架空送電25【電験3種 電力】ダンパで吸収・アーマロッドで断線防止！振動の空欄補充 平成27年度 A問題8 完全解説

今回は平成27年度 電力科目 A問題8、架空送電線の振動の空欄補充問題です。サブスパン振動・微風振動・ギャロッピング・スリートジャンプの4現象と、ダンパ・アーマロッドという対策部品の対応を一気に確認できます。

風速で振動を見分けます：数〜20m/s（10m/s超で激化）＋多導体＝サブスパン振動、穏やかな微風＋カルマン渦＝微風振動。微風振動対策はダンパ（エネルギー吸収）＋アーマロッド（クランプ付近の断線防止）。氷雪＋強風＝ギャロッピング、氷雪落下の反動＝スリートジャンプです。

平成27年度 電力科目 A問題8：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「平成27年度 第三種電気主任技術者試験」電力科目 A問題8

電験3種 電力科目 【架空送電】 平成27年度 A問題8

　次の文章は、架空送電線の振動に関する記述である。

　多導体の架空送電線において、風速が数〜20m/sで発生し、10m/sを超えると振動が激しくなることを(ア)振動という。

　また、架空電線が、電線と直角方向に穏やかで一様な空気の流れを受けると、電線の背後に空気の渦が生じ、電線が上下に振動を起こすことがある。この振動を防止するために(イ)を取り付けて振動エネルギーを吸収させることが効果的である。この振動によって電線が断線しないように(ウ)が用いられている。

　その他、架空送電線の振動には、送電線に氷雪が付着した状態で強い風を受けたときに発生する(エ)や、送電線に付着した氷雪が落下したときにその反動で電線が跳ね上がる現象などがある。

　上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	(ア)	(イ)	(ウ)	(エ)
(1)	コロナ	スパイラルロッド	スペーサ	スリートジャンプ
(2)	サブスパン	ダンパ	スペーサ	スリートジャンプ
(3)	コロナ	ダンパ	アーマロッド	ギャロッピング
(4)	サブスパン	スパイラルロッド	スペーサ	スリートジャンプ
(5)	サブスパン	ダンパ	アーマロッド	ギャロッピング

(ア) サブスパン振動は多導体に特有

多導体だからこそ起きる振動です。

段階	起きること
①	★風が風上の素導体に当たる
★②	★その後ろに乱れた気流（後流）ができる
★③	★風下の素導体がその乱流を受ける
★④	★スペーサとスペーサの間で振動する

スペーサで区切られた区間を「サブスパン」と呼びます——そこで振動するから「サブスパン振動」です。

風速は数〜20 m/s で起き、10 m/s を超えると激しくなります——微風振動より強い風で起きます。

単導体では起きません——後ろに別の電線がないからです。

対策はスペーサの間隔を不等にすること——共振する周波数をずらします。

「コロナ振動」という現象はありません——コロナは放電であって振動ではないのです。

(イ)(ウ) ダンパとアーマロッドの役割分担

問題文が2つの目的を書き分けています。

	★ダンパ	★アーマロッド
★問題文の表現	★「振動エネルギーを吸収」	★「断線しないように」
★狙い	★★振動そのものを減らす	★★壊れないようにする
★取付位置	★支持点から少し離す	★支持点そのもの
★形	★おもり付きの部品	★同じ材質の金属を巻き付ける

ダンパはおもりが逆位相で動き、エネルギーを吸収します——原因を減らす対策です。

アーマロッドは支持点の曲げを分散させます——結果に備える対策になります。

「スペーサ」は多導体の間隔保持——断線防止の部品ではありません。

「スパイラルロッド」は着雪防止や風騒音対策の部品——電線に螺旋状に巻きます。

(エ) 4つの振動を整理する

現象	原因	対策
★微風振動	★弱い風による渦（数 m/s）	★ダンパ・アーマロッド
★サブスパン振動	★★多導体で風下の素導体が乱流を受ける	★スペーサの配置を不等間隔に
★ギャロッピング	★氷雪が翼形に付着＋強風	★相間スペーサ・難着雪リング
★スリートジャンプ	★氷雪が落下した反動	★オフセット

問題文が「氷雪が付着した状態で強い風を受けたとき」と書いています——だからギャロッピングです。

その後に「落下したときの反動」も挙げられている——そちらがスリートジャンプになります。

問題文が2つを並べているので、区別を問うている——付いているか落ちたかが鍵です。

本問はスリートジャンプの名前を問うていません——説明だけ書いて、ギャロッピングを答えさせる形です。

微風振動の条件は平成22年度 A問題10（架空送電：電線の振動）にあります。

スペーサの配置を工夫する

(ア)のサブスパン振動は、スペーサの間隔で決まります。

配置	サブスパンの長さ	振動
★等間隔	★すべて同じ	★★共振しやすい
★不等間隔	★ばらつかせる	★★共振しにくい

すべて同じ長さだと、同じ周波数で共振します——全体が揃って振れてしまうのです。

長さを変えれば、固有振動数がばらけます——互いに打ち消し合うことになります。

だから実際の送電線では、スペーサを不等間隔に配置します——簡単で効果的な対策です。

スペーサダンパを使えば、間隔保持と制振を兼ねられます——ゴムなどの弾性体を組み込んだものになります。

風速と振動の対応

風速	起きる振動
★1〜7 m/s	★微風振動
★数〜20 m/s	★★サブスパン振動
★10〜20 m/s＋着雪	★ギャロッピング

風が強くなるほど、別の振動が現れます——問題文が「10 m/s を超えると激しくなる」と書いています。

要点をもう一度

4つの空欄が、振動と対策を並べています。

空欄	答え	手がかり
(ア)	★サブスパン	★「多導体において」
(イ)	★ダンパ	★「振動エネルギーを吸収」
(ウ)	★アーマロッド	★「断線しないように」
(エ)	★ギャロッピング	★「氷雪が付着した状態で」

すべて問題文の中に手がかりがあります——丁寧に読めば決まるのです。

(ウ)と(エ)の2欄で(5)に確定できます。

多導体特有の現象をまとめる

現象	単導体でも起きるか
★微風振動	★起きる
★サブスパン振動	★★多導体だけ
★ギャロッピング	★起きる
★スリートジャンプ	★起きる

サブスパン振動だけが多導体に固有です——風下の素導体が乱流を受けるから。

だから問題文が「多導体の架空送電線において」と断っている——その一句が(ア)の決め手になります。

振動が電線に与える影響

(ウ)のアーマロッドが守るものを確かめましょう。

段階	起きること
①	★振動でクランプ付近が繰り返し曲げられる
★②	★外層の素線に応力が集中する
★③	★微細な亀裂が生じて進行する
★④	★素線が1本ずつ切れていく
★⑤	★残った素線に負担が集中し断線に至る

一度に切れるのではなく、少しずつ進みます——だから点検で見つけられるのです。

アーマロッドを巻けば、曲げが分散されます——断面が実質的に太くなるから。

同じ材質を使うのは、電食を防ぐため——異種金属が接触すると腐食が進みます。

アルミ電線にはアルミのアーマロッドを巻きます——問題文の「同一材質」がそれです。

風速と振動現象の対応をまとめる

風の強さで、現れる振動が変わります。

風速	現象	振幅	周波数
★1〜7 m/s	★微風振動	★数 cm	★★高い（数〜数十 Hz）
★数〜20 m/s	★サブスパン振動	★十数 cm	★中程度（1〜3 Hz）
★10〜20 m/s	★ギャロッピング	★★数 m	★★低い（0.1〜1 Hz）

風が強くなるほど、振幅は大きく周波数は低くなります——ゆっくり大きく揺れるのです。

微風振動は小さく速い、ギャロッピングは大きく遅い——正反対の性質になります。

だから対策も違う——ダンパは高い周波数、相間スペーサは大振幅に効きます。

サブスパン振動はその中間——スペーサの配置で共振を避けます。

まとめ

(ア)	サブスパン振動（多導体・10m/s超で激化）
(イ)	ダンパ（振動エネルギー吸収）
(ウ)	アーマロッド（断線防止）
(エ)	ギャロッピング（氷雪付着+強風）
答え	(5)

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