JP2008182856A - 架空電線の断線警報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電線に加振を行うことなく、電線の放電クランプにおける振動に伴う振動疲労について、的確な断線診断が行えるとともに正確な検知が可能な架空電線の断線警報装置を提供する。
【解決手段】碍子部３０の一端に設けられた電線把持部３１には、架空電線２の絶縁体の絶縁体２ｂを除去して露出させた導体２ａが支持されている。導体２ａの表面には、温度センサ４が密着して固定された状態で設置されている。振動疲労による導体２ａの素線断線数に応じて、活線時における導体２ａの温度が上昇するので、この温度が架空電線２の全断が迫っていることを警告すべき状態になったときに温度センサ４が導通状態になり、ＬＥＤ発光部６に電源箱７から給電してＬＥＤ発光部６の発光素子を点灯させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、架空電線を取り着けた放電クランプの振動に起因して架空電線が振動疲労を起こして断線に至るのを未然に防止でき、架空電線の断線を検知する架空電線の断線警報装置に関するものである。

例えば、高圧６６００Ｖ系統の高圧架空電線の線路では、碍子部を有する放電クランプが配電設備の電線支持部の一部材として広く使用されている。放電クランプは、落雷等により電線の絶縁体の被覆が破壊され、その絶縁破壊点に続流アークが集中し、この部位から電線の損傷や溶断を防止するために、絶縁体の被覆を剥ぎ取り導体を露出させた導体部分を把持する電線把持部から電流を大地に放電させるために設けられている。

この放電クランプの電線把持部には、絶縁体が剥離されて導体がむき出しになった架空電線（以下、電線という）が直接把持されている。一方、電線や放電クランプは風によって振動するため、この繰り返しの振動による曲げ応力が電線把持部に集中する。振動が電線把持部（電線固定部）に長時間付与されると、絶縁体剥離部分の導体に損傷等といった経年劣化を招き、放置すると破断に至り断線するおそれがある。特に、配電線路の通過ルートが、市街地、住宅密集地、通学路、重要幹線道路など、地域環境に密接した場所にある場合、断線により電線が落下したり、または垂れ下がったりすると感電や物損を含む事故を招く可能性がある。

そこで、放電クランプの電線把持部における電線の異常を診断し、断線による電線の落下、または垂れ下がりを未然に防止して感電事故や物損事故を防止することが望まれている。

放電クランプの電線把持部の劣化診断を行う装置として、例えば、放電クランプの把持部で振動する電線の被覆部（絶縁体）に、被覆材料と音響インピーダンスが一致する材質のホルダにＡＥ（アコーステックエミッション）センサを取り付け、作業者の加振による振動によって電線の導体から発生する音響放射を検出する架空線の活線劣化検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−１３３４２２号公報

しかし、従来の活線劣化検査装置によれば、素線同士の擦れから生じた音響信号と素線の亀裂から発生する音響信号（劣化信号）は、微弱であるため、それらの信号を区別することが難しい。更に、人手により加振用治具で電線を加振する必要があると共に、作業者が一定した加振を付与することが難しいため、検出値にバラツキが生じ易く、劣化診断を正確に行えない場合がある。

従って、本発明の目的は、電線に加振を行うことなく、電線の放電クランプにおける振動に伴う振動疲労について、的確な断線診断が行えるとともに正確な検知が可能な架空電線の断線警報装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、放電クランプの電線把持部に取り着けられる絶縁体を除去して露出させた架空電線の導体部分に固定され、前記導体部分の温度が所定値以上になったときに出力信号を発生する温度センサと、前記温度センサの出力信号に基づいて警報を発する警報部とを有する架空電線の断線警報装置を提供する。

本発明によれば、電線に加振を行うことなく、電線の放電クランプにおける振動に伴う振動疲労について、的確な断線診断が行えるとともに正確な検知の可能な架空電線の断線警報装置を得ることができる。

［第１の実施の形態］
（断線警報装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る架空電線の断線警報装置の正面図、図２は、図１の断線警報装置の側面図である。なお、図１においては温度センサ、ＬＥＤ発光部及び電源箱に接続される配線の図示を省略しており、図２においては架空電線の絶縁体の図示を省略している。

断線警報装置１は、架空電線２（例えば、６６００Ｖ系統用）の絶縁体２ｂを剥ぎ取って除去し、露出させた導体２ａの外周に取り着けられた放電クランプ３と、放電クランプ３の電線把持部３１の導体２ａ部分の表面に密着して固定された状態で設置された温度センサ４と、温度センサ４の動作に基づいて点灯するＬＥＤ発光部６と、ＬＥＤ発光部６及び温度センサ４に接続された電源箱７とを備えた警報部１０とから構成されている。なお、本明細書中でいう「取り着ける」とは、部材同士が面接触してゆるみや隙間を生じることなく固定されている状態を示している。

放電クランプ３は、円柱状の碍子部３０と、碍子部３０の上端に取り着けられた電線把持部３１と、碍子部３０の下端に取り着けられたホルダ部３２とからなる。なお、必要に応じて、電線把持部３１には、キャップが装着される。

温度センサ４は、図２に示すように配線５Ａを介して警報部１０のＬＥＤ発光部６の一端に接続されると共に配線５Ｂを介して電源箱７の抵抗７ｂに接続されている。更に、ＬＥＤ発光部６の他端は配線５Ｃを介して電池７ａに接続されている。

電線把持部３１は、碍子部３０の上端に外嵌された上部金具３３と、上部金具３３に対向させて導体２ａの上側に当接する電線支持具３４と、電線支持具３４に重ねて配設されると共にボルト３５及びナット５１により上部金具３３に固定される板状の金属製の押し当て板３６とを備えている。

上部金具３３は、架空電線２の導体２ａの下側に嵌合する半円状の溝を有する。

電線支持具３４は、下面に半円状断面を有し、上面には、押し当て板３６が嵌合する凹部３４ａが形成されており、上部金具３３の半円状の溝と電線支持具３４の半円状断面を有した下面とで導体２ａを挟持し、ボルト３５の締め付けに基づいて導体２ａを放電クランプ３に固定する。

ホルダ部３２は、碍子部３０の下端に外嵌された下部金具３７と、ボルト３８及びナット５２により下部金具３７に取り着けられた角パイプ状のホルダ３９とを備えている。

警報部１０のＬＥＤ発光部６は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ホルダ、キャップ、取付用金具等（いずれも図示せず）を備えている。

電源箱７は、図２に示すように電源となる電池７ａと、電池７ａに直列接続されてＬＥＤ発光部６に流れる電流を規定値内に制限する抵抗７ｂとを内蔵している。

（温度センサの構成）
図３は、温度センサの構成を示す。温度センサ４は、円形を成すと共に所定の膨らみを有した密封容器４１と、密封容器４１内に封入された導電性の溶液からなる導電性物質４２と、密閉蓋４３を介して密封容器４１の一部分に結合して連結された中空部を有するスイッチングチューブ４４と、スイッチングチューブ４４の中空部の一部分に導体を露出して配置された一対の配線５Ａ，５Ｂとを備え、架空電線２の導体２ａの温度を検出する。

導電性物質４２は、例えば、イオン性水溶液を用いることができる。

スイッチングチューブ４４は、耐熱性及び耐候性を備え、成形加工の容易な絶縁樹脂材料により中空部を有しており、逆Ｔ字形を成すように水平部４４Ａ、垂直部４４Ｂの構造で、水平部４４Ａの両端には配線５Ａ，５Ｂの先端が接続され、垂直部４４Ｂの上端は材質が半田からなる球状の密閉蓋４３によって封止されている。なお、樹脂材料のほかにも例えば、金属材料で形成することも可能である。

配線５Ａ，５Ｂは、導体５ａと、導体５ａを被覆する絶縁被覆５ｂからなり、導体５ａの端部はスイッチングチューブ４４内に露出するように取り着けられている。

（断線警報装置の動作）
図４は、非検出時における断線警報装置の回路を示し、図５は、検出時における断線警報装置の回路を示す。

図１〜図５を参照して、以下に断線警報装置の動作を説明する。図１に示す架空電線２の導体２ａが活線状態にあるとき、導体２ａには負荷に応じた電流Ｉが流れている。また、導体２ａは、導体抵抗ｒを有するため、架空電線２にはＩ^２ｒの熱損失が生じている。しかし、架空電線２の導体２ａの素線に振動による断線、素線切れなどの損傷等が無い場合には、特に、問題は生じない。

このとき、密閉蓋４３の半田は、導体２ａの熱損失による温度では溶解しないので、初期の形状を保持している。従って、スイッチングチューブ４４内は半田で充填されていない空の気体状態であるから、配線５Ａ，５Ｂの間は非接触状態にあり、図４に示すように、電池７ａからは電流が流れない。

一方、放電クランプ３の電線把持部３１の近傍に長期的に振動が加わると、振動疲労が蓄積されて導体２ａの素線には、段階的に素線の傷、素線の断線が始まり、これに伴って導体２ａにおける導体抵抗ｒが徐々に増大する。この導体抵抗ｒの増大に伴う熱損失（Ｉ^２ｒ）により、電線把持部３１における導体２ａの導体温度も上昇する。

電線把持部３１における導体２ａが断線状態にまで達すると、導体２ａの導体温度が極めて高くなり、導体２ａの熱が温度センサ４の半田の密閉蓋４３に伝導し、８０℃となると密閉蓋４３が溶解する。密閉蓋４３の半田が溶解すると、その半田はスイッチングチューブ４４内に落下する。半田の落下と同時に、スイッチングチューブ４４の垂直部４４Ｂの上端は密封容器４１に連通し、図５に示すように、密封容器４１内の導電性物質４２がスイッチングチューブ４４内に流入する。

スイッチングチューブ４４の水平部４４Ａに導電性物質４２が充満すると、配線５Ａと配線５Ｂが導電性物質４２を介して導通する。この結果、図５に示すように、電池７ａ（＋）→抵抗７ｂ→配線５Ｂ→スイッチングチューブ４４→配線５Ａ→ＬＥＤ発光部６→配線５Ｃ→電池７ａ（−）の経路で検出電流ｉ０が出力信号として発生することにより流れ、ＬＥＤ発光部６の発光ダイオードが発光する。監視員等は、ＬＥＤ発光部６の発光から導体２ａの断線が迫っていることを知ることができる。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）素線の断線が進行することに伴って架空電線２の導体２ａが発熱するのを温度センサ４で検出し、警報部１０のＬＥＤ発光部６を駆動して警報（警告）することができるため、架空電線２の全断が迫っていることを事前に知ることができ、断線事故を未然に防止することができる。また、導体２ａの断線に至る前にＬＥＤ発光部６の点灯により可視的に警告ができるため、断線による架空電線２の落下、または垂れ下がりに至る可能性は極めて低くなり、断線を起因した感電事故や物損事故を未然に防止することができる。また、上記事故の防止により、架空電線２の設備運用コストを低減することができる。
（２）架空電線２を加振する必要がないため、検出値にバラツキを生じることがない。
（３）導体２ａの発熱を温度センサ４で検出し、その検出した出力信号により警報部１０で警報を発するから、的確な断線診断が行えるとともに正確な検知の装置を提供できる。

［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る架空電線の断線警報装置の回路図である。

本実施の形態は、第１の実施の形態において、温度センサ４及びＬＥＤ発光部６を複数個にしたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。本実施の形態においては、各２つの温度センサ８ａ，８ｂ、ＬＥＤ発光部９ａ，９ｂ及び抵抗７ｂ，７ｃを用いている。なお、温度センサ、ＬＥＤ発光部及び抵抗は２つに限定されるものではない。

温度センサ８ａ，８ｂは、温度センサ４と同様に構成されており、例えば、電線把持部３１両側の導体２ａ部分の表面に密着して固定された状態で設置される。温度センサ８ａ及びＬＥＤ発光部９ａには配線５Ａ，５Ｂが接続され、温度センサ８ｂ及びＬＥＤ発光部９ｂには配線５Ｄ，５Ｃが接続されている。

温度センサ８ａ，８ｂの密閉する半田からなる密閉蓋８０ａ，８０ｂは、それぞれ異なる融点の半田からなる。即ち、密閉蓋８０ａの半田の融点を高くし、密閉蓋８０ｂの半田の融点を密閉蓋８０ａよりも低くしている。本実施の形態では、密閉蓋８０ａの半田の融点（θ１）を１００℃、密閉蓋８０ｂの半田の融点（θ２）を８０℃としている。

図６において、導体２ａの素線の断線が進み、導体２ａが密閉蓋８０ａを溶融させる温度θ１に達すると、密閉蓋８０ａが溶解し、配線５Ａ，５Ｂが導電性物質４２により導通し、検出電流ｉ１が出力信号として発生することにより流れ、ＬＥＤ発光部９ａが点灯する。

導体２ａの素線の断線がさらに進み、導体２ａが密閉蓋８０ｂを溶融させる温度θ２に達すると、密閉蓋８０ｂが溶解し、配線５Ｄ，５Ｅが導電性物質４２により導通し、検出電流ｉ２が出力信号として流れることによりＬＥＤ発光部９ｂが点灯する。

以上のように、第２の実施の形態によれば、密閉蓋８０ａ，８０ｂの融点を、導体２ａの断線した素線数に応じた導体温度θ１，θ２に設定しておくことにより、段階的に警報を発することができる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。

例えば、電源箱７は、常設ではなく、必要時にのみ接続する構成であってもよい。また、電池７ａに代えて、低圧交流（ＡＣ１００Ｖ、ＡＣ２００Ｖ等）の電圧を降圧して所定の直流電圧を生成して電源を得る構成であってもよい。或いは、二次電池を太陽電池で充電する構成であってもよい。

更に、ＬＥＤ発光部６は、ＬＥＤ以外の発光素子、例えば、白熱ランプであってもよい。

また、ＬＥＤ発光部６に代えて、或いはＬＥＤ発光部６と共に無線送信機を駆動し、無線電波で監視センター等に警告を通知する構成にしてもよい。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る架空電線の断線警報装置の正面図である。 図２は、図１の断線警報装置の側面図である。 図３は、温度センサの構成を示す断面図である。 図４は、非検出時における断線警報装置の回路を示す回路図である。 図５は、検出時における断線警報装置の回路を示す回路図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態に係る架空電線の断線警報装置の回路図である。

符号の説明

１…断線警報装置、２…架空電線、２ａ…導体、２ｂ…絶縁体、３…放電クランプ、４…温度センサ、５Ａ〜５Ｄ…配線、５ａ…導体、５ｂ…絶縁被覆、６…ＬＥＤ発光部、７…電源箱、７ａ…電池、７ｂ…抵抗、８ａ，８ｂ…温度センサ、９ａ，９…ＬＥＤ発光部、１０…警報部、３０…碍子部、３１…電線把持部、３２…ホルダ部、３３…上部金具、３４…電線支持具、３４ａ…凹部、３５…ボルト、３６…押し当て板、３７…下部金具、３８…ボルト、３９…ホルダ、４１…密封容器、４２…導電性物質、４３…密閉蓋、４４…スイッチングチューブ、４４Ａ…水平部、４４Ｂ…垂直部、５１，５２…ナット、８０ａ，８０ｂ…密閉蓋

Claims (4)

1. 放電クランプの電線把持部に取り着けられる絶縁体を除去して露出させた架空電線の導体部分に固定され、前記導体部分の温度が所定値以上になったときに出力信号を発生する温度センサと、前記温度センサの出力信号に基づいて警報を発する警報部と、を有することを特徴とする架空電線の断線警報装置。
2. 前記温度センサは、密封容器と、
   前記密封容器に収納された液状の導電性物質と、
   前記密封容器に連結されると共に、中空部を形成する部分に一対の配線の各導体が前記中空部内に露出するように配置されたチューブと、
   前記チューブと前記密封容器との連結部に配設された密閉蓋と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の架空電線の断線警報装置。
3. 前記温度センサは、複数個からなり、それぞれに設けられる前記密閉蓋が異なる融点の半田からなることを特徴とする請求項１に記載の架空電線の断線警報装置。
4. 前記警報部は、前記温度センサを介して電源に接続された発光素子を有することを特徴とする請求項１に記載の架空電線の断線警報装置。

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