《法規》〈電気施設管理〉[H20:問5]架空送電線路における電線の微風振動に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★☆☆☆☆(易しい)

次の文章は,架空送電線路における電線(架空地線を含む。以下同じ。)の微風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語句を解答群の中から選び,その記号をマークシートに記入しなさい。

架線された電線に\( \ 0.5〜10 \ \mathrm {[m / s]} \ \)の比較的緩やかな一様な風が水平方向から直角に当たると,カルマン渦により,電線に対して\( \ \fbox {  (1)  } \ \)方向に交互の圧力が発生する。電線の微風振動は,この圧力変化の周波数と架線された電線自体の\( \ \fbox {  (2)  } \ \)が一致するときに発生する定常的な振動である。

微風振動を受けた電線は,曲げ疲労を生じ,素線切れ等の損傷に至ることがある。\( \ \fbox {  (3)  } \ \)の場合,電線の撚り層数が少ない場合及び電線張力が高い場合には特に問題となる。

電線の微風振動対策の実施例としては,次のようなものがある。

①電線に\( \ \fbox {  (4)  } \ \)を取り付け,電線系の消費エネルギーを大きくすることにより,発生振幅を下げる。

②\( \ \fbox {  (5)  } \ \)付近の電線にアーマロッドを巻き付け,振動による発生応力を下げる。

〔問5の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&(イ)& 径間中央     &(ロ)& 防振用ダンパ       &(ハ)& 固有抵抗 \\[ 5pt ] &(ニ)& 線 路     &(ホ)& 固有周波数     &(ヘ)& 固有インピーダンス \\[ 5pt ] &(ト)& 長径間     &(チ)& 短径間     &(リ)& 径間最下点 \\[ 5pt ] &(ヌ)& 難着雪リング       &(ル)& 超短径間     &(ヲ)& 水 平 \\[ 5pt ] &(ワ)& 電線支持点     &(カ)& 相間スペーサ     &(ヨ)& 鉛 直 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

架空送電線路で発生する振動の一つである微風振動に関する問題です。
法規科目というよりはどちらかというと電力科目に出題される内容です。
電線の振動は他にもありますので,他の振動も合わせて理解しておくようにしましょう。

1.電線の振動
電線が振動すると隣の電線と接触し,短絡事故が発生したり,振動による応力で,電線の損傷や破断等が発生する可能性があります。
①微風振動
 電線に対して直角に微風(数\( \ \mathrm {m / s} \ \))が当たると気流の流れにより電線の背後にカルマン渦が生じて上下の振動が発生します。電線が軽く,径間が長い場合に発生しやすくなります。

②サブスパン振動
 多導体の送電線のスペーサ間のことをサブスパンと言い,そこに風速\( \ 10 \ \mathrm {m / s} \ \)以上の風が吹くと電線背後にカルマン渦が発生し振動する現象です。

③ギャロッピング
 電線の表面に非対称な氷雪が付着し,風下側にカルマン渦が生じて振動します。振動数はサブスパン振動と同程度と言われています。

④スリートジャンプ
 電線に雪が積雪し,それが落ちる反動で振動する現象で,振幅が大きく短絡のリスクが高い現象です。

⑤コロナ振動
 雨が降っている時や霧が出ている時に発生しやすく,電線から水滴が離れる際にコロナ放電により,電線に反発力が生じて振動する現象です。

2.電線の振動対策
①ダンパの設置
 ダンパの設置により,振動エネルギーを吸収します。

②アーマロッドによる補強
 電線に巻き付ける物で,振動の吸収と電線の補強を行います。下図のダンパの上の電線に巻き付けられている導体がアーマロッドです。

③スペーサの設置
 多導体にスペーサを設置し,電線同士の接触を防止します。

④難着雪リングの取付
 電線からすべり落ちてきた雪をリング部で落下させることにより,氷雪の付着と成長を防止します。


出典:TDKテクノマガジンHP
https://www.tdk.com/ja/tech-mag/ninja/099

【解答】

(1)解答:ヨ
題意より解答候補は,(ニ)線路,(ヲ)水平,(ヨ)鉛直,になると思います。
ワンポイント解説「1.電線の振動」の通り,微風振動では電線に対し鉛直方向に交互の圧力が発生します。

(2)解答:ホ
題意より解答候補は,(ハ)固有抵抗,(ホ)固有周波数,(ヘ)固有インピーダンス,になると思います。
電線の振動は,電線自体が持つ固有周波数と一致した場合に増幅されます。

(3)解答:ト
題意より解答候補は,(ト)長径間,(チ)短径間,(ル)超短径間,になると思います。
ワンポイント解説「1.電線の振動」の通り,微風振動は長径間であるほど発生しやすくなります。

(4)解答:ロ
題意より解答候補は,(ロ)防振用ダンパ,(ヌ)難着雪リング,(カ)相間スペーサ,になると思います。
ワンポイント解説「1.電線の振動」の通り,微風振動の対策として有効なのは防振用ダンパとなります。

(5)解答:ワ
題意より解答候補は,(イ)径間中央,(リ)径間最下点,(ワ)電線支持点,になると思います。
微風振動の際には固定点である電線支持点に最も応力が加わるので,電線支持点にアーマロッドを巻き付けると効果的となります。



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