JP2004213984A - ポリマーポスト碍子装置及びその装着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリマーポスト碍子の強度は長尺化ともに低下する。ポリマーポスト碍子を組み合わせ、任意の方向への強度強化構造とすることで、長い絶縁間隔を必要とする長尺の高電圧用としても十分な強度と剛性をもつポリマーポスト碍子装置及びその装着方法を提供する。
【解決手段】複数本のポリマーポスト碍子１−１〜１−４を多段積みしたポリマーポスト碍子柱１２−１、１２−２を並列に並べて、ポリマーポスト碍子柱１２−１、１２−２を構成するポリマーポスト碍子１−１〜１−４の各連結部及び上下端部において、並列に並べられたポリマーポスト碍子柱相互を一体プレート１３−１〜１３−３を介して連結することにより、ポリマーポスト碍子柱１２−１、１２−２を並列に並べた方向の曲げ強度を強化するとともに、ポリマーポスト碍子１−１〜１−４を段積みした方向の圧縮強度を強化する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば変電所において、導体あるいはスイッチ装置等を支持することにより大きな圧縮荷重を受けるポスト碍子に関するもので、その中でも特に、ポリマーポスト碍子から構成される碍子装置及びその装着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から 、変電所に用いられるポスト碍子は導体を支持するだけでなく、変電機器の構成構造材でもあるため、高剛性と、特にスイッチ装置の開閉部を支持するものについては、スイッチング動作の再現性を確保するために高い位置精度を要求される。そのためステーションポストには剛性に優れる磁器製碍子が広く用いられている。しかし、磁器製碍子は脆性も高く、大きな地震等の動的ストレスにより折損してしまうことがある。ポリマー碍子は、曲げ、圧縮等の機械荷重を支える中実のＦＲＰコア、ＦＲＰコアを保護し碍子に適当な漏洩距離を与えるシリコーンゴム等の耐侯性を有する外被、碍子と支持構造体および電線等を連結するための金具から構成され、耐震特性、汚損特性に優れているため、近年地震が多く、汚損の厳しい沿岸地区を中心に変電所用がいしへの適用が進んでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したポリマーポスト碍子は、 磁器ポスト碍子がほとんど変形しないのに対し、曲げ荷重に対してたわみ変形、圧縮荷重に対して座屈変形を生じる。その変形は碍子が長尺になるほど大きくなり、また強度も長尺になるほど低下する。そのため変電所用碍子へのポリマーポスト碍子の適用において、特に長い絶縁長を必要とする高電圧向けに、ポリマーポスト碍子の剛性不足が問題となっている。
【０００４】本発明の目的は上述した課題を解決して、希望する方向への強度を強化することができるとともに、 長尺であることが要求される高電圧用ステーションポストへの適用が可能なポリマーポスト碍子装置及びその装着方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のポリマーポスト碍子装置は、複数本のポリマーポスト碍子を多段積みしたポリマーポスト碍子柱を並列に並べて、ポリマーポスト碍子柱を構成するポリマーポスト碍子の各連結部及び上下端部において、並列に並べられたポリマーポスト碍子柱相互を一体プレートを介して連結することにより、並列に並べた方向の曲げ強度を強化するとともに、段積み方向の圧縮強度を強化したことを特徴とするものである。
【０００６】また、本発明のポリマーポスト碍子装置の装着方法は、基台に対し垂直に上述した構成のポリマーポスト碍子装置を装着するにあたり、ポリマーポスト碍子柱を並列に並べた方向が曲げ荷重負荷方向となるとともに、ポリマーポスト碍子を段積みした方向が圧縮加重負荷方向となるように、ポリマーポスト碍子装置を取り付けたことを特徴とするものである。
【０００７】本発明では、複数本のポリマーポスト碍子を多段積みしたポリマーポスト碍子柱を並列に並べて、ポリマーポスト碍子柱を構成するポリマーポスト碍子の各連結部及び上下端部において、並列に並べられたポリマーポスト碍子柱相互を一体プレートを介して連結することにより、基台に対し垂直に上述した構成のポリマーポスト碍子装置を装着するにあたり、ポリマーポスト碍子柱を並列に並べた方向が曲げ荷重負荷方向となるとともに、ポリマーポスト碍子を段積みした方向が圧縮 荷重負荷方向となるように、ポリマーポスト碍子装置を取り付けることができる。そのため、 曲げ荷重負荷方向及び圧縮荷重負荷方向の強度を特に向上させることができる。
【０００８】もちろん、並列にポリマーポスト碍子柱が並ぶ方向を任意の方向とすることで、希望する方向の強度を向上させることができるとともに、強度を向上させた方向以外の方向の強度も、その強度を向上させた方向ほどではないが、単独のポリマーポスト碍子のみの場合の強度と比べると強度の向上を達成することができる。また、本発明のポリマーポスト碍子装置は、複数本のポリマーポスト碍子を多段積みしたポリマーポスト碍子柱を並列に並べて、ポリマーポスト碍子柱を構成するポリマーポスト碍子の各連結部及び上下端部において、並列に並べられたポリマーポスト碍子柱相互を一体プレートを介して連結して構成されているため、長尺のポリマーポスト碍子装置を、ポリマーポスト碍子装置を構成する個々のポリマーポスト碍子のＦＲＰコアの径を従来と同じ程度に維持したまま簡単に得ることができる。
【０００９】さらに、好ましい態様としては、 スイッチ装置の開閉により発生する曲げ荷重の負荷方向にポリマー碍子柱を並列に並べることである。このように配置することで、変電所のスイッチ装置を本発明のポリマーポスト碍子装置で構成した場合、 ポリマーポスト碍子装置の大きく強度を向上させた方向に開閉部の動作により頭部にかかる曲げ荷重 がかかることになり、より大きな曲げ荷重に対して十分な 位置精度を保つことが出来るとともに、開閉部が載ることによりポリマーポスト碍子装置にかかる圧縮荷重に対しても十分な強度を発揮することができるため好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明のポリマーポスト碍子装置を構成するポリマーポスト碍子の一例の構成を示す図である。図１に示す例において、ポリマーポスト碍子１は、コア部材２と、コア部材２の周囲に設けられた胴部３および笠４からなる外被５と、コア部材２の両端に設けられた把持金具６とから構成されている。また、コア部材２は中実のＦＲＰから構成され、胴部３および笠４からなる外被５は例えばシリコーンゴムから構成されている。さらに、把持金具６の先端はフランジ形状を有し、平面のプレート部材等に対しネジ止めできる構成をとっている。このポリマーポスト碍子の構成は従来と同様である。
【００１１】図２は本発明のポリマーポスト碍子装置の一例の構成を示す図である。図２に示す例において、本発明のポリマーポスト碍子装置１１は、複数本ここでは２本のポリマーポスト碍子１−１、１−３ および１−２、１−４を多段積みしたポリマーポスト碍子柱１２−１、１２−２を並列に並べて、ポリマーポスト碍子柱１２−１、１２−２を構成するポリマーポスト碍子１−１〜１−４の各連結部及び上下端部において、並列に並べられたポリマーポスト碍子柱１２−１、１２−２相互を一体プレート１３−１〜１３−３を介して連結して構成されている
【００１２】ポリマーポスト碍子装置１１の下端部におけるポリマーポスト碍子１−１、１−２と一体プレート１３−１との連結は、ポリマーポスト碍子１−１、１−２の把持金具６−１、６−２の先端のフランジ形状の部分を一体プレート１３−１にネジ止めすることで、また、ポリマーポスト碍子装置１１の上端部におけるポリマーポスト碍子１−３、１−４と一体プレート１３−３との連結は、ポリマーポスト碍子１−３、１−４の把持金具６−３、６−４の先端のフランジ形状の部分を一体プレート１３−３にネジ止めすることで、それぞれ達成することができる。また、ポリマーポスト碍子装置１１の連結部におけるポリマーポスト碍子１−１〜１−４と一体プレート１３−２との連結は、ポリマーポスト碍子１−１〜１−４の先端がフランジ形状の把持金具６−１〜６−４を、把持金具６−１と６−３及び把持金具６−２と６−４を対にして一体プレート１３−２を介して配置し、把持金具６−１、一体プレート１２−２、把持金具６−３の組と、把持金具６−２、一体プレート１３−２、把持金具６−４との組を、組毎に一体にネジ止めすることで達成することができる。
【００１３】図２に示す構成の本発明のポリマーポスト碍子装置１１の曲げ強度については、一体プレート１３−１を固定してポリマーポスト碍子装置１１を立設した状態で、柱頭頂部の一 体プレート１３−３に曲げ荷重（矢印Ａとして示す） が加わる場合は、 並列に並んで連結されたポリマーポスト碍子１−１〜１−４が段積みしたラーメン構造となり、高い強度を発揮する。
【００１４】図３（ａ）に示す単独のポリマーポスト碍子１に対し、および、図３（ｂ）に示す複数本、ここでは２本のポリマーポスト碍子１−１、１−３を段積みしたポリマーポスト碍子柱１２−１に対し、ポリマーポスト碍子の中心軸から外れた圧縮荷重（矢印Ｂとして示す）が、ポリマーポスト碍子１もしくはポリマーポスト碍子柱１２−１が支持する構造体２１を介して加わると、図４（ａ）に示すような柱頭頂部座屈モードとなり、その圧縮荷重に対する座屈強度はオイラーの座屈理論による式、Ｗ＝（１／４）・π^２ ＥＩｚ÷ｌ^２ に概ね一致する。ここで、Ｗは座屈荷重、πは円周率、Ｅは弾性係数、Ｉｚは断面二次モーメント、ｌは柱の長さを示す。
【００１５】図３（ａ）に示す単独のポリマーポスト碍子１、および図３（ｂ）に示す２本のポリマーポスト碍子を段積みしたポリマーポスト碍子柱１２−１に、ポリマーポスト碍子またはポリマーポスト碍子柱の中心軸上に圧縮荷重（矢印Ｃとして示す）が加わると、図４（ｂ）に示すような柱中央部座屈モードとなり、その圧縮荷重に対する座屈強度はオイラーの座屈理論による式、Ｗ＝π^２ ＥＩｚ÷ｌ^２ に概ね一致する。
【００１６】従って、同じポリマーポスト碍子柱でも、座屈モードが柱中央部座屈モードをとる場合、柱頭頂部座屈モードをとる場合にくらべ４倍の圧縮強さを発揮することになる。図４（ｃ）は二本の柱を並列に並べ、その両端を固定した構造体、即ちラーメン構造体の中心軸上に圧縮荷重が加わった場合の座屈変形の様相であり、その強度は柱の長さｌが同一であれば、図４（ｂ）で示される一本の柱の柱中央部座屈モードの２倍、図４（ａ）で示される一本の柱の柱頭頂部座屈モードの８倍の座屈強度となる。
【００１７】図２に示す構成の本発明のポリマーポスト碍子装置１１は、ポリマーポスト碍子１−１と１−３から構成されるポリマーポスト碍子柱１２−１とポリマーポスト碍子１−２と１−４から構成されるポリマーポスト碍子柱１２−２を並列に並べ、その上下端を一体プレート１３−１と１３−３で連結し、かつ柱の中央部を一体プレート１３−２で連結し・固定しているため、中央部の一体プレート１３−２の作用により図４（ｃ）に示す柱中央部座屈の変形を完全に抑制できる。
【００１８】従って、ポリマーポスト碍子装置１１に圧縮荷重が加わる場合、ポリマーポスト碍子１−１〜１−４の各々が柱中央部座屈モードをとるため、オイラーの式に適用される柱の長さはポリマーポスト碍子１−１〜１−４の長さとなり、ポリマー碍子装置１１の約二分の一となる。オイラーの式から明らかなように、その座屈強度は柱の長さｌの二乗に反比例するため、柱の長さが例えば二分の一になれば、座屈強度二分の一の二乗の逆数、すなわち４倍となる。従って、図２に示すポリマーポスト碍子装置１１の座屈強度は、同様の柱の長さｌを有する柱において、図４（ｂ）で示される一本の柱の柱中央部座屈モードの８倍、図４（ａ）で示される一本の柱の柱頭頂部座屈モードの３２倍の座屈強度となる。
【００１９】１本のポリマーポスト碍子柱で本発明のポリマー碍子装置１１と同等の座屈強度を得るためには、ポリマー碍子装置１１のポリマーポスト碍子１−１〜１−４に使用している既存の標準的ポリマーポスト碍子に比べ、ＦＲＰ径で２．３８倍、重量で５．６６倍のＦＲＰコアが必要となる。このようにして、既存の標準的なポリマーポスト碍子を組み合わせることで、変形が少なく、特に座屈強度を強化した本発明のポリマーポスト碍子装置１１を得ることができる。
【００２０】図５は本発明のポリマーポスト碍子装置の装着方法の一例を説明するための図である。図５に示す例は、本発明のポリマーポスト碍子装置１１を変電所等における上下方向に開閉するスイッチ装置の一例として利用した例を示している。図５に示す例では、一体プレート１３−１を基台１４にネジ止めして固定するとともに、一体プレート１３−３上に設置した、スイッチ装置１５の開閉部１６を回動自在に接続する開閉部装着部１７を、曲げ荷重負荷方向、ここでは、スイッチ装置１５の開閉部１６の動作（両矢印方向）する面と平行（矢印方向）な方向がポリマーポスト碍子１−１〜１−４を並列に並べて連結した方向となるよう配置して、ポリマーポスト碍子装置１１を基台１４に装着している。
【００２１】図６は本発明のポリマーポスト碍子装置の装着方法の他の例を説明するための図である。図６に示す例は、本発明のポリマーポスト碍子装置１１を変電所等における旋回開閉するスイッチ装置の一例として利用した例を示している。図６に示す例では、図示されていない基台にネジ止めしたポリマーポスト碍子装置１１に旋回開閉部２３と旋回開閉部２３を回動自在に接続する開閉部装着部２４を有するスイッチ装置２２が設置されており、図示されていない基台にネジ止めした上述したものとは別のポリマーポスト碍子装置１１には旋回開閉部２３を接続するためのスイッチ装置２５が設置されている。この場合は、旋回開閉部２３がスイッチ装置２５に接続される際に発生する荷重の方向Ｅ、Ｆと一致する方向にポリマーポスト碍子１−１〜１−４を並列に並べて連結した方向となるよう配置して、それぞれのポリマーポスト碍子装置１１を図示されていない基台に装着している。
【００２２】このように、複数本のポリマーポスト碍子を多段積みしたポリマーポスト碍子柱を並列に並べて、ポリマーポスト碍子柱を構成するポリマーポスト碍子の各連結部及び上下端部において、並列に並べられたポリマーポスト碍子柱相互を一体プレートを介して連結して構成した本発明のポリマーポスト碍子装置は、既存のポリマーポスト碍子を使用することで、ポリマーポスト碍子のＦＲＰの径を太径とすることなく、曲げ荷重に対する強度及び圧縮荷重に対する座屈強度を向上させることができるため、特に長尺となる高電圧用の単体ポリマーポスト碍子の代替品として好適に使用することができる。本発明のポリマーポスト碍子装置によれば、現在、強度面から中空のコア部材を使用している５００ｋＶ以上のポリマーポスト碍子の代替えが可能となるとともに、たわみの問題からスイッチ装置としては６９ｋＶまでしか適用されていないポリマーポスト碍子の使用限度を１１５ｋＶクラス以上にまで高めることができる。
【００２３】なお、上述した実施例では、２本のポリマーポスト碍子１−１、１−３または１−２、１−４を多段積みして構成した２本のポリマーポスト碍子柱１２−１、１２−２を並列に並べて連結することで、ポリマーポスト碍子装置１１を構成している。しかし、この例は一例であって、ポリマーポスト碍子を段積みする数は２本に限定されないこと、および、段積みして構成したポリマーポスト碍子柱を並列に並べて連結する数も２本に限定されないこと、ポリマーポスト碍子柱が３本以上となる場合、並列に並んだポリマーポスト碍子柱は上方からみて直列だけでなく、三角・四角等の多角形を構成するように配置される場合があることは、いうまでもない。また、上述した実施例では、把持金具６−１〜６−４の先端をフランジ形状とし、一体プレート１３−１〜１３−３にネジ止めして固定したが、固定さえできればどのような方法で把持金具６−１〜６−４と一体プレート１３−１〜１３−３とを固定しても良いことはいうまでもない。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれば、複数本のポリマーポスト碍子を多段積みしたポリマーポスト碍子柱を並列に並べて、ポリマーポスト碍子柱を構成するポリマーポスト碍子の各連結部及び上下端部において、並列に並べられたポリマーポスト碍子柱相互を一体プレートを介して連結することにより、基台に対し垂直にポリマーポスト碍子装置を装着するにあたり、ポリマーポスト碍子柱を並列に並べた方向が曲げ荷重負荷方向となるとともに、ポリマーポスト碍子を段積みした方向が 圧縮荷重負荷方向となるように、ポリマーポスト碍子装置を取り付けることができる。そのため、曲げ荷重負荷方向及び圧縮加重負荷方向の強度を特に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリマーポスト碍子装置を構成するポリマーポスト碍子の一例の構成を示す図である。
【図２】本発明のポリマーポスト碍子装置の一例の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は一本のポリマーポスト碍子によるポリマーポスト碍子装置の一例、（ｂ）は一列にポリマーポスト碍子を二段積みしたポリマーポスト碍子装置の一例を示す図である。
【図４】（ａ）は柱頭頂部座屈モードを示す図で あり、（ｂ）は１本の柱、（ｃ）は２本の柱の場合の柱中央部座屈モードを示す図である。
【図５】本発明のポリマーポスト碍子装置の装着方法の一例を説明するための図である。
【図６】本発明のポリマーポスト碍子装置の装着方法の他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１、１−１〜１−４ ポリマーポスト碍子、２ コア部材、３ 胴部、４ 笠、５ 外被、６、６−１〜６−４ 把持金具、１１ ポリマーポスト碍子装置、１２−１、１２−２ ポリマーポスト碍子柱、１３−１〜１３−４ 一体プレート、１４ 基台、１５ スイッチ装置、１６ 開閉部、１７ 開閉部装着部 、２１ 構造体、２２ スイッチ装置、２３ 開閉部、２４ 開閉部装着部、２５ スイッチ装置

Claims (3)

1. 複数本のポリマーポスト碍子を多段積みしたポリマーポスト碍子柱を並列に並べて、ポリマーポスト碍子柱を構成するポリマーポスト碍子の各連結部及び上下端部において、並列に並べられたポリマーポスト碍子柱相互を一体プレートを介して連結することにより、並列に並べた方向の曲げ強度を強化するとともに、段積み方向の圧縮強度を強化 することを特徴とするポリマーポスト碍子装置。
2. 基台に対し垂直に請求項１記載のポリマーポスト碍子装置を装着するにあたり、ポリマーポスト碍子柱を並列に並べた方向が曲げ荷重負荷方向となるとともに、ポリマーポスト碍子を段積みした方向が圧縮加重負荷方向となるように、ポリマーポスト碍子装置を取り付け ることを特徴とするポリマーポスト碍子装置の装着方法。
3. スイッチ装置の開閉により発生する曲げ荷重負荷方向と同じ方向にポリマーポスト碍子柱を並列に並べる請求項２記載のポリマーポスト碍子装置の装着方法。

Images