新しいサグ解析が送電線の安全性と効率を向上

たるみの理解：送電線の安全性の基礎

送電インフラの広大なネットワークにおいて、たるみは最も重要なエンジニアリング上の考慮事項の1つです。導体の最下点と支持点間の垂直距離として定義される適切なたるみ管理は、広大な距離にわたる電力の安全かつ効率的な供給を保証します。

たるみの背後にある物理学

たるみは、導体の重量と環境要因によって自然に発生します。基本的な関係は放物線の方程式に従います。

ここで、Sはたるみ、ωは単位長あたりの導体重量、Lは支持点間のスパン長、Tは水平張力を表します。この方程式は、スパン長を増やすとたるみに指数関数的に影響し、張力がカウンターバランスを提供する様子を示しています。

たるみに影響を与える主な要因

1. スパン長の考慮事項

送電塔間のスパンが長くなると、支持点間の導体重量が大きくなるため、自然にたるみが増加します。エンジニアは、長いスパンの経済的メリットと安全要件のバランスを取る必要があります。

2. 材料の選択

アルミニウム導体鋼心より線（ACSR）などの最新の導体は、導電性のための軽量アルミニウムと高強度鋼心線を組み合わせ、たるみ管理のための強度対重量比を最適化しています。

3. 温度の影響

熱膨張はたるみに大きな影響を与えます。100°Fの温度上昇は、一部の導体で最大30％のたるみを引き起こす可能性があり、慎重な季節計画が必要になります。

4. 環境負荷

• 氷の蓄積： 通常の状況の5〜10倍に導体重量を増加させる可能性があります
• 風荷重： 導体のギャロッピングを含む複雑な動的効果を生み出します
• 複合イベント： 氷と風が同時に発生すると、最大の課題が生じます

不適切なたるみの結果

過度のたるみの危険性

導体が低すぎる場合、リスクには以下が含まれます。

• 地面/植生へのクリアランスの減少
• 相間接触の可能性の増加
• 国家電気安全コードの要件違反

たるみ不足の問題

過度に張られた導体は、異なる危険を生み出します。

• 導体と構造物へのより高い機械的応力
• 氷/風荷重に耐える能力の低下
• 材料疲労の加速と潜在的な故障

最新のたるみ管理技術

高度な監視システム

現代的なソリューションには以下が含まれます。

• ロードセルによるリアルタイムの張力監視
• 導体温度センサー
• LIDARベースのクリアランス検証

ダイナミックラインレーティング技術

スマートシステムは現在、保守的な静的仮定ではなく、実際の状況に基づいて定格を調整し、安全性を維持しながら、容量を15〜30％増加させる可能性があります。

氷の防止方法

• 低付着導体コーティング
• 抵抗加熱システム
• 機械的振動による除氷

エンジニアリングのベストプラクティス

適切なたるみ管理には以下が必要です。

• すべての環境条件の正確なモデリング
• 極端なイベントに対する保守的な安全率
• ホットスポットを特定するための定期的な赤外線検査
• 定期的な張力検証と調整

今後の開発

新たなテクノロジーは、たるみ制御の改善を約束します。

• より高い強度対重量比を持つグラフェン強化導体
• 継続的な監視のための分散型光ファイバーセンシング
• AIを活用した予測メンテナンスシステム

電力需要が増加し、環境条件がより変動するにつれて、適切なたるみ管理は、グリッドの信頼性と公共の安全を維持するための基本であり続けます。業界は、これらの進化する課題に対応するために、より洗練されたツールと材料の開発を続けています。