送電線の安全性に影響を与える要因の簡単な分析

送電線の安全性に影響を与える要因は、一般的に、日々の時間の蓄積による摩耗や劣化と、外部要因による突然の故障の2種類に分けられます。これらの2種類の要因は、故障トリップを引き起こし、電力供給の中断を招き、深刻な場合には電力網を麻痺させる可能性があります。その中で、時間の蓄積による要因は人為的に制御できるため、故障の可能性は非常に低いですが、外部環境の気象要因（落雷、台風、山火事、着氷、汚染、気温と湿度、気圧、鳥害など）は制御不能な要素が多く、故障の可能性が高く、大きな損害をもたらす可能性があります。

1. 落雷

雨季には雷雨が発生しやすく、その発生頻度は非常に不規則です。現場に設置された多数の送電線は、鉄塔間の距離や高さの差が大きいという特徴があり、そのため送電線の耐雷性が比較的低く、落雷を受けやすくなっています。険しい地形では単回線送電線が多く、並列線による遮蔽や分流保護がないため、落雷事故の発生頻度が高くなります。送電線故障の中で最も多いのは落雷によるもので、電圧レベルが低いほど落雷による故障の確率が高くなります。

落雷が発生すると、積乱雲層に電荷が蓄積され、強力な静電高電圧電界が形成されます。この電界は、地面に蓄えられた多数の負電荷と衝突して中和し、数百万ボルトに達する電圧と数千アンペアに達する電流という高エネルギーを放出します。その結果、過電圧波の勾配と振幅が大きくなり、線路絶縁フラッシュオーバートリップが発生します。フラッシュオーバートリップは一時的な故障であり、再閉路動作の成功率は高く、導電経路を回復できますが、深刻な場合には、線路の断線、絶縁体の破損、または線路沿いの変電所への侵入、高温による電線の溶断を引き起こし、電力機器の絶縁強度を損なう恐れがあります。

送電線における落雷事故の発生確率を低減するためには、防護線においてフラッシュオーバー、アーク放電、直撃、停電を防止する必要がある。以下の防護措置を採用する：①設置する避雷器② 連結接地線を追加する。③ 鉄塔の衝撃接地抵抗を低減する。④ 中性点が直接接地されていないシステムである。⑤ 回線の絶縁レベルを強化する。⑥ 自動再閉路を設置する。7 管状部材の設置逮捕者; ⑧ 不平衡絶縁、二重ループネットワーク電源などの方法を使用する。

2. 台風

台風による強風や豪雨などの気象現象が発生すると、送電線では導体の揺れ、風による偏向、断線、鉄塔倒壊などの事故が発生します。送電線における電力系統の設計風速が増加すると、断線や鉄塔倒壊の事故発生確率は低下しますが、電線の激しい揺れ、風による偏向放電、浮遊物の損傷などによる事故発生確率は高くなります。

風速が大きいと、送電線の揺れの振幅が大きくなり、電線と鉄塔の間のエアギャップが減少し、電線と相間のエアギャップの分布が不均一になるため、ギャップ内の電圧強度がさまざまな程度に低下し、動作電圧値に耐えられなくなり、破壊および放電が発生します。

同時に嵐が発生すると、雨によって空気抵抗値が低下し、電線が短絡しやすくなるため、放電確率が高まります。このプロセスは高頻度、長時間の繰り返し、ランダム性、大きな振幅で発生し、フラッシュオーバー、絶縁破壊、トリップなどの故障を引き起こします。また、送電線トリップ後の同時発生率は低く、人的介入も弱く、電力供給の復旧に時間がかかります。さらに、碍子連、継手、クロスアームなどの支持部材、補助材料、機器の機械的故障も引き起こし、莫大な経済的損失につながります。

風速が低い振動線の場合、ほとんどの線は防振装置を設置することで制御できます。風速が強い場合は、次の対策を採用できます。(1) 防振ハンマーを追加し、重いハンマー装置を設置して、送電線の垂直荷重支持能力を高め、線の揺れ振幅を低減します。② 制振線、電線保護を設置し、分割線の数を増やし、電線を強化し、電線と鉄塔間の安全距離を確保します。(3) V型碍子列の吊り下げ方式を採用して、風による碍子の横方向ドリフト現象に対する抵抗力を高め、碍子列の風による振れ角を低減します。(4) 鉄塔の設計と送電線の設置時に、電線間の距離を大きくする、吊り下げ点を下げる、またはクロスアームを長くして幅広くすることを検討します。

3. 山火事

高温、人為的要因、その他の要因によって引き起こされる山火事により、空気は長時間高温低湿度の状態が続き、山岳地帯、森林植生と地表を横断する、または相線間に設置された送電線では、空気中の粒子の熱電離、電荷の増加、粒子運動の加速、導電チャネルの形成により、送電線のフラッシュオーバートリップが発生します。90%uFF0Cは火災トリップの主な原因ですが、送電線の絶縁体の高温燃焼損失、電線から鉄塔への放電も含まれます。

山間部の送電線については、地形や経済的な要因を考慮し、通常は鉄塔に2本以上の送電線が設置されます。山火事が発生した場合、同じ送電回廊上の複数の送電線が同時に故障・遮断される可能性が高く、山火事は大規模に延焼しやすく、長期間にわたるため、高温の煙や霧が大量に発生し、送電線の再投入率が低くなります。火災が鎮火し、煙が拡散し、空気環境や電線の温度が低下するまで、人為的な復旧は困難であり、送電線の電力供給が長時間中断され、同時に影響を受ける送電線が複数あるため、電力系統の運用安全性が脅かされます。

山火事の現象を鑑み、山火事の発生を減らすために、まず防火対策から始めるべきである。① 麓付近の樹木の高さ、本数、種類を管理する。（2）緊急対応措置を確立し、安全な通路の長さと幅を十分に確保する。③ 送電線保護システムは信頼性が高く、感度が高い。④ リアルタイム監視システムを確立し、監視効果を向上させる。⑤ 季節、時間帯、気象条件に応じて送電線の点検を増やし、潜在的な危険を排除する。

4. 氷害

着氷災害には、凍雨、霜、凍結、積雪が含まれます。異常な自然環境気候、寒暖の変動により、送電線や碍子列が氷で覆われ、線路や鉄塔の耐荷重が増加し、電線の風圧面積が増加し、たるみが増加し、電線の不安定な連続振動、揺れ、深刻な断線、鉄塔などの事故につながります。碍子列に雪が凍ると、融解した氷水が碍子を短絡させ、氷のフラッシュトリップを引き起こします。

統計によると、着氷フラッシュは着氷汚染が複合すると発生しやすくなります。したがって、着氷フラッシュを防止するためには、線路や碍子連の汚染除去を強化して清浄度を向上させる必要があります。また、碍子と傘の間の距離が狭いために雪が凍結するのを防ぐため、沿面距離を長くする必要があります。さらに、V型碍子連と逆V型碍子連の配置を採用し、二重碍子連の直列間隔を広げてフラッシュオーバー電圧を向上させる必要があります。着氷ダンシングの場合は、着氷被覆の融解速度を速めるために融氷技術を採用するか、または強化型相間スペーサーを採用して電線の相間距離を広げ、電線の大きな揺れや振幅による相間距離の狭さに起因する絶縁破壊や放電現象を低減する必要があります。

5. その他

1) 汚染度。送電線は長尺であるため、大気汚染物質、塩分、煙、塵埃などの影響を受けやすく、電線表面に汚染物質が蓄積します。高電圧送電線周辺は電界が強いため、コロナ放電が発生しやすく、大量の帯電粒子が生じます。これらの帯電粒子は汚染物質に付着し、帯電粒子の導電率を高め、放電しやすくなります。したがって、送電線は適時に清掃する必要があります。

2) 温度。高温になると電線の表面温度が上昇し、高電圧送電線からの放熱が困難になり、放熱不良が生じます。その結果、送電線の温度が継続的に上昇し、電線のアーク放電が増加します。これにより、電線と地面および交差物体との間の安全距離が短縮され、放電が発生し、送電線が遮断される原因となります。したがって、電線と地面および電線間の距離を適切に延長する必要があります。

3）湿度。線路表面に付着する水分子が増加すると、線路周囲の電荷が電子を吸収して負イオンを形成し、電離能力が弱まり、絶縁破壊電圧が上昇し、局所的な電界が強まり、コロナ放電が発生しやすくなります。その結果、電力損失や電圧降下が生じます。したがって、電線絶縁材料を選定する際には、材料の疎水性と疎水性移動度に注意を払う必要があります。

4）気圧。高度が上がるにつれて空気は徐々に薄くなり、密度が低下し、気圧も低下するため、送電線と大地、導体と相間の絶縁破壊電圧が低下し、絶縁破壊が発生しやすくなります。したがって、標高の高い場所では、ケーブルの高さを低くする必要があります。

5）鳥害。鳥は枯れ枝をくわえて鉄塔に巣を作るのが好きです。枝が送電線の近くにあったり、送電線に落ちたりすると、ショートを起こしやすくなります。大型の鳥が飛んだり遊んだりすると、複数の電線に触れてしまい、ショートや接地事故につながる可能性があります。そのため、鳥を怖がらせて送電線に近づかせないように、送電線や鉄塔に特別な標識を設置することが有効です。

厳しい環境気候やその他の要因が送電線に破壊的な電力を及ぼすと、送電設備の故障や損傷を引き起こし、停電、送電線交換損失、送電線運転条件、送電容量、送電能力への影響、電力供給の中断、深刻な場合は系統の切断につながり、莫大な経済的損失をもたらします。安全性の観点から、本稿では、落雷、台風、山火事、氷害、汚染度、温度、湿度、気圧、鳥害によって引き起こされる送電線の安全リスクと原因、および送電線のさまざまな条件と要因に対する予防および制御対策を分析し、関連する電力システム、部門、技術者によるメカニズム研究、合理的設計、科学的かつ効果的な予防および制御を強化することを目的として、送電線の安全で信頼性の高い安定した運用を確保します。

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