《電力》〈送電〉[H22:問10]送電線に発生する振動の種類とその原因に関する空欄穴埋問題

Contents

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）

架空電線が電線と直角方向に毎秒数メートル程度の風を受けると，電線の後方に渦を生じて電線が上下に振動することがある。これを微風振動といい，これが長時間継続すると電線の支持点付近で断線する場合もある。微風振動は\( \ \fbox {　（ア）　} \ \)電線で，径間が\( \ \fbox {　（イ）　} \ \)ほど，また，張力が\( \ \fbox {　（ウ）　} \ \)ほど発生しやすい。対策としては，電線にダンパを取り付けて振動そのものを抑制したり，断線防止策として支持点近くをアーマロッドで補強したりする。電線に翼形に付着した氷雪に風が当たると，電線に揚力が働き複雑な振動が生じる。これを\( \ \fbox {　（エ）　} \ \)といい，この振動が激しくなると相間短絡事故の原因となる。主な防止策として，相間スペーサの取り付けがある。また，電線に付着した氷雪が落下したときに発生する振動は，\( \ \fbox {　（オ）　} \ \)と呼ばれ，相間短絡防止策としては，電線配置にオフセットを設けることなどがある。

上記の記述中の空白箇所 (ア)，(イ)，(ウ)，(エ)及び(オ)に当てはまる語句として，正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

\[
\begin{array}{cccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） & （オ） \\
\hline
(1) & 軽　い & 長　い & 大きい & ギャロッピング & スリートジャンプ \\
\hline
(2) & 重　い & 短　い & 小さい & スリートジャンプ & ギャロッピング \\
\hline
(3) & 軽　い & 短　い & 小さい & ギャロッピング & スリートジャンプ \\
\hline
(4) & 軽　い & 長　い & 大きい & スリートジャンプ & ギャロッピング \\
\hline
(5) & 重　い & 長　い & 大きい & ギャロッピング & スリートジャンプ \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

架空送電線に発生する振動に関する問題です。
電験での出題頻度も高い内容で，過去問の類題も多く出題されています。
最初はなかなか覚えられないかもしれませんが，一つずつしっかりと名称とその特徴を覚えていきましょう。

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\( \ 10 \ \mathrm {m} \ \)以上になる場合もあり，相間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相間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.サブスパン振動
電線のスペーサとスペーサの間(サブスパン)で生じる振動。原理はギャロッピングと同じく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振動周波数が\( \ 1～2 \ \mathrm {Hz} \ \)で，振幅が最大\( \ 50 \ \mathrm {cm} \ \)程度となる。
対策
　①スペーサの間隔を適正に配置する。
　②防振装置を採用する。
　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を避けるようにする。

4.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。

5.スリートジャンプ
氷雪が着氷し落下した際の跳ね上がりによる振動。一時的なもので，減衰性があるが，相間短絡を引き起こす可能性がある。
特徴
　①跳ね上がりが大きいと相間短絡を引き起こす。
　②風の影響ではないため，持続性はない。
対策
　①難着雪リングを取り付け，着雪を防止する。
　②相間スペーサを取り付け，短絡事故を防止する。
　③電線同士の水平方向に間隔を設け(オフセット)，電線の真上に電線がないようにする。