 粒 径 \\[ 5pt ] &(ニ)& カルマン渦    &(ホ)& 低周波交流磁界   &(ヘ)& 飛 散 \\[ 5pt ] &(ト)& 気流の   &(チ)& コロナ   &(リ)& 帯電 \\[ 5pt ] &(ヌ)& 硬銅より線   &(ル)& 非対称性   &(ヲ)& 滴下 \\[ 5pt ] &(ワ)& 圧力脈動   &(カ)& 電線の機械的   &(ヨ)& 系統の電気的
\end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

送電線の振動は様々な原因により発生します。いきなり全て覚えることは難しいので,本問や他の類題等で少しずつ理解していくようにしましょう。

1.微風振動
風速\( \ 5 \ \mathrm {m/s} \ \)以下の比較的緩やかな風が電線と垂直方向に吹くと電線の風下側にカルマン渦が生じ,上下に振動する現象です。繰り返し疲労が蓄積すると,素線切れや断線を引き起こす可能性があります。
特徴
 ①電線の固有振動数と一致すると発生するため,径間の長い場合や,重量の軽い場合に発生しやすい。
 ②風速が緩やかでかつ一定の時発生しやすいため,山間部よりも平野部に発生しやすい。
 ③気流が安定している早朝あるいは日没に発生しやすい。
対策
 ①ダンパを取付け振動のエネルギーを吸収し,減衰を早める。
 ②アーマロッドを使用して,電線を補強し振動のエネルギーを吸収する。

2.ギャロッピング
電線に非対称な氷雪が付着し肥大化すると,微風振動と同様に電線の風下側にカルマン渦が生じ振動する現象です。
特徴
 ①スペーサのために電線が回転できない多導体方式の方が発生しやすい。
 ②風圧を受けるエネルギーが大きいため,径間によって振幅が10m以上になる場合もあり,相関短絡を起こしやすい。
対策
 ①難着雪リングを取り付け,着雪を防止する。
 ②相関スペーサを取り付け,短絡事故を防止する。
 ③ルート選定で風の主方向と直角に当たりやすくなるところ,冬季風が直接さらされる尾根上などを避けるようにする。

3.コロナ振動
電線下面にある水滴が滴下する際,コロナ放電により電線を蹴るとその反動で揚力を生じ,電線の固有振動数と一致するとコロナ振動を生じます。
特徴
 ①降雨量が多く(\( \ 5 \ \mathrm {mm/h} \ \)以上)で,無風の時発生しやすい。
 ②振幅は\( \ 10 \ \mathrm {cm} \ \)程度である。
対策
 ①多導体方式を採用する。
 ②がいし連結数を見直す等で重量を調整し,電線の固有振動数を調整する。

【解答】

(1)解答:ニ
文脈から,解答候補は(ニ)カルマン渦,(ホ)低周波交流磁界になると思います。ワンポイント解説「1.微風振動」の通り,微風振動は電線の風下側にカルマン渦が生じ,上下に振動する現象です。

(2)解答:カ
文脈から,解答候補は(ト)気流の,(カ)電線の機械的,(ヨ)系統の電気的になると思います。ワンポイント解説「1.微風振動」の通り,電線の(機械的)固有振動数と一致した場合に発生します。

(3)解答:ロ
文脈から,解答候補は(ロ)鋼心アルミより線,(ヌ)硬銅より線になると思います。鋼心アルミより線は銅より線よりも軽いです。

(4)解答:ル
文脈から,解答候補は(ハ)粒径,(ヘ)飛散,(ル)非対称性,(ヲ)滴下,(ワ)圧力脈動になると思います。ワンポイント解説「2.ギャロッピング」の通り,氷雪の非対称性により風下側にカルマン渦が生じ,振動が発生します。

(5)解答:チ
文脈から,解答候補は(イ)アーク,(チ)コロナ,(リ)帯電になると思います。ワンポイント解説「3.コロナ振動」の通りです。



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