(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
故障点検出用の光ファイバ内蔵架空地線を加熱する装置であって、
送電線鉄塔間に架けられた光ファイバ内蔵架空地線（１１）の一部が、１００〜１５０℃の範囲内に沸点を持つ有機溶剤を収納した蓄熱袋（１）で包まれ、
固体燃焼剤（３）および該固体燃焼剤（３）に点火する点火部（４）を収納する金属容器（２）が該蓄熱袋（１）に接触して配置され、
故障電流が流れるリード線（５）が該金属容器（２）外部から該点火部（４）に接続され、
該蓄熱袋（１）および該金属容器（２）が断熱材（６）で包まれていることを特徴とする故障点検出用加熱装置。
【請求項２】
前記有機溶剤が酢酸イソブチル、２−クロロエタノール、イソ酪酸エチル、塩化シクロヘキシル、１−ブタノールおよびジブチルエーテルから選ばれる少なくとも１種の有機化合物であることを特徴とする請求項１に記載の故障点検出用加熱装置。
【請求項３】
前記有機溶剤がエチレングリコール、グリセリン、ジエチルグリコール、1,4−ブタンジオールおよび１−ヘキサノールから選ばれる少なくとも１種の有機化合物と水との共沸混合物であり、１００〜１５０℃の範囲内に沸点を持っていることを特徴とする請求項１に記載の故障点検出用加熱装置。
【請求項４】
前記蓄熱袋が該有機溶剤を微粉シリカ、ガラス微粒子、脱脂綿および綿布から選ばれる少なくとも１種の物質に吸収させて収納していることを特徴とする請求項１に記載の故障点検出用加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鳥獣害や落雷等による地絡故障や短絡故障の検出に利用される光ファイバ内蔵架空地線を加熱するための故障点検出用加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電力に対する依存度の増大および需要家設備の高度化に伴い、停電のない電力の供給が望まれている。落雷等の事故により地絡故障や短絡故障が起こり、停電が発生した場合には、早期に故障点を検出し復旧することが必要である。
【０００３】
故障点を発見するために利用されるものの一つに光ファイバ内蔵架空地線がある。光ファイバ内蔵架空地線には光ファイバの昇温によるラマン散乱光を検出して光ファイバの各部の温度を測定する温度測定装置が連結されており、さらに加熱装置が取り付けられている。地絡故障や短絡故障が起こった場合、加熱装置によって光ファイバ内蔵架空地線が加熱され、故障点の温度変化が温度測定装置で確認される。
【０００４】
特開平4-5579号公報に開示されている光ファイバ内蔵架空地線の加熱装置は、電熱線が内蔵された膜で生石灰と水とを仕切り、両者を収納した加熱部が光ファイバ内蔵架空地線に取り付けられたものである。雷サージ電流が流れると電熱線に電流が流れて膜が溶け、生石灰と水とが混合して発熱し、光ファイバ内蔵架空地線が加熱される。
【０００５】
また特開平4-5580号公報の加熱装置には、光ファイバ内蔵架空地線に巻き付けられて断熱材で覆われたニクロム線がスイッチを介してバッテリーに接続されており、バッテリーに充電用の太陽電池が接続されている。雷サージ電流が流れるとスイッチが入ってニクロム線に電流が流れ、光ファイバ内蔵架空地線が加熱される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平4-5579号公報に記載の加熱装置を使用する場合、電熱線に電流が流れても膜が一様に溶けないため、生石灰と水とが均一に混合せず加熱温度にばらつきが生じてしまう。混合状態によっては加熱温度が約３００℃に達して光ファイバの耐熱温度（１５０℃）を超えてしまい、光ファイバが破損することがある。温度を１５０℃以下にするために断熱材を使用すると、生石灰と水との量配分および外気温度によって加熱温度が左右される。例えば常温で１００±２０℃になるように量配分を設定すると、外気温度が−２０℃では加熱温度６０±２０℃、外気温度が５０℃では加熱温度１３０±２０℃となってしまい、加熱温度を一定に制御できない。
【０００７】
また特開平4-5580号公報に記載の加熱装置では、大容量のバッテリーや太陽電池が必要なため保守点検をしなければならない。断熱材を使用しているので、光ファイバの加熱に時間がかかり、故障地点の発見までに数十分かかってしまう。さらにスイッチが入ったままでは光ファイバの温度が耐熱温度以上に上昇してしまい、光ファイバが損傷する可能性がある。光ファイバの加熱温度は、外気温度にも左右されるため一定には制御できない。
【０００８】
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、架空地線に内蔵された光ファイバを加熱しすぎることがなく、外気温度の影響を受けずに加熱温度を一定に制御でき、バッテリーや太陽電池を使用せず保守点検が不要な地絡故障点検出用加熱装置、短絡故障点検出用加熱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明の故障点検出用加熱装置１０は、図１に示すように、故障点検出用の光ファイバ内蔵架空地線１１を加熱する装置であって、送電線鉄塔１４（図２参照）間に架けられた光ファイバ内蔵架空地線１１の一部が、１００〜１５０℃の範囲内に沸点を持つ有機溶剤を収納した蓄熱袋１で包まれ、固体燃焼剤３および固体燃焼剤３に点火する点火部４を収納する金属容器２が蓄熱袋１に接触して配置され、故障電流が流れるリード線５が金属容器２外部から点火部４に接続され、蓄熱袋１および金属容器２が断熱材６で包まれたものである。
【００１０】
有機溶剤は１００℃よりも高く、かつ光ファイバの耐熱温度である１５０℃よりも低い沸点を持つ化合物が好ましい。具体的には沸点１１８℃の酢酸イソブチル、沸点１２９℃の２−クロロエタノール、沸点１４２℃のジブチルエーテル、沸点１１０℃のイソ酪酸エチル、沸点１４３℃の塩化シクロヘキシル、沸点１１７℃の１−ブタノールから選ばれる少なくとも１種の有機化合物が挙げられる。
【００１１】
有機溶剤はエチレングリコール、グリセリン、ジエチルグリコール、1,4−ブタンジオールおよび１−ヘキサノールから選ばれる少なくとも１種の有機化合物と水との共沸混合物であり、１００〜１５０℃の範囲内に沸点を持つものでもよい。
【００１２】
蓄熱袋１は有機溶剤を液状のまま収納するが、微粉シリカ、ガラス微粒子、脱脂綿および綿布から選ばれる少なくとも１種の物質に吸収させて収納してもよい。微粉シリカ、ガラス微粒子は有機溶剤の粘度を増加させ、脱脂綿、綿布は有機溶剤を吸収する。
【００１３】
固体燃焼剤３はＢ、ＦｅＳｉ、Ｍｇ、Ｔｉ、ＺｒおよびＡｌの中から選ばれる少なくとも一種類の金属粉末と、ＣｕＯ、Ｐｂ3Ｏ4、ＰｂＯ2、ＭｎＯ2およびＦｅ2Ｏ3から選ばれる少なくとも一種類の金属酸化物との混合物を含んでいることが好ましい。
【００１４】
混合物は、前記金属粉末と前記金属酸化物との酸化還元反応によって発熱する。混合物にはタルク、アルミナおよびベントナイトから選ばれる少なくとも一種類の温度調節剤を添加してもよい。温度調節剤を加えると、混合物を含んでいる固体燃焼剤３の発熱量および燃焼速度を調節することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明を適用する故障点検出用加熱装置１０の一実施例を示す横断面図および縦断面図である。同図に示すように、光ファイバ内蔵架空地線１１の一部は、アルミラミネート袋の蓄熱袋１に包まれている。蓄熱袋１には、エチレングリコールと水との比が７：３で沸点が約１１０℃の共沸混合物が収納されている。この蓄熱袋１は、半円筒型の金属容器２の内周に接触するように配置される。金属容器２には金属粉末であるＡｌおよびＦｅＳｉと、金属酸化物であるＦｅ2Ｏ3およびＣｕＯと、燃焼調整剤であるアルミナとを含む固体燃焼剤３（発熱量約４３０ｃａｌ／ｇ）が充填されており、シール材７によって封止されている。シール材７の金属容器２内側には点火部４が接着され、点火部４には金属容器２外側からシール材７を貫通してリード線５が接続され、リード線５に電流が流れると点火部４が発火して固体燃焼剤３に点火するようになっている。蓄熱袋１および金属容器２は不燃性の断熱材６で包まれ、バンド１３で巻かれて固定されている。
【００１６】
図２は、故障点検出用加熱装置１０を使用した状態を示す概略図である。鉄塔１４の塔頂に取り付けられた地絡故障点表示器１５には光ファイバ内蔵架空地線１１が接続されており、地絡故障点表示器１５近傍の内蔵架空地線１１には故障点検出用加熱装置１０が取り付けられている。故障点検出用加熱装置１０と、地絡故障点表示器１５に内蔵されている地絡故障検出部とはリード線５で接続されている。地絡故障検出部は地絡故障によって生じた地絡電流を検知し、リード線５に電流を流す。光ファイバ内蔵架空地線１１に内蔵された光ファイバ１２の端部には、光ファイバ１２の昇温によるラマン散乱光を検出して光ファイバ１２各部の温度を測定する温度測定装置１６が連結されている。
【００１７】
また送電線１７に取り付けられた短絡故障検出部１８と故障点検出用加熱装置１０とはリード線５で接続され、送電線１７に短絡故障が発生した場合、短絡故障検出部１８が短絡電流を検知し、リード線５を通って故障点検出用加熱装置１０に電流が流れる。送電線１７に内蔵された光ファイバ１２の端部には、温度測定装置１６が連結されている。
【００１８】
故障点検出用加熱装置１０は、以下のように動作する。
図２に示すように、雷１９が光ファイバ内蔵架空地線１１に落ちて地絡故障が発生したり、雷１９が鉄塔１４に落ち、送電線が同時に地絡故障を発生した場合に短絡故障となる。地絡故障点表示器１５の地絡電流検出部が地絡電流を検知し、リード線５を通って故障点検出用加熱装置１０に電流が流れる。短絡故障検出部１８も短絡電流を検知し、同様に電流が流れる。すると図１に示すように、点火部４が発火して固体燃焼剤３に点火し、固体燃焼剤３は数秒間で燃焼し、その燃焼熱で金属容器２の表面温度が７００〜８００℃に加熱される。蓄熱袋１に収納されたエチレンと水との共沸混合物の温度が１１０℃（沸点）に達し、その後の燃焼熱が気化熱となる。共沸混合物は１１０℃を保ちながら蒸発を続ける。蒸気の圧力によって蓄熱袋１の溶着部の一部に穴が開き、蒸気がその穴から外部へ放出される。このため光ファイバ内蔵架空地線１１に内蔵された光ファイバ１２も１１０℃まで加熱された後、その温度を保ち続ける。光ファイバ１２内で発生するラマン散乱光による温度上昇が温度測定装置１６で検知されて、故障点が特定される。
【００１９】
上記実施例の故障点検出用加熱装置１０によって、実際に光ファイバ１２の温度測定を行った。その実験例を以下に示す。
半円筒形の金属容器２は内径２８ｍｍ、外形６０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのステンレス製のものであり、エチレングリコールと水との共沸混合物が蓄熱剤として収納されたアルミラミネート袋を溶着によって密閉した。１ｍに切断した光ファイバ内蔵架空地線１１を故障点検出用加熱装置１０にはさみ、点火部４を発火させた。発火後の経過時間に対する光ファイバ１２の温度を測定し、その結果を図３に示した。同図に示したように、光ファイバ１２の温度は、共沸混合物の沸点である１１０℃を２０分間維持することができた。
【００２０】
次に蓄熱剤として沸点１４２℃のジブチルエーテルを使用し、それ以外は前記と全く同じ構成の故障点検出用加熱装置を組み立てた。リード線５に通電して点火部４を発火させ、発火後の経過時間に対する光ファイバの温度を測定した。その結果を図４に示す。同図に示すように、光ファイバ１２は、蓄熱剤の沸点である１４２℃を約１５分間維持することができた。
【００２１】
比較のため、蓄熱袋１の代わりに厚さ２ｍｍのセラミックペーパー１枚からなる断熱材で光ファイバ内蔵架空地線１１を包んだ故障点検出用加熱装置、厚さ２ｍｍのセラミックペーパー３枚からなる断熱材で光ファイバ内蔵架空地線１１を包んだ故障点検出用加熱装置で、光ファイバ１２をそれぞれ加熱した。常温２３℃の下でリード線５に通電して点火部４を発火させ、発火後の経過時間に対する光ファイバ１２の温度を測定し、その結果を図５に示した。同図に示すように、厚さ２ｍｍのセラミックペーパー１枚を使用したときは、光ファイバ１２の耐熱温度（１５０℃）を超えてしまい、その後、温度は低下した。厚さ２ｍｍのセラミックペーパー３枚を使用したときは、光ファイバ１２は８５℃までしか上昇せず、その後、温度は低下した。このようにセラミックペーパーの断熱材を使用した場合、光ファイバ１２の加熱温度を１００〜１５０℃に保つことはできなかった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の故障点検出用加熱装置を使用すると、架空地線に内蔵された光ファイバの温度は、外気温度に関係なく一定に制御される。蓄熱袋内の有機溶剤の沸点が光ファイバの耐熱温度より低いため、光ファイバは熱によって破損することがない。光ファイバの加熱温度や保持時間は、固体燃焼剤および有機溶剤の種類や量を変えることで、調節できる。装置の構成が簡単でバッテリーや太陽電池を使用しないため、保守点検が不要で長期の使用が可能である。
【００２３】
また、地絡故障検出器や短絡故障検出器から別々の故障点検出装置へ接続して故障別毎に検知したり、ひとつの故障点検出装置へ並列に接続することによって、地絡故障または短絡故障のどちらが発生しても故障点を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する故障点検出用加熱装置の一実施例を示す横断面図および縦断面図である。
【図２】本発明を適用する故障点検出用加熱装置を使用した状態を示す概略図である。
【図３】本発明を適用する故障点検出用加熱装置の点火部発火後の経過時間と光ファイバの温度との関係を示す図である。
【図４】本発明を適用する故障点検出用加熱装置の点火部発火後の経過時間と光ファイバの温度との関係を示す別の図である。である。
【図５】比較用の故障点検出用加熱装置の点火部発火後の経過時間と光ファイバの温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１は蓄熱袋、２は金属容器、３は固体燃焼剤、４は点火部、５はリード線、６は断熱材、７はシール材、１０は故障点検出用加熱装置、１１は光ファイバ内蔵架空地線、１２は光ファイバ、１３はベルト、１４は鉄塔、１５は地絡故障点表示器、１６は温度測定装置、１７は送電線、１８は短絡故障検出部、１９は雷である。
【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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