(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して接続された複数個の母線容器内に、絶縁性ガスが封入されるとともに導体が収納されてなる長尺のガス絶縁母線において、
前記複数個の母線容器のうち、その固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する母線容器に金属リングを装着することを特徴とするガス絶縁母線。
【請求項２】
前記金属リングは、複数の円弧状の分割片から構成され、前記母線容器に対して締結固定されたことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁母線。
【請求項３】
連続して接続された複数個の母線容器内に、絶縁性ガスが封入されるとともに導体が収納されてなる長尺のガス絶縁母線において、
前記複数個の母線容器のうち、その固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する母線容器の外径を他の母線容器の外径より大きくして、この母線容器の板厚を他の母線容器の板厚より大きくし、この母線容器の固有振動数が商用周波数の２倍から離れた値となるように構成されたことを特徴とするガス絶縁母線。
【請求項４】
連続して接続された複数個の母線容器内に、絶縁性ガスが封入されるとともに導体が収納されてなる長尺のガス絶縁母線において、
前記複数個の母線容器のうち、その固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する母線容器は、その外部に溶接されて基礎上に固定される脚を有し、この母線容器の固有振動数が商用周波数の２倍から離れた値となるように構成されたことを特徴とするガス絶縁母線。
【請求項５】
連続して接続された複数個の母線容器内に、絶縁性ガスが封入されるとともに導体が収納されてなる長尺のガス絶縁母線において、
前記複数個の母線容器のうち、その固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する母線容器は、その一部に溶接されたマンホールを有し、この母線容器の固有振動数が商用周波数の２倍から離れた値となるように構成されたことを特徴とするガス絶縁母線。
【請求項６】
連続して接続された複数個の母線容器内に、絶縁性ガスが封入されるとともに連続して接続された複数個の管状導体からなる導体が収納され、この導体が絶縁支持物によって母線容器に支持されてなる長尺のガス絶縁母線において、
前記複数個の管状導体のうち、その固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する管状導体の内径を他の管状導体の内径より小さくし、この管状導体の板厚を他の管状導体の板厚より大きくし、この管状導体の固有振動数が商用周波数の２倍から離れた値となるように構成されたことを特徴とするガス絶縁母線。
【請求項７】
連続して接続された複数個の母線容器内に、絶縁性ガスが封入されるとともに連続して接続された複数個の管状導体からなる導体が収納され、この導体が絶縁支持物によって母線容器に支持されてなる長尺のガス絶縁母線において、
前記複数個の管状導体のうち、その固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する管状導体を短くし、この管状導体の前記絶縁支持物による支持部に短導体を挿入固定し、この管状導体の固有振動数が商用周波数の２倍から離れた値となるように構成されたことを特徴とするガス絶縁母線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガス絶縁母線に係り、特に、複数個の母線容器が連続して接続されてなる長尺のガス絶縁母線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、電力設備間を接続する母線として、ガス絶縁母線が採用されている。このガス絶縁母線は、絶縁性ガスを封入した金属製の母線容器内に導体を収納して構成される。このガス絶縁母線の長さは、電力設備の規模が大きくなればなるほど、長尺となるため、必然的に母線容器も長くなる。このような長尺な母線容器は、単体で形成することが不可能であるため、複数個の母線容器に分割され、この複数個の母線容器が連続して接続されている。また、母線容器内に収納される導体についても、母線容器と同様に複数個の導体に分割され、この複数個の導体が連続して接続されている。
【０００３】
なお、以上のようなガス絶縁母線に使用される金属製の母線容器は、基本的に、円筒形状の本体部分の両端に、隣接機器との接続用のフランジを溶接一体化して形成されている。また、導体は、基本的に管状に形成され、支持絶縁物によって母線容器に支持されている。
【０００４】
このようなガス絶縁母線としては、従来、３相各相の単相型のガス絶縁母線が使用されていたが、最近では、ガス絶縁母線全体の設置スペースを縮小する目的で、３相の導体を同じ容器内に一括収納してなる３相一括型のガス絶縁母線が使用される場合が多くなっている。図９は、このような３相一括型のガス絶縁母線を示す断面図である。この図９に示すように、絶縁性ガスが封入された金属製の母線容器１内に、Ａ〜Ｃの３相の導体２が収納され、この３相の導体２が個別の絶縁支持物３によって支持されている。母線の運転時には、３相の導体２に高電圧が印加され、金属製の母線容器１は接地される。
【０００５】
また、図１０は、図９のガス絶縁母線のＺ矢視断面図である。この図１０に示すように、各相の導体は、管状に形成された複数の導体２から構成されており、隣接する導体２間には、両側に接触子５を備えた導体支持部４が挿入固定されている。そして、この導体支持部４と母線容器１との間に絶縁支持物３が挿入され、母線容器１に対して導体２を絶縁支持している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のように、ガス絶縁母線を分割して構成した場合でも、各母線の長さは、経済的な理由から、母線の総数を少なくするために、できる限り長くすることが要求される。そのため、各母線容器の長さはかなり長尺なものとなる。そして、従来のガス絶縁母線では、このような長尺化に伴い、母線容器および導体の固有振動数が商用周波数の２倍に一致して大きな振動を発生し、それによって大きな騒音が発生してしまうという問題がある。以下には、この問題について詳細に説明する。
【０００７】
まず、前述したように、ガス絶縁母線に使用される金属製の母線容器は、基本的に、円筒形状の本体部分の両端に、隣接機器との接続用のフランジを溶接一体化して形成されているため、ほぼ円筒とみなすことができる。周知のように、円筒は、１次〜ｎ次（ｎは正の整数）の振動モードを持っている。すなわち、１次の振動モードは、その断面形状が楕円形に振動するモードであり、２次の振動モードは、その断面形状が三角形に振動するモードであり、３次の振動モードは、その断面形状が四角形に振動するモードである。次の表１は、これらの振動モードと振動時の断面形状を示している。
【表１】
0003564182.tif 000002
【０００８】
また、各次の振動モードは、円筒の形状、材料などによって決まる固有振動数を持っており、ｎ次の振動モードの固有振動数は、ｎ次の固有振動数と呼ばれる。そして、このような各次の固有振動数を持つ円筒に作用する加振力が振動する力である場合に、この加振力の振動数と円筒の持つ固有振動数が一致すると、共振の状態となって、円筒は大きな振幅の振動を発生させることになる。したがって、図９に示すような３相一括型のガス絶縁母線の円筒形状の母線容器１に、この母線容器１の持つ固有振動数と一致する振動数の加振力が作用した場合には、母線容器１において大きな振幅の振動が発生することになる。
【０００９】
次に、図９のガス絶縁母線において発生する振動についてより詳細に説明する。すなわち、図９のガス絶縁母線の運転時には、各相の導体２に高電圧が印加され、金属製の母線容器１は接地されるため、母線容器１の内面には高い電界が発生する。したがって、母線容器１の内面には、この高い電界によって静電力が発生することになる。この場合、各相の導体２に印加される電圧は、商用周波数で振動しているため、母線容器１の内面に作用する静電力も振動性の力となる。
【００１０】
ここで、図１１に各相の導体２の電圧（電圧波形）ＶＡ  ，ＶＢ  ，ＶＣ  を示す。この図１１に示すように、例えば、時刻ｔ１  においては、各相の導体２の電圧ＶＡ  ，ＶＢ  ，ＶＣ  は、それぞれ、
ＶＡ    ＝  Ｖｏ  
ＶＢ    ＝  −Ｖｏ  ／２
ＶＣ    ＝  −Ｖｏ  ／２
となる。したがって、時刻ｔ１  では、図９に示す母線容器１内面のＡ相の導体２の支持点であるａ点において、母線容器１を内側に引張る力が作用し、母線容器１内面のＢ相とＣ相の導体２の支持点であるｂ点およびｃ点においては、母線容器１を外側に広げる力が作用することになる。この場合、母線容器１のａ点を内側に引張る力は、母線容器１のｂ点およびｃ点を外側に広げる力よりも大きい。これは、Ａ相の導体に印加される電圧の絶対値が、Ｂ相およびＣ相の導体に印加される電圧の絶対値より大きいためである。
【００１１】
また、図１１に示す時刻ｔ２  においては、各相の導体２の電圧ＶＡ  ，ＶＢ  ，ＶＣ  は、それぞれ、
ＶＡ    ＝  ０
ＶＢ    ＝  （３１／２  ／２）Ｖｏ  
ＶＣ    ＝  −（３１／２  ／２）Ｖｏ  
となる。したがって、時刻ｔ２  において、母線容器１のａ点には、静電力がほとんど作用せず、ｂ点には内側に引張る力が作用し、ｃ点には外側に広げる力が作用することになる。
【００１２】
さらに、図１１に示す時刻ｔ３  においては、各相の導体２の電圧ＶＡ  ，ＶＢ  ，ＶＣ  は、それぞれ、
ＶＡ    ＝  −Ｖｏ  
ＶＢ    ＝  Ｖｏ  ／２
ＶＣ    ＝  Ｖｏ  ／２
となる。したがって、時刻ｔ３  において、母線容器１のａ点には、外側に広げる力が作用し、ｂ点およびｃ点には内側に引張る力が作用することになる。
【００１３】
以上のことから、図９の母線容器１の内面には、各時刻において、静電力によって２次の振動モードを発生させるような力が作用していることがわかる。すなわち、円筒の２次の振動モードは、断面形状が三角形に振動するモードであり、表１に示したように、最も内側に変位している点から１８０°の位置にある点は必ず外側に変位し、逆に、最も外側に変位している点から１８０°の位置にある点は必ず内側に変位するモードである。これに対して、図９の母線容器１の内面に作用する静電力は、時刻ｔ１  において、ａ点を最も内側に変位させるとともに、ａ点から１８０°の位置にあるｃ点を外側に変位させており、時刻ｔ３  においては、逆にａ点を最も外側に変位させるとともに、ａ点から１８０°の位置にあるｃ点を内側に変位させている。なお、図１２は、このような母線容器１の２次の振動モードの振動解析結果を示す解析図である。
【００１４】
そして、このように、静電力によって２次の振動モードを発生させるような力が作用する母線容器１において、この母線容器１の２次の固有振動数が商用周波数の２倍に一致した場合には、母線容器１は、静電力によって共振し、大きな振幅の振動を発生することになる。このような振動は、大きな騒音を発生させる上、母線容器間のねじ締結部の緩みなどの機械的な悪影響を発生させる原因となる可能性もあり、環境面および信頼性において大きな問題となっている。
【００１５】
一方、母線容器１内に収納される導体２も、一般的にほぼ円筒形状である。図９に示すような３相一括型のガス絶縁母線の３相の導体相互間には、電磁力が作用するが、この電磁力も商用周波数で振動する。そのため、各相の導体２についても、母線容器１と同様に、導体の２次の固有振動数が商用周波数の２倍に一致した場合には、導体２は共振してしまう。
【００１６】
例えば、図１０に示すガス絶縁母線の導体２の各部の寸法は、外径：２１０ｍｍ、内径：１８０ｍｍ、導体長さ：２３５０ｍｍ、とされており、導体２の材料はアルミニウムである。このような寸法・材質の導体２の固有振動数ｆは、次の式（１）で算出される。
【数１】
0003564182.tif 000003
ただし、
Ｅ：縦弾性係数、    Ｉ：断面２次モーメント
ｇ：重力加速度、    ρ：密度
Ａ：断面積、        Ｌ：導体長さ
である。
【００１７】
したがって、導体２の固有振動数は、１００．５Ｈｚとなり、商用周波数の２倍である１００Ｈｚに近い値となる。したがって、導体２の共振が発生する可能性がある。この場合、導体２は、絶縁支持物３を介して母線容器１に固定されているため、導体２が共振して大きな振幅で振動すると、その振動は母線容器１に伝わり、結果として、母線容器１が大きな振幅の振動を発生することになる。
【００１８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、母線容器と導体の固有振動数を商用周波数の２倍に一致させないようにして、大きな振幅の振動に起因する騒音や機械的悪影響の発生を防止し、環境面に優れた信頼性の高いガス絶縁母線を提供することである。
【００１９】
より具体的に、請求項１記載の発明の目的は、母線容器自体の構成を変えずに別部材を装着することによってその固有振動数を商用周波数の２倍よりも大きくすることにより、母線容器における共振の発生を防止することである。請求項２記載の発明の目的は、母線容器の振動の振幅を小さくするとともに、母線容器に対する金属リングの取付作業を容易にすることである。
【００２０】
請求項３記載の発明の目的は、母線容器の寸法を変えてその固有振動数を商用周波数の２倍よりも大きくすることにより、母線容器における共振の発生を防止することである。請求項４記載の発明の目的は、母線容器の一部の構成を変えてその固有振動数を商用周波数の２倍よりも大きくすることにより、母線容器における共振の発生を防止するとともに、母線容器の振動の振幅を小さくすることである。請求項５記載の発明の目的は、母線容器の一部の構成を変えてその固有振動数を商用周波数の２倍よりも大きくすることにより、母線容器における共振の発生を防止することである。
【００２１】
請求項６記載の発明の目的は、導体の一部の構成を変えてその固有振動数を商用周波数の２倍よりも小さくすることにより、導体における共振の発生を防止することである。請求項７記載の発明の目的は、導体の一部の構成を変えてその固有振動数を商用周波数の２倍よりも大きくすることにより、導体における共振の発生を防止することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明におけるガス絶縁母線は、付加的な部材によって、または、母線容器の一部の構成を変えることによって母線容器の固有振動数を商用周波数の２倍から離れた値にするか、あるいは、導体の一部の構成を変えることによって導体の固有振動数を商用周波数の２倍から離れた値にしたことを特徴としている。
【００２３】
請求項１〜５記載のガス絶縁母線は、連続して接続された複数個の母線容器内に、絶縁性ガスが封入されるとともに導体が収納されてなる長尺のガス絶縁母線において、母線容器が次のように構成されたことを特徴としている。請求項１記載のガス絶縁母線においては、複数個の母線容器のうち、その固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する母線容器に金属リングを装着することを特徴としている。請求項２記載のガス絶縁母線において、請求項１記載の金属リングは、複数の円弧状の分割片から構成され、母線容器に対して締結固定される。
【００２４】
請求項３記載のガス絶縁母線においては、複数個の母線容器のうち、その固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する母線容器の外径を他の母線容器の外径より大きくして、この母線容器の板厚を他の母線容器の板厚より大きくし、この母線容器の固有振動数が商用周波数の２倍から離れた値となるように構成される。請求項４記載のガス絶縁母線において、複数個の母線容器のうち、その固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する母線容器は、その外部に溶接されて基礎上に固定される脚を有し、この母線容器の固有振動数が商用周波数の２倍から離れた値となるように構成される。請求項５記載のガス絶縁母線において、複数個の母線容器のうち、その固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する母線容器は、その一部に溶接されたマンホールを有し、この母線容器の固有振動数が商用周波数の２倍から離れた値となるように構成される。
【００２５】
請求項６および７記載のガス絶縁母線は、連続して接続された複数個の母線容器内に、絶縁性ガスが封入されるとともに連続して接続された複数個の管状導体からなる導体が収納され、この導体が絶縁支持物によって母線容器に支持されてなる長尺のガス絶縁母線において、導体が次のように構成されたことを特徴としている。請求項６記載のガス絶縁母線においては、複数個の管状導体のうち、その固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する管状導体の内径を他の管状導体の内径より小さくし、この管状導体の板厚を他の管状導体の板厚より大きくし、この管状導体の固有振動数が商用周波数の２倍から離れた値となるように構成される。請求項７記載のガス絶縁母線においては、複数個の管状導体のうち、その固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する管状導体を短くし、この管状導体の前記絶縁支持物による支持部に短導体を挿入固定し、この管状導体の固有振動数が商用周波数の２倍から離れた値となるように構成される。
【００２６】
【作用】
以上のような構成を有する本発明によれば、母線容器や導体の固有振動数が商用周波数の２倍に一致しないため、商用周波数で振動する静電力もしくは電磁力が母線容器や導体に作用しても、母線容器や導体に共振が発生することはない。したがって、振動に起因する大きな騒音の発生や、母線容器間のねじ締結部の緩みなどの機械的な悪影響の発生を確実に防止することができる。
【００２７】
より具体的に、請求項１記載のガス絶縁母線によれば、金属リングの重量を母線容器に加えることにより、母線容器の固有振動数を商用周波数の２倍よりも大きくすることができる。したがって、商用周波数で振動する静電力が母線容器に作用した場合でも、母線容器に共振が発生することはない。請求項２記載のガス絶縁母線によれば、金属リングによって母線容器を締め付けることになるため、母線容器の振動の振幅を小さくすることができる。また、複数の分割片を締結固定する構成であるため、母線容器に対する金属リングの取付作業を容易に行うことができる。
【００２８】
請求項３記載のガス絶縁母線によれば、母線容器の外径を大きくして板厚を大きくすることにより、母線容器の固有振動数を商用周波数の２倍よりも大きくすることができる。したがって、商用周波数で振動する静電力が母線容器に作用した場合でも、母線容器に共振が発生することはない。
【００２９】
請求項４、５記載のガス絶縁母線によれば、母線容器に脚またはマンホールを溶接することにより、母線容器の固有振動数を商用周波数の２倍よりも大きくすることができる。したがって、商用周波数で振動する静電力が母線容器に作用した場合でも、母線容器に共振が発生することはない。また、請求項４記載のガス絶縁母線によれば、このような作用に加えて、さらに、脚によって母線容器を基礎上に固定できるため、母線容器の振動の振幅を小さくすることができる。
【００３０】
請求項６記載のガス絶縁母線によれば、導体の内径を小さくして板厚を大きくすることにより、導体の固有振動数を商用周波数の２倍よりも小さくすることができる。したがって、商用周波数で振動する電磁力が導体に作用した場合でも、導体に共振が発生することはない。
【００３１】
請求項７記載のガス絶縁母線によれば、導体の絶縁支持物による支持部に短導体を挿入固定することにより、導体の固有振動数を商用周波数の２倍よりも大きくすることができる。したがって、商用周波数で振動する電磁力が導体に作用した場合でも、導体に共振が発生することはない。
【００３２】
以下には、請求項３、６記載のガス絶縁母線の母線容器および導体において、板厚の変化により固有振動数が変わる理由について、詳細に説明する。
【００３３】
まず、前述した式（１）において、板厚の変化により変動するのは、断面積Ａと断面２次モーメントＩだけである。ここで、断面が円環状の物体について、外径をＤ、内径をｄとした場合（Ｄ＞ｄ＞０）に、断面２次モーメントＩと断面積Ａは、それぞれ、
Ｉ  ＝  （π／６４）・（Ｄ４  −ｄ４  ）
Ａ  ＝  （π／４）・（Ｄ４  −ｄ４  ）
となる。
【００３４】
そして、前述した式（１）から、この断面２次モーメントＩと断面積Ａの比Ｉ／Ａが、固有振動数ｆの大きさを決定することは明らかであるが、このＩ／Ａは、次の式（２）で求められる。
【数２】
0003564182.tif 000004
【００３５】
この式（２）において、従来の母線容器または導体の外径をＤ０  、内径をｄ０  とした場合に、この外径Ｄ０  と内径ｄ０  は、それぞれ、
Ｄ０    ＝  Ｄ
ｄ０    ＝  ｄ
となる。そして、このような外径Ｄ０  と内径ｄ０  を有する母線容器または導体の断面２次モーメントをＩ０  、断面積をＡ０  とした場合に、Ｉ０  ／Ａ０  は、次の式（３）で求められる。
【数３】
Ｉ０  ／Ａ０    ＝  （１／１６）・（Ｄ２  ＋ｄ２  ）…  式（３）
【００３６】
また、請求項３に記載の母線容器において、従来よりｘ（ｘ＞０）だけ大きくした外径をＤ３  、内径をｄ３  とした場合に、この外径Ｄ３  と内径ｄ３  は、それぞれ、
Ｄ３    ＝  Ｄ＋ｘ
ｄ３    ＝  ｄ
となる。そして、このような外径Ｄ３  と内径ｄ３  を有する母線容器の断面２次モーメントをＩ３  、断面積をＡ３  とした場合に、Ｉ３  ／Ａ３  は次の式（４）で求められる。
【数４】
0003564182.tif 000005
この式（４）において、ｘ＞０、Ｄ＞０であるから、２Ｄｘ＋ｘ２  は常に正であるため、Ｉ３  ／Ａ３  ＞Ｉ０  ／Ａ０  である。したがって、この母線容器の固有振動数をｆ３  とした場合に、ｆ３  ＞ｆである。すなわち、請求項３に記載の母線容器において、その外径をｘ（ｘ＞０）だけ大きくした場合に、その固有振動数ｆ３  は従来の固有振動数ｆよりも大きくなる。
【００３７】
さらに、請求項６に記載の導体において、外径をＤ６  、従来よりｙ（ｄ＞ｙ＞０）だけ小さくした内径をｄ６  とした場合に、この外径Ｄ６  と内径ｄ６  は、それぞれ、
Ｄ６    ＝  Ｄ
ｄ６    ＝  ｄ−ｙ
となる。そして、このような外径Ｄ６  と内径ｄ６  を有する導体の断面２次モーメントをＩ６  、断面積をＡ６  とした場合に、Ｉ６  ／Ａ６  は次の式（５）で求められる。
【数５】
0003564182.tif 000006
この式（５）において、ｄ＞ｙ＞０であるから、ｙ（２ｄ−ｙ）は常に正であるため、−ｙ（２ｄ−ｙ）は常に負であり、Ｉ６  ／Ａ６  ＜Ｉ０  ／Ａ０  である。したがって、この導体の固有振動数をｆ６  とした場合に、ｆ６  ＜ｆである。すなわち、請求項６に記載の導体において、その内径をｙ（ｄ＞ｙ＞０）だけ小さくした場合に、その固有振動数ｆ６  は従来の固有振動数ｆよりも小さくなる。
【００３８】
【実施例】
以下には、本発明によるガス絶縁母線の実施例について、図１〜図８を参照して説明する。なお、図９および図１０に示した従来例と同一部分には同一符号を付している。
【００３９】
［１］第１実施例…図１、図２
図１は、請求項１と請求項２に記載の発明を適用した第１実施例のガス絶縁母線を示す断面図であり、図２は、図１のガス絶縁母線のＸ矢視断面図である。この図２に示すように、絶縁性ガスが封入された金属製の母線容器１内に、３相の導体２が収納されている。また、この３相の導体２は、図示していない個別の絶縁支持物によって母線容器１に対して絶縁支持されている。そして、図１に示すように、本実施例においては、このような基本的な構成に加えて、母線容器１の軸方向中央部の周囲に、金属リング１１が装着されている。この金属リング１１は、図２に示すように、半円状の上下の分割片１１ａ，１１ｂから構成されており、これらの分割片１１ａ，１１ｂがボルト締めによって母線容器１に取り付けられている。なお、より具体的に、母線容器１と金属リング１１の材料は、アルミニウムである。また、母線容器１の各部の寸法は、外径：１０２０ｍｍ、内径：１０００ｍｍ、円筒本体部分の板厚：１０ｍｍ、長さ：４０００ｍｍとされている。
【００４０】
以上のような構成を有する本実施例のガス絶縁母線の作用と効果は次の通りである。すなわち、本実施例の母線容器１の振動解析を実施すると、図１２のような２次の振動モードの固有振動数は８６．５Ｈｚと計算される。この振動解析は、母線容器１のみの固有振動数を解析したものであるため、母線容器１の内部に実際に絶縁性ガスが封入された場合には、固有振動数が絶縁性ガスの圧力の影響を受けて変化する。すなわち、基本的にこのような固有振動数を持つ母線容器１の内面に絶縁性ガスの圧力が作用すると、見かけ上、母線容器１の剛性が増大し、固有振動数が高くなる。そこで、実際に母線容器１内に絶縁性ガスを封入し、その圧力を変化させた場合の母線容器１の固有振動数の変化を測定したところ、圧力：０．４ＭＰａ（定格ガス圧）では、圧力：０の場合に比べて、約１．２倍固有振動数が上がったことが確認された。
【００４１】
以上のことから、本実施例の母線容器１の中に絶縁性ガスが定格の０．４ＭＰａ封入された状態の見かけの固有振動数は、８６．５×１．２＝１０３．８Ｈｚとなる。この場合、東日本における商用周波数は５０Ｈｚであるため、母線容器１の見かけの固有振動数：１０３．８Ｈｚは、商用周波数の２倍である１００Ｈｚに極めて近い値となっている。したがって、この母線容器１をそのまま使用した場合には、母線容器１が共振する可能性がある。
【００４２】
これに対して、本実施例においては、金属リング１１の重量が母線容器１に加わるため、見かけ上、母線容器１の固有振動数が上がり、商用周波数の２倍である１００Ｈｚよりも十分に大きくなる。したがって、母線容器１に共振が発生することはない。さらに、本実施例においては、金属リング１１を構成する上下の分割片１１ａ，１１ｂをボルト締めしているため、これにより金属リング１１が母線容器１を締め付けることになる。したがって、母線容器１の振動の振幅を小さくすることができる。
【００４３】
［２］第２実施例…図３
図３は、請求項３に記載の発明を適用した第２実施例のガス絶縁母線を示す側面図である。この図３に示すように、本実施例の母線容器１２の各部の寸法は、外径１０２４ｍｍ、内径：１０００ｍｍ、円筒本体部分の板厚：１２ｍｍ、長さ：４０００ｍｍ、とされている。また、母線容器１２の材料はアルミニウムである。なお、図示していないが、この母線容器１２以外の導体２の配置などの構成は、前述した第１実施例と全く同様とされている。
【００４４】
以上のような構成を有する本実施例のガス絶縁母線の作用と効果は次の通りである。すなわち、本実施例の母線容器１２の円筒本体部分の内径は、１０００ｍｍと、第１実施例の母線容器１と同様であるが、外径は、１０２０ｍｍから１０２４ｍｍと、４ｍｍだけ大きくなっており、板厚は、１０ｍｍから１２ｍｍと、２ｍｍだけ厚くなっている。この結果、母線容器１２の円筒本体部分の断面係数は、７．９３×１０６  ｍｍ３  から９．５４×１０６  ｍｍ３  に変わるため、母線容器１２の固有振動数は、前述した第１実施例の振動解析結果よりも高くなる。そのため、本実施例の母線容器１２の中に絶縁性ガスが定格の０．４ＭＰａ封入された場合の見かけの固有振動数は、商用周波数の２倍である１００Ｈｚよりも十分に大きくなる。したがって、本実施例の母線容器１２に共振が発生することはない。
【００４５】
［３］第３実施例…図４
図４は、請求項４に記載の発明を適用した第３実施例のガス絶縁母線を示す側面図である。この図４に示すように、本実施例の母線容器１の寸法や材質は、前述した第１実施例の母線容器１と全く同様であるが、本実施例においては、特に、母線容器１の軸方向中央部の下部に脚１３が溶接されている。この脚１３は、地盤上の基礎コンクリート１４に据付固定されている。
【００４６】
以上のような構成を有する本実施例においては、母線容器１の円筒本体に脚１３が溶接されていることにより、母線容器１の剛性が高くなるため、母線容器１の固有振動数は、前述した第１実施例の振動解析結果よりも高くなる。そのため、本実施例の母線容器１の中に絶縁性ガスが定格の０．４ＭＰａ封入された場合の見かけの固有振動数は、商用周波数の２倍である１００Ｈｚよりも十分に大きくなる。したがって、本実施例の母線容器１に共振が発生することはない。また、脚１３によって母線容器１を基礎コンクリート１４に据付固定しているため、母線容器１の振動の振幅を小さくすることができる。
【００４７】
［４］第４実施例…図５、図６
図５は、請求項５に記載の発明を適用した第４実施例のガス絶縁母線を示す側面図であり、図６は、図５のＹ矢視断面図である。この図５および図６に示すように、本実施例の母線容器１の寸法や材質は、前述した第１実施例の母線容器１と全く同様であるが、本実施例においては、特に、母線容器１の軸方向中央部の側面部に内部点検用のマンホール１５が溶接されている。このマンホール１５の開口端部には、蓋１６が取り付けられている。
【００４８】
以上のような構成を有する本実施例においては、母線容器１の円筒本体にマンホール１５が溶接されていることにより、母線容器１の剛性が高くなるため、母線容器１の固有振動数は、前述した第１実施例の振動解析結果よりも高くなる。そのため、本実施例の母線容器１の中に絶縁性ガスが定格の０．４ＭＰａ封入された場合の見かけの固有振動数は、商用周波数の２倍である１００Ｈｚよりも十分に大きくなる。したがって、本実施例の母線容器１に共振が発生することはない。
【００４９】
［５］第５実施例…図７
図７は、請求項６に記載の発明を適用した第５実施例のガス絶縁母線を示す断面図である。この図７に示すように、各相の導体は、管状に形成された複数の導体２，２１から構成されており、隣接する導体２，２１間には、両側に接触子５を備えた導体支持部４が挿入固定されている。そして、この導体支持部４と母線容器１との間に絶縁支持物３が挿入され、母線容器１に対して導体２，２１を絶縁支持している。また、本実施例において、母線容器１の軸方向中央部に配置された導体２１の板厚は、隣接する両側の導体２の板厚よりも大きくなっている。すなわち、導体２１の各部の寸法は、外径：２１０ｍｍ、内径：１００ｍｍ、導体長さ：２３５０ｍｍ、とされており、隣接する両側の導体２は、外径：２１０ｍｍ、内径：１８０ｍｍ、導体長さ：２３５０ｍｍ、とされている。また、導体２，２１の材料はアルミニウムである。
【００５０】
以上のような構成を有する本実施例において、内径を小さくして板厚を厚くした導体２１の固有振動数は、８４．５Ｈｚとなり、商用周波数の２倍である１００Ｈｚよりも十分に小さくなる。したがって、本実施例の導体２１に共振が発生することはない。
【００５１】
［６］第６実施例…図８
図８は、請求項７に記載の発明を適用した第６実施例のガス絶縁母線を示す断面図である。この図８に示すように、本実施例において、母線容器１の軸方向中央部に配置された導体２２の長さは、隣接する両側の導体２の長さよりも短くされている。そして、このような導体２２の短縮長さを補う形で、その片側の導体支持部４と接触子５との間に短導体２３が挿入固定されている。すなわち、導体２２の各部の寸法は、外径：２１０ｍｍ、内径：１８０ｍｍ、導体長さ：２２５０ｍｍ、とされ、短導体２３の長さは、１００ｍｍとされている。そして、隣接する両側の導体２は、外径：２１０ｍｍ、内径：１８０ｍｍ、導体長さ：２３５０ｍｍ、とされている。また、導体２，２２および短導体２３の材料はアルミニウムである。
【００５２】
以上のような構成を有する本実施例において、短導体２３を設けた導体２２の固有振動数は、１０９．７Ｈｚとなり、商用周波数の２倍である１００Ｈｚよりも十分に大きくなる。したがって、本実施例の導体２２に共振が発生することはない。
【００５３】
［７］他の実施例
本発明は、前記各実施例に限定されるものではなく、他にも多種多様な変形例を実施可能である。また、前記の実施例のうち、いずれか複数の実施例を適宜組み合わせることも可能である。さらに、母線容器や導体の具体的な寸法や材料は適宜変更可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、付加的な部材によって、または、母線容器の一部の構成を変えることによって、あるいは、導体の一部の構成を変えることによって、母線容器と導体の固有振動数を商用周波数の２倍に一致させないようにして、大きな振幅の振動に起因する騒音や機械的悪影響の発生を防止し、環境面に優れた信頼性の高いガス絶縁母線を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のガス絶縁母線を示す断面図。
【図２】図１のＸ矢視断面図。
【図３】本発明の第２実施例のガス絶縁母線を示す断面図。
【図４】本発明の第３実施例のガス絶縁母線を示す側面図。
【図５】本発明の第４実施例のガス絶縁母線を示す側面図。
【図６】図５のＹ矢視断面図。
【図７】本発明の第５実施例のガス絶縁母線を示す断面図。
【図８】本発明の第６実施例のガス絶縁母線を示す断面図。
【図９】従来のガス絶縁母線の一例を示す断面図。
【図１０】図９のＺ矢視断面図。
【図１１】図９の各相の導体の電圧波形図。
【図１２】図９の母線容器の２次の振動モードの振動解析結果を示す解析図。
【符号の説明】
１，１２…母線容器
２，２１，２２…導体
３…絶縁支持物
４…導体支持部
５…接触子
１１…金属リング
１１ａ，１１ｂ…分割片
１３…脚
１４…基礎コンクリート
１５…マンホール
１６…蓋
２３…短導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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