(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方側が耐張碍子連（２）の線側端部に連結され、他方側が耐張碍子連（２）の地側に向かって延設される主ホーン（１１）と、上記主ホーン（１１）に沿うように、且つ主ホーン（１１）との間に隙間を介して対向配置することで、主ホーン（１１）を複導体化する副ホーン（１２）とを備えた線側アークホーンであって、上記副ホーン（１２）は、主ホーン（１１）の他方側に配置される第１副ホーン（１３）と、主ホーン（１１）の一方側に配置される第２副ホーン（１４）とを有し、第１副ホーン（１３）と第２副ホーン（１４）との間に、副ホーン（１２）を設けない単導体区間（ＳＳ）を設けることを特徴とする線側アークホーン。
【請求項２】
第１副ホーン（１３）は、主ホーン（１１）の他方側の頂部（１１ｃ）に向かうにつれて主ホーン（１１）に近接するように、主ホーン（１１）に対して傾斜して配置されている請求項１に記載の線側アークホーン。
【請求項３】
第１副ホーン（１３）は、主ホーン（１１）の他方側の頂部（１１ｃ）と第１副ホーン（１３）の地側の頂部（１３ａ）とを結ぶ仮想線（ＩＬ）が、主ホーン（１１）の軸心線（ＭＬ）と略直交するようにして配置されている請求項１又は請求項２に記載の線側アークホーン。
【請求項４】
主ホーン（１１）の他方側の頂部（１１ｃ）と第１副ホーン（１３）の地側の頂部（１３ａ）との間隔（ｇ）を、主ホーン（１１）及び／又は第１副ホーン（１３）の軸径（ｄ）で除した値が１．０〜１．６である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の線側アークホーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、耐張碍子連の送電線側（線側）端部に取り付けられる線側アークホーンに係り、特にコロナ放電を抑制する線側アークホーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
送電線を鉄塔に張設するにあたっては、通常、鉄塔と送電線との間に耐張碍子連を介在させ、鉄塔と送電線とを絶縁状態としている。ところが、落雷等によって異常電圧が生じた場合、耐張碍子連に電流が流れる、いわゆるフラッシオーバが生じ、耐張碍子連が破損することがある。そこで、耐張碍子連の両側端部に、異常電圧をバイパスするアークホーンを取り付け、耐張碍子連の破損を防止している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３９９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、耐張碍子連の線側端部に取り付けられた線側アークホーンは、送電線と電気的に接続されており、常に高電圧が印加された状態である。そのため、アークホーン表面やその近傍の電界値が大きく、気象条件等によっては、コロナ放電が発生する虞があった。
【０００５】
コロナ放電は、不快なコロナ騒音、テレビやラジオ等の受信障害、送電エネルギーの損失等の不具合を引き起こすことから、その発生を抑制することが好ましく、従来より、対策として、アークホーンを構成する鋼管の軸径を大としたり、丸みを帯びた形状にしたりと種々の改良が行われてきた。
【０００６】
ところが、上記に示すようなコロナ放電対策を施すと、アークホーンの重量が増すといった不具合があった。アークホーンは上述したように、耐張碍子連の端部、すなわち、高所で且つ足場の悪い場所に取り付けられるものであるから、搬送作業や取付作業が煩雑であったが、重量が増加すると搬送作業や取付作業がより一層煩雑なものとなり、搬送コストや取付コストの増大を招くといった新たな課題を抱えることとなっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、コロナ放電を抑制しながらも、軽量化を図ることができる線側アークホーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明の線側アークホーン１は、一方側が耐張碍子連２の線側端部に連結され、他方側が耐張碍子連２の地側に向かって延設される主ホーン１１と、上記主ホーン１１に沿うように、且つ主ホーン１１との間に隙間を介して対向配置することで、主ホーン１１を複導体化する副ホーン１２とを備えた線側アークホーン１であって、上記副ホーン１２は、主ホーン１１の他方側に配置される第１副ホーン１３と、主ホーン１１の一方側に配置される第２副ホーン１４とを有し、第１副ホーン１３と第２副ホーン１４との間に、副ホーン１２を設けない単導体区間ＳＳを設けることを特徴としている。
【０００９】
また、第１副ホーン１３は、主ホーン１１の他方側の頂部１１ｃに向かうにつれて主ホーン１１に近接するように、主ホーン１１に対して傾斜して配置されている。
【００１０】
さらに、第１副ホーン１３は、主ホーン１１の他方側の頂部１１ｃと第１副ホーン１３の頂部１３ａとを結ぶ仮想線ＩＬが、主ホーン１１の軸心線ＭＬと略直交するようにして配置されている。さらにまた、主ホーン１１の他方側の頂部１１ｃと第１副ホーン１３の地側の頂部１３ａとの間隔ｇを、主ホーン１１及び第１副ホーン１３の軸径ｄで除した値が１．０〜１．６とされている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の線側アークホーンにおいては、副ホーンを設けて、主ホーンの一方側や他方側を複導体化しているため、複導体化していないものと比べて、電界値を緩和することができる。そのため、コロナ放電を抑制しながらも、主ホーンや副ホーンの軸径を小とすることが可能で、アークホーンの軽量化を図ることができる。また、主ホーン全体を複導体化するのではなく、第１副ホーンと第２副ホーンとの間に、副ホーンを設けない単導体区間を設けているため、一層の軽量化を図ることができる。
【００１２】
また、主ホーンの他方側に設けられた第１副ホーンを、主ホーンの他方側の頂部に向かうにつれて近接するように、主ホーンに対して傾斜して配置することで、電界緩和効果が一層得られるため、より一層、主ホーンや副ホーンの軸径を小とすることができ、より一層の軽量化を図ることができる。
【００１３】
さらに、第１副ホーンを、主ホーンの他方側の頂部と第１副ホーンの頂部とを結ぶ仮想線が、主ホーンの先端部の軸心線と略直交するようにして配置することや、主ホーンの他方側の頂部と第１副ホーンの地側の頂部との間隔を、主ホーン及び／又は第１副ホーンの軸径で除した値を１．０〜１．６とすることによっても電界緩和効果が得られるため、これらを併用することにより、さらなる軽量化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施形態に係る線側アークホーンの耐張碍子連への取付状態を示す平面図である。
【図２】線側アークホーンの耐張碍子連への取付状態を示す図であって、（ａ）が線側から見た背面図、（ｂ）が側面図である。
【図３】線側アークホーンを示す斜視図である。
【図４】線側アークホーンの先端部近傍を拡大した側面図である。
【図５】主ホーンに対する第１副ホーンの角度についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図６】主ホーンと第１副ホーンとの位置関係についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図７】主ホーンと第１副ホーンの頂部間距離についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図８】コロナ開始電圧及びコロナ消滅電圧測定実験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明の実施形態に係る線側アークホーン１は、図１に示すように、鉄塔と送電線との間に連結される耐張碍子連２の送電線側（線側）の端部に取り付けられるものであって、耐張碍子連２の鉄塔側（地側）の端部に取り付けられた地側アークホーン３とで、雷撃等による異常電圧をバイパスし、耐張碍子連２の破損を防止するものである。
【００１６】
また、線側アークホーン１は、図１乃至図３に示すように、一方側が耐張碍子連２の線側端部（線側ヨーク）に連結され、他方側が耐張碍子連２の地側に向かって延設された主ホーン１１と、この主ホーン１１に沿うように、且つ主ホーン１１との間に隙間を介して対向配置することで、主ホーン１１を複導体化する副ホーン１２とから構成されている。
【００１７】
具体的には、主ホーン１１は、図２（ａ）に示すように、耐張碍子連２の線側ヨーク２１の下面と連結された基端部１１ａを始点として、耐張碍子連２の下方且つ地側に向かって延設した後、耐張碍子連２の外周を囲むようにして碍子２２の側方、上方に延設し、さらに図２（ｂ）に示すように、その先端部１１ｂが耐張碍子連２の地側に向かうように折曲、傾斜させることで構成されている。また、その平面形状は、図１に示すように、略三角環状とされており、主ホーン１１の地側の頂部１１ｃは、主ホーン１１の他の部位に比べて、地側アークホーン３に最も近接した状態とされている。なお、主ホーン１１は、ボルト等を用いて着脱可能に線側ヨーク２１へ取り付けられる。以下、説明の簡単のために、主ホーン１１のうち、上記の側方に延設された部位を水平部１１ｄ、上記の上方に延設された部位を垂直部１１ｅ、上記の傾斜された部位を傾斜部１１ｆと称す。
【００１８】
副ホーン１２は、図１乃至図３に示すように、主ホーン１１の先端部１１ｂ側に設けられる第１副ホーン１３と、主ホーン１１の基端部１１ａ側に設けられる一対の第２副ホーン１４、１４とから構成されている。
【００１９】
具体的には、第１副ホーン１３は、図２（ｂ）に示すように、主ホーン１１の傾斜部１１ｆの略中央部近傍を基端とし、傾斜部１１ｆの略直交方向に向かって延設した後、主ホーン１１に沿うように、且つ主ホーン１１との間に隙間を介した状態で対向するようにして、主ホーン１１の頂部１１ｃに向かって延設することで構成されている。
【００２０】
また、第１副ホーン１３は、図２（ｂ）に示すように、主ホーン１１の頂部１１ｃに向かうにつれて主ホーン１１に近接するように、主ホーン１１の傾斜部１１ｆに対して傾斜して配置されている。
【００２１】
さらに、第１副ホーン１３は、主ホーン１１の、耐張碍子連２とは反対の側に設けられているとともに、図４に示すように、主ホーン１１の頂部１１ｃと第１副ホーン１３の地側の頂部１３ａとを結ぶ仮想線ＩＬが、主ホーン１１の傾斜部１１ｆの軸心線ＭＬと略直交するようにされている。なお、図４において、ｇは主ホーン１１の頂部１１ｃと第１副ホーン１３の頂部１３ａとの間隔、すなわち主ホーン１１と第１副ホーン１３の頂部間距離を示し、θは主ホーン１１の傾斜部１１ｆの軸心線ＭＬと、第１副ホーン１３の軸心線ＳＬとが成す角度を示し、ｄは主ホーン１１、第１副ホーン１３の軸径を示している。
【００２２】
一対の第２副ホーン１４、１４は、図２（ａ）に示すように、互いに向かい合うように開口した略Ｃ字状とされており、主ホーン１１の基端部１１ａ側、具体的には、水平部１１ｄから垂直部１１ｅに沿って、耐張碍子連２の外周を囲むようにしてそれぞれ配置されている。また、第２副ホーン１４は、第１副ホーン１３と同様に、主ホーン１１の、耐張碍子連２とは反対の側に設けられており、第１副ホーン１３と第２副ホーン１４との間、具体的には、主ホーン１１の傾斜部１１ｆの略中央部近傍から垂直部１１ｅ上端近傍にかけての直線部分に、副ホーン１２が設けられない区間（単導体区間）ＳＳが設けられている。さらに、第２副ホーン１４は、図２（ｂ）に示すように、長さが略一定とされた複数の連結部１５・・を介して主ホーン１１と連結されており、第２副ホーン１４と主ホーン１１の水平部１１ｄや垂直部１１ｅとは略平行とされている。
【００２３】
なお、副ホーン１２を設ける目的は、線側アークホーン１を耐張碍子連２に取り付けた状態において、線側アークホーン１の表面の電界値が空気の臨界電界値を超えないようにする、すなわち、線側アークホーン１の表面の電界値を緩和して、コロナの発生を抑制することにある。従って、副ホーン１２は、主ホーン１１に高電圧（例えば送電圧）を印加した場合に、コロナ開始条件を超える箇所、または超えるであろうと予測される箇所（例えば形状が急激に変化する角部や折曲部等で電界集中が生じ易い箇所）に設けられ、コロナ開始条件を超えない箇所、または超える虞が少ないと予測される箇所（例えば形状が緩やかに変化する曲線部や直線部で電界集中が生じ難い箇所）には設けられない。本発明の主ホーン１１は、基端部１１ａ側や先端部１１ｂ側において、形状が急激に変化しており、また、実験及びシミュレーションにて、基端部１１ａ側や先端部１１ｂ側でコロナが発生し易いことが確認されたため、基端部１１ａ側や先端部１１ｂ側に副ホーン１２を設け、形状の変化が緩やかであり、実験及びシミュレーションにて、コロナの発生が認められなかった箇所、具体的には、主ホーン１１の傾斜部１１ｆの略中央部近傍から垂直部１１ｅ上端近傍にかけての直線部分に単導体区間ＳＳを設けている。
【００２４】
［実施例］
本発明の電界緩和効果を確認するために、以下のシミュレーションを行なった。なお、シミュレーションは、ソフトウエアを用いて、試験体をモデル化し、境界要素法によって試験体表面の電界値を算出、最大値を読み取ることで行った。
【００２５】
［実施例１］
図５は、主ホーン１１に対して１００ｋＶの電圧を印加した状態において、第１副ホーン１３を、主ホーン１１の傾斜部１１ｆに対して漸次傾斜させた場合、具体的には、主ホーン１１の傾斜部１１ｆの軸心線ＭＬと、第１副ホーン１３の軸心線ＳＬとがなす角θを０度（主ホーン１１の傾斜部１１ｆの軸心線ＭＬと第１副ホーン１３の軸心線ＳＬとが平行）、１０度、２０度、３０度、５０度と変化させた場合の電界値の変化を測定した結果を示す図であって、第１副ホーン１３を、主ホーン１１の頂部１１ｃに向かうにつれて主ホーン１１に近接するようにして、主ホーン１１の傾斜部１１ｆに対して傾斜させることで電界緩和効果が得られることがわかる。また、角度θを増すほど、電界緩和効果が大きくなることがわかる。なお、図５においては、主ホーン１１の上方に第１副ホーン１３が位置されているが、主ホーン１１の下方に第１副ホーン１３を位置した場合でも、第１副ホーン１３を、主ホーン１１の傾斜部１１ｆに対して傾斜させることで電界緩和効果が得られることを別途確認している。
【００２６】
［実施例２］
図６は、主ホーン１１に対して１００ｋＶの電圧を印加した状態において、主ホーン１１の頂部１１ｃと第１副ホーン１３の頂部１３ａとを結ぶ仮想線ＩＬが、主ホーン１１の傾斜部１１ｆの軸心線ＭＬと略直交するようにして、第１副ホーン１３を位置させた場合（以下、試験体１という）の電界値を測定した結果を示したものである。また、試験体１と頂部間距離ｇを同じくした状態で、第１副ホーン１３の頂部１３ａが、主ホーン１１の頂部１１ｃの直上に位置するもの（以下、試験体２という）と、第１副ホーン１３の頂部１３ａが、主ホーン１１の頂部１１ｃの直下に位置するもの（以下、試験体３という）の電界値についても示しているが、試験体１が４２．８ｋＶ／ｃｍ、試験体２が４７．０ｋＶ／ｃｍ、試験体３が４７．１ｋＶ／ｃｍとなっており、試験体１が最も高い電界緩和効果を発揮していることがわかる。
【００２７】
［実施例３］
図７は、直径ｄが３８ｍｍとされた鋼管で主ホーン１１と第１副ホーン１３とを形成するとともに、主ホーン１１に対して１００ｋＶの電圧を印加した状態において、主ホーン１１と第１副ホーン１３の頂部間距離ｇを、１４．７ｍｍ、２９．４ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、５０ｍｍ、５２．５ｍｍ、５５ｍｍ、６０ｍｍと変化させた場合の電界値を測定した結果を示す図であって、４０ｍｍ〜６０ｍｍ（ｇ／ｄ＝１．０〜１．６（ｇ：頂部間距離  ｄ：鋼管径））において大きな電界緩和効果を得られ、５５ｍｍ（ｇ／ｄ＝１．５）で最大の電界緩和効果が得られることがわかる。
【００２８】
次に、上記のシミュレーション結果を踏まえた上で、線側アークホーン１を作成し、電圧を印加してコロナ開始電圧及びコロナ消滅電圧を測定した。
【００２９】
［実施例４］
図８は、直径ｄが３８ｍｍとされた鋼管を用い、角度θを３０度、主ホーン１の頂部１１ｃと第１副ホーン１３の頂部１３ａとを結ぶ仮想線ＩＬが、主ホーン１１の傾斜部１１ｆの軸心線ＭＬと略直交するようにして、第１副ホーン１３を位置させ、さらに、主ホーン１１と第１副ホーン１３の頂部間距離ｇを５０ｍｍ（ｇ／ｄ＝１．３）とした線側アークホーン１（以下、試験体４という）のコロナ開始電圧及びコロナ消滅電圧を測定した結果を示している。また、比較例１として、副ホーン１２を設けず、直径６０ｍｍの鋼管で形成した線側アークホーン１のコロナ開始電圧及びコロナ消滅電圧を測定した結果についても示しているが、試験体４の線側アークホーン１、比較例１の線側アークホーンのいずれもコロナ開始電圧は４００ｋＶとなった。ただし、比較例１の線側アークホーンの重量が３５ｋｇなのに対して、試験体４の線側アークホーン１は２５ｋｇとおよそ２９％程度の軽量化となった。なお、コロナ消滅電圧は、試験体４の線側アークホーン１が４００ｋＶで、比較例１の線側アークホーンが３９０ｋＶであり、試験体４が上回っている。
【００３０】
このように、本発明の線側アークホーン１においては、副ホーン１２を設けて、主ホーン１１の先端部１１ｂ側や基端部１１ａ側を複導体化しているため、複導体化していないものと比べて、電界値を緩和することができる。そのため、コロナ放電を抑制しながらも、主ホーン１１や副ホーン１２の軸径を小とすることが可能で、アークホーンの軽量化を図ることができる。また、主ホーン１１全体を複導体化するのではなく、第１副ホーン１３と第２副ホーン１４との間に単導体区間ＳＳを設けているため、一層の軽量化を図ることができる。
【００３１】
また、主ホーン１１の先端部１１ｂに設けられた第１副ホーン１３を、主ホーン１１の頂部１１ｃに向かうにつれて近接するように傾斜して配置していることで、電界緩和効果が一層得られるため、より一層、主ホーン１１や副ホーン１２の軸径を小とすることができ、より一層の軽量化を図ることができる。
【００３２】
さらに、第１副ホーン１３を、主ホーン１１の頂部１１ｃと第１副ホーン１３の頂部１３ａとを結ぶ仮想線ＩＬが、主ホーン１１の傾斜部１１ｆの軸心線ＭＬと略直交するようにして配置することによっても、電界緩和効果が得られるため、これらを併用することにより、さらなる軽量化を図ることが可能となる。なお、いずれにおいても、主ホーン１１や副ホーン１２の軸径を小としない場合には、より高い電圧を印加した場合でも、コロナ放電を抑制することができる、すなわち、コロナ放電開始電圧を高くすることができる。
【００３３】
以上に、この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施形態においては、副ホーン１２が主ホーン１１に一体的に設けられていたが、それぞれ別体で構成し、ボルト等で着脱可能に取り付けられるように構成しても良い。このように構成した場合、既設の線側アークホーンに対して副ホーン１２を取り付けることが可能となるため、コロナ放電を抑制する対策として好適である。また、上記実施形態においては、単導体区間ＳＳを、主ホーン１１の傾斜部１１ｆの略中央部近傍から垂直部１１ｅ上端近傍にかけて設けていたが、これに限らず、角部（折曲部）がない直線部分や、緩やかな曲線部分にかけて設けても良い。さらに、試験体４において、鋼管の径ｄを３８ｍｍ、角度θを３０度、頂部間距離ｇを５０ｍｍとしていたが、これに限られることなく、適宜数値を変更して良いことは勿論である。また、主ホーン１１や副ホーン１２の材質としては、鋼管に限らず、種々の導体を使用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１・・線側アークホーン、２・・耐張碍子連、１１・・主ホーン、１１ｃ・・主ホーンの頂部、１２・・副ホーン、１３・・第１副ホーン、１３ａ・・第１副ホーンの頂部、１４・・第２副ホーン、ＩＬ・・仮想線、ＭＬ・・軸心線、ＳＳ・・単導体区間
【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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