(57)【要約】【課題】振動減衰率を向上させた耐震性ポリマーブッシングを提供する。【解決手段】本発明の耐震性ポリマーブッシングは、ポリマー碍管１の中心部に中心管４を配置し、この中心管４の内部に可撓導体５を吊下げ、地震発生時に可撓導体５を中心管４の内部で揺動させることにより、制震効果を生じさせることを特徴とする。可撓導体５と中心管４の内壁との空隙δは、５〜２０ｍｍ程度とする。可撓導体５の下部は、中心管４に固定しても、固定せず垂下させてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー碍管の中心部に中心管を配置し、この中心管の内部に可撓導体を吊下げ、地震発生時に可撓導体を中心管の内部で揺動させることにより、ポリマーがい管に制震効果を生じさせることを特徴とする耐震性ポリマーブッシング。
【請求項２】
前記可撓導体と中心管の内壁との間に、片側５〜２０ｍｍの空隙を持たせたことを特徴とする請求項１に記載の耐震性ポリマーブッシング。
【請求項３】
前記可撓導体の下部を、最下部金具に固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の耐震性ポリマーブッシング。
【請求項４】
前記可撓導体の下部を、最下部金具に固定せず垂下させたことを特徴とする請求項１または２に記載の耐震性ポリマーブッシング。
【請求項５】
前記中心管がアルミニウム管であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の耐震性ポリマーブッシング。
【請求項６】
前記可撓導体が銅の撚り線からなるものであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の耐震性ポリマーブッシング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐震性に優れたポリマーブッシングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年３月の東北地方太平洋沖地震において、多くの電気設備が被害を受けた。なかでも電力流通の要である主変圧器に用いられている旧タイプの気中−油中ブッシングでは想定以上の地震動により磁器破壊や継続漏油が発生し、供給支障に至るケースも散見された。
【０００３】
昨今の磁器製ブッシングは、磁器強度の向上、油密パッキンの脱落性が改善されており、上記の震災レベルでは同様の被害に至らないことが確認されている。その一例が特許文献１に記載されている。しかし電力流通設備のコストダウンや今後３０年以内に発生するとされている震度６強以上の地震に耐える更なる耐震強化が求められており、高度成長期に設置された多くの老朽変圧器の更新時には、新技術を適用したブッシングが求められている。
【０００４】
磁器製ブッシングに比較してポリマーブッシングは軽量であるため、耐震性の点で有利であると考えられている。しかしポリマーは磁器に比べて剛性が低く各部品結合部の振動抵抗が低いため、振動が減衰しにくく応答倍率が高くなり耐震上不利になるという欠点がある。
【０００５】
ここで応答倍率とは、加振時の地表面加速度に対する製品重心点加速度の倍数を意味する。図１のグラフは振動減衰率ｈと応答倍率との関係を示すもので、振動減衰率ｈが小さいほど応答倍率が大きくなることが示されている。
【０００６】
上記したように、ポリマーブッシングは軽量であるという利点があるがその半面、磁器製ブッシングに比べて振動減衰率が小さいため、地震発生時の応答倍率が高くなるという欠点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−４７５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決して、振動減衰率を向上させた耐震性ポリマーブッシングを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するためになされた本発明の耐震性ポリマーブッシングは、ポリマー碍管の中心部に中心管を配置し、この中心管の内部に可撓導体を吊下げ、地震発生時に可撓導体を中心管の内部で揺動させることにより、制震効果を生じさせることを特徴とするものである。
【００１０】
なお、前記可撓導体と中心管の内壁との間に、片側５〜２０ｍｍの空隙を持たせた構造とすることが好ましい。前記可撓導体の下部は、中心管に固定した構造、あるいは中心管に固定せず垂下させた構造とすることができる。前記中心管をアルミニウム管とすることができ、前記可撓導体を通電性能が良い銅の撚り線からなるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の耐震性ポリマーブッシングは、ポリマー碍管の中心部に配置された中心管の内部に可撓導体を吊下げたものであり、地震発生時に可撓導体を中心管の内部で揺動させることにより、制震効果を生じさせることができる。このためポリマーがい管全体の振動減衰率が大きくなり、耐震性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】正弦ｎ波擬共振時の加速度応答倍率のグラフであり、ｈは振動減衰率である。
【図２】実施形態の耐震性ポリマーブッシングを示す部分断面図である。
【図３】中心導体の水平断面図である。
【図４】中心管の内部における可撓導体の周期的な動きを示す説明図である。
【図５】空隙δと加速度との関係を示すグラフである。
【図６】ブッシング基部モーメントのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施形態を説明する。
図２は本発明の実施形態の耐震性ポリマーブッシングを示す部分断面図であり、１はポリマー碍管、２はその下部金具である。ポリマー碍管１はＦＲＰ製の絶縁筒３の外周にシリコンゴムをモールド成型したものが一般的であり、その内部にはＳＦ６ガス、窒素ガスなどの絶縁ガスが充填されている。
【００１４】
本発明の耐震性ポリマーブッシングの中心導体は、ポリマー碍管１の中心部に配置された中心管４とその内部に吊下げられた可撓導体５とからなる。図３にその水平断面図を示す。なお、６は中心管４の外周に形成された電界緩和用のコンデンサコアである。本発明の別の実施形態としては電解緩和用のコンデンサコアが無いポリマーブッシング（ガスブッシング）もある。
【００１５】
本実施形態では、中心管４はアルミニウム管からなる。ブッシングの一般的な中心導体としては、導電率が大きい銅管またはアルミニウム管が用いられる。アルミニウム管は軽量であるが、導電率は銅管の６０％程度である。しかし本発明では電流は可撓導体５を流れるので、中心管４としては銅管よりも導電率が小さいアルミニウム管を用いても問題はない。
【００１６】
中心管４の外径Φａは、その表面の電界強度がブッシングに封入された絶縁ガスの絶縁破壊電圧（μ−３δ）以下となるように設定される。すなわち、中心管４の曲率半径が小さくなると表面の電界強度が上昇するため、１５４ｋＶや２７５ｋＶの電圧階級のブッシングにおいては、中心管３の外径Φａは６０〜１００ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１７】
可撓導体５は導電性に優れた銅の撚り線からなることが好ましい。可撓導体５は表面に微細な凹凸があるため高電界の場所では使用することができないが、本発明では金属製の中心管４の内部に配置されるのでシールドされ表面の凹凸による放電のおそれはない。
【００１８】
可撓導体５の断面積は、通電容量に応じて設定され、その外径Φｂが決定される。すなわち、通電発熱による温度上昇が電線の許容温度以下となるように、可撓導体５の外径Φｂが決定される。
【００１９】
本発明では可撓導体５を中心管４の内部で揺動させる必要があるため、可撓導体５と中心管４の内壁との間に、空隙δを持たる必要がある。この空隙δが小さ過ぎると可撓導体４の揺動が不十分となる。またこの空隙δが大きすぎると中心管３を大径化しなければならず、ブッシングの太径化やコストアップを招くので好ましくない。空隙δの好ましい範囲については後述する。
【００２０】
なお、可撓導体５の下部は中心管４に固定した構造としても、中心管４に固定せず垂下させた構造としてもよい。しかし以下に説明する制震効果を高めるためには、中心管４に固定する方が好ましい。なお可撓導体５には自重による張力が加わるが、強い外部張力を加えることは好ましくない。強い外部張力を加えると、可撓導体５の揺動が妨げられ、以下に述べる制震効果が得られなくなるからである。
【００２１】
このように構成された本発明の耐震性ポリマーブッシングは地震発生時に揺動し、特に地震波と共振したときに大きく振動する。しかし可撓導体５は柔軟性があるため、中心管４よりも遅れて中心管４の内部で揺動する。その結果、図４の水平断面図に示すように、可撓導体５は中心管４の両側の内面に交互に押し付けられる。このとき可撓導体５の質量と反転加速度の積が中心管４に作用して制震効果を発揮する。１５４ｋＶ級のブッシングにおいては、最大振幅は２０ｍｍ程度であるから、空隙δは以下に述べるようにこの値を考慮して現実的な値に設定すべきである。
【００２２】
１５４ｋＶや２７５ｋＶの電圧階級のブッシングの固有振動数から、可撓導体５が１０Ｈｚで中心管４の内部で移動したと想定すると、空隙δと可撓導体５の加速度との間には図５に示す関係がある。
【００２３】
１５４ｋＶのポリマーブッシングのＪＥＡＧ規格により、地震発生時にはポリマーブッシングの重心点加速度は２Ｇ程度、質量効果から２０００Ｎ・Ｇ程度の振動力となる。このためポリマーブッシングの耐震性能を１０％改善するには２００Ｎ・Ｇ程度の制動力が必要である。
【００２４】
一方、可撓導体５の重量は３０Ｎ/ｍ程度、１５４ｋＶのポリマーブッシングの気中側寸法は２ｍ程度であるから可撓導体５の重量は６０Ｎとなり、２Ｇの加速度で１２０Ｎ・Ｇ、５Ｇの加速度で３００Ｎ・Ｇの制動力となる。このため２００Ｎ・Ｇ程度の制動力を得るためには３．３Ｇの加速度で可撓導体５を中心管４の内壁に押し付ければよい。図５のグラフからこのためには空隙δを約８ｍｍとすればよい。
【００２５】
空隙δを拡大すれば、加速度はより大きくなり制動力が増加するが、その半面中心管４を大径化する必要を生じ、ブッシングの大型化の要因となる。したがって現実的には、空隙δは５〜２０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２６】
このような可撓導体５による制震効果の結果、振動減衰率が大きくなり、図６のグラフに示すようにブッシングの基部モーメントは減少し、耐震性が向上する。
【００２７】
以上に説明したように、本発明の耐震性ポリマーブッシングは、地震発生時に中心管４と可撓導体５とが同期せずに振動するように設計したものである。このため、可撓導体５の質量と加速度から発現する制震力により振動減衰率が増加しブッシングの基部の曲げモーメントを軽減することができる利点がある。
【符号の説明】
【００２８】
１  ポリマー碍管
２  下部金具
３  絶縁筒
４  中心管
５  可撓導体
６  コンデンサコア
【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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