特許 7332439 断路器の耐震評価装置及びコンピュータで読み出し可能な記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-15

(45)【発行日】2023-08-23

(54)【発明の名称】断路器の耐震評価装置及びコンピュータで読み出し可能な記録媒体

(51)【国際特許分類】

   G06F 30/20 20200101AFI20230816BHJP

   G06F 30/10 20200101ALI20230816BHJP

   H01H 31/02 20060101ALI20230816BHJP

   G06F 119/14 20200101ALN20230816BHJP

【ＦＩ】

G06F30/20

G06F30/10

H01H31/02 B

G06F119:14

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019204482

(22)【出願日】2019-11-12

(65)【公開番号】P2021077188

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-09-21

(73)【特許権者】

【識別番号】514105011

【氏名又は名称】株式会社東光高岳

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】大山 友幸

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 翔平

【審査官】堀井 啓明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１１８９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１９７１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２４６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】永田 清志、他，パンタグラフ形断路器損壊メカニズムの解明および耐震性向上策，平成３０年 電気学会全国大会講演論文集 ［ＤＶＤ－ＲＯＭ］ 平成３０年電気学会全国大会講演論文集 一般講演６，日本，2018年03月05日，pp.18-19

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３０／００－３０／２８

Ｈ０１Ｈ ３１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

断路器のスラスト部の耐震強度を計算する断路器の耐震評価装置であって、
前記断路器の種類とこの種類毎に異なる加速度応答倍率とを対応付けて記憶するメモリと、
入力された前記断路器の種類に対応した前記加速度応答倍率を前記メモリから読み出し、読み出された加速度応答倍率に基づき前記スラスト部の曲げモーメントを算出し、算出された前記スラスト部の曲げモーメントに基づき前記スラスト部の危険断面の曲げモーメントを算出する曲げモーメント算出部と、
前記曲げモーメント算出部で算出された前記危険断面の曲げモーメントと前記スラスト部の材料と形状とに基づき前記危険断面の応力分布を表す応力分布係数を算出し、前記応力分布係数に基づき前記危険断面の断面係数を算出する断面係数算出部と、
前記断面係数算出部で算出された前記断面係数と前記危険断面の曲げモーメントとに基づき前記危険断面に発生する応力を算出する発生応力算出部と、
を備えることを特徴とする断路器の耐震評価装置。

【請求項2】

発生した前記応力と許容応力とに基づき前記スラスト部の安全率を算出する安全率算出部を備えることを特徴とする請求項１記載の断路器の耐震評価装置。

【請求項3】

前記断面係数算出部は、前記応力が前記スラスト部の全周筒状に分布した場合に、前記危険断面の直径に基づき前記断面係数を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の断路器の耐震評価装置。

【請求項4】

前記断面係数算出部は、前記応力が前記スラスト部のスラスト筒状に分布した場合に、前記スラスト部の直径と応力分布角度とに基づき危険断面の幅を算出し、危険断面の幅と前記スラスト部の厚みとに基づき前記断面係数を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の断路器の耐震評価装置。

【請求項5】

断路器のがいし部の耐震強度を計算する断路器の耐震評価装置であって、
前記断路器の種類とこの種類毎に異なる加速度応答倍率とを対応付けて記憶するメモリと、
入力された前記断路器の種類に対応した前記加速度応答倍率を前記メモリから読み出し、読み出された加速度応答倍率に基づき前記がいし部のがいし基部の曲げモーメントを算出し、前記がいし基部の曲げモーメントに基づき前記がいし基部の危険断面の曲げモーメントを算出する曲げモーメント算出部と、
前記曲げモーメント算出部で算出された前記がいし基部の危険断面の曲げモーメントと前記がいし部の保証破壊モーメントとに基づき前記がいし部の安全率を算出する安全率算出部と、
を備えることを特徴とする断路器の耐震評価装置。

【請求項6】

断路器のスラスト部の耐震強度を計算するコンピュータ・プログラムであって、
前記断路器の種類とこの種類毎に異なる加速度応答倍率とを対応付けてメモリに記憶する記憶ステップと、
入力された前記断路器の種類に対応した前記加速度応答倍率を前記メモリから読み出し、読み出された加速度応答倍率に基づき前記スラスト部の曲げモーメントを算出し、算出された前記スラスト部の曲げモーメントに基づき前記スラスト部の危険断面の曲げモーメントを算出する曲げモーメント算出ステップと、
算出された前記危険断面の曲げモーメントと前記スラスト部の材料と形状とに基づき前記危険断面の応力分布を表す応力分布係数を算出し、前記応力分布係数に基づき前記危険断面の断面係数を算出する断面係数算出ステップと、
算出された前記断面係数と前記危険断面の曲げモーメントとに基づき前記危険断面に発生する応力を算出する発生応力算出ステップと、
を備えることを特徴とするコンピュータ・プログラムを蓄積したコンピュータで読み出し可能な記録媒体。

【請求項7】

発生した前記応力と許容応力とに基づき前記スラスト部の安全率を算出する安全率算出ステップとを備えることを特徴とする請求項６記載の記録媒体。

【請求項8】

前記断面係数算出ステップは、前記応力が前記スラスト部の支え板の端から端に分布した場合に、前記危険断面の幅と前記スラスト部の厚みとに基づき危険断面係数を算出することを特徴とする請求項６又は７記載の記録媒体。

【請求項9】

前記断面係数算出ステップは、前記応力が前記スラスト部のスラスト筒状に分布した場合に、前記スラスト部の直径と応力分布角度とに基づき危険断面の幅を算出し、危険断面の幅と前記スラスト部の厚みとに基づき前記断面係数を算出することを特徴とする請求項６又は７記載の記録媒体。

【請求項10】

断路器のがいし部の耐震強度を計算するコンピュータ・プログラムであって、
前記断路器の種類とこの種類毎に異なる加速度応答倍率とを対応付けてメモリに記憶する記憶ステップと、
入力された前記断路器の種類に対応した前記加速度応答倍率を前記メモリから読み出し、読み出された加速度応答倍率に基づき前記がいし部のがいし基部の曲げモーメントを算出し、前記がいし基部の曲げモーメントに基づき前記がいし基部の危険断面の曲げモーメントを算出する曲げモーメント算出ステップと、
算出された前記がいし基部の危険断面の曲げモーメントと前記がいし部の保証破壊モーメントとに基づき前記がいし部の安全率を算出する安全率算出ステップと、
を備えることを特徴とするコンピュータ・プログラムを蓄積したコンピュータで読み出し可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、断路器の耐震評価装置及びコンピュータで読み出し可能な記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

断路器に設けられたスラスト部は、一般的に複数個のボルトによりがいし部の底部に固定されている。スラスト部は、スラスト軸とスラスト軸を円滑に回転させるベアリングとを有し、スラスト軸が回転することでがいし部を回転させる。

【0003】

このようなスラスト部に地震等で振動が加わった場合、スラスト部に応力が発生して、スラスト部が破損する場合があった。また、がいし部にも応力が発生して、がいし部が破損する場合があった。

【0004】

そこで、断路器の耐震評価装置によりスラスト部、がいし部の強度を机上で計算していた。図１０のフローチャートに示すように、まず、入力部から一律７倍の加速度応答倍率を入力する（ステップＳ５１）。ＪＥＡＧ５００３では、加速度応答倍率は、スラスト部、がいし部に加速度０．３Ｇ（３ｍ／Ｓ^２）の共振正弦を３波入力したときに１としている。

【0005】

次に、一質点による修正震度法で、３ｍ／Ｓ^２の共振正弦を３波入力し、７倍の加速度応答倍率での評価部位の曲げモーメントを算出する（ステップＳ５２）。評価部位としては、スラスト部、がいし部である。

【0006】

次に、スラスト部、がいし部のいずれかを選択する（ステップＳ５３）。スラスト部を選択した場合には、スラスト部の危険断面を一律で最短の直線距離として算出する（ステップＳ５４）。算出されたスラスト部の危険断面に基づいてスラスト部の発生応力を算出してスラスト部の強度を評価していた（ステップＳ５５）。

【0007】

一方、がいし部を選択した場合には、がいし部の危険断面をがいし基部で算出する（ステップＳ５６）。算出されたがいし基部の危険断面に基づいてがいし基部の発生応力を算出してがいし基部の強度を評価していた（ステップＳ５７）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１９－９１６０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、従来のスラスト部、がいし部の強度計算では、水平中心一点切断路器や水平二点切断路器等の断路器の種類に関係なく、一律の加速度応答倍率を用いて、スラスト部の強度を計算していた。

【0010】

また、スラスト部の材料及び形状に関係なく、同じ危険断面を設定して、スラスト部に発生する応力を算出していた。

【0011】

このため、机上で計算されたスラスト部、がいし部の危険断面は、スラスト部、がいし部の実際の破損箇所とかなり相違していた。スラスト部、がいし部の応力分布も、スラスト部、がいし部の実際の破損箇所の応力分布とはかなり相違していた。

【0012】

本発明の課題は、実際の断路器とスラスト部、がいし部に適合した計算によりスラスト部、がいし部の発生応力を算出することができる断路器の耐震評価装置及びコンピュータで読み出し可能な記録媒体を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、断路器のスラスト部の耐震強度を計算する断路器の耐震評価装置であって、前記断路器の種類とこの種類毎に異なる加速度応答倍率とを対応付けて記憶するメモリと、入力された前記断路器の種類に対応した前記加速度応答倍率を前記メモリから読み出し、読み出された加速度応答倍率に基づき前記スラスト部の曲げモーメントを算出し、算出された前記スラスト部の曲げモーメントに基づき前記スラスト部の危険断面の曲げモーメントを算出する曲げモーメント算出部と、前記曲げモーメント算出部で算出された前記危険断面の曲げモーメントと前記スラスト部の材料と形状とに基づき前記危険断面の応力分布を表す応力分布係数を算出し、前記応力分布係数に基づき前記危険断面の断面係数を算出する断面係数算出部と、前記断面係数算出部で算出された前記断面係数と前記危険断面の曲げモーメントとに基づき前記危険断面に発生する応力を算出する発生応力算出部とを備えることを特徴とする。

【0014】

請求項２に係る発明は、発生した前記応力と許容応力とに基づき前記スラスト部の安全率を算出する安全率算出部を備えることを特徴とする。

【0015】

請求項３に係る発明では、前記断面係数算出部は、前記応力が前記スラスト部の全周筒状に分布した場合に、前記危険断面の直径に基づき断面係数を算出することを特徴とする。

【0016】

請求項４に係る発明では、前記断面係数算出部は、前記応力が前記スラスト部のスラスト筒状に分布した場合に、前記スラスト部の直径と応力分布角度とに基づき危険断面の幅を算出し、危険断面の幅と前記スラスト部の厚みとに基づき前記断面係数を算出することを特徴とする。

【0017】

請求項５に係る発明は、断路器のがいし部の耐震強度を計算する断路器の耐震評価装置であって、前記断路器の種類とこの種類毎に異なる加速度応答倍率とを対応付けて記憶するメモリと、入力された前記断路器の種類に対応した前記加速度応答倍率を前記メモリから読み出し、読み出された加速度応答倍率に基づき前記がいし部のがいし基部の曲げモーメントを算出し、前記がいし基部の曲げモーメントに基づき前記がいし基部の危険断面の曲げモーメントを算出する曲げモーメント算出部と、前記曲げモーメント算出部で算出された前記がいし基部の危険断面の曲げモーメントと前記がいし部の保証破壊モーメントとに基づき前記がいし部の安全率を算出する安全率算出部を備えることを特徴とする。

【0018】

また、本発明は、断路器のスラスト部の耐震強度を計算するコンピュータ・プログラムを蓄積したコンピュータで読み出し可能な記録媒体を含む。また、本発明は、断路器のがいし部の耐震強度を計算するコンピュータ・プログラムを蓄積したコンピュータで読み出し可能な記録媒体を含む。

【発明の効果】

【0019】

請求項１に係る発明によれば、断路器の種類に応じた加速度応答倍率と、スラスト部の材料と形状とに基づき断面係数を算出し、算出された断面係数と危険断面の曲げモーメントとに基づき危険断面に発生する応力を算出する。従って、実際の断路器とスラスト部に適合した計算によりスラスト部の発生応力を算出することができる。

【0020】

請求項２に係る発明によれば、発生応力と許容応力とに基づきスラスト部の安全率を算出することができる。

【0021】

請求項３に係る発明によれば、応力がスラスト部の全周筒状に分布した場合に、危険断面の直径に基づき危険断面係数を算出することができる。

【0022】

請求項４に係る発明によれば、応力がスラスト部のスラスト筒状に分布した場合に、スラスト部の直径と応力分布角度とに基づき危険断面の幅を算出し、危険断面の幅とスラスト部の厚みとに基づき断面係数を算出することができる。

【0023】

請求項５に係る発明によれば、断路器の種類に応じた加速度応答倍率に基づきがいし基部の曲げモーメントを算出し、がいし基部の曲げモーメントに基づきがいし基部の危険断面の曲げモーメントを算出する。従って、実際の断路器とがいし部に適合した計算によりがいし部の安全率を算出することができる。

【0024】

請求項６～１０に係る発明は、請求項１～５に係る断路器の耐震評価装置の発明に対応するコンピュータで読み取り可能な記録媒体の発明である。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態に係る断路器の耐震評価装置を示す図である。

【図2】本発明の実施形態に係る断路器の耐震評価装置の断路器の種類と定格電圧とに応じた加速度応答倍率を示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係る水平中心一点切断路器を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係る水平二点切断路器を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係る断路器の溶接補強タイプのスラスト部の危険断面の応力分布及び直径を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係る断路器の溶接補強タイプのスラスト部の断面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る断路器の直付支えタイプのスラスト部の危険断面の応力分布及び応力分布角度を示す図である。

【図8】本発明の実施形態に係る断路器の直付支えタイプのスラスト部の断面図である。

【図9】本発明の実施形態に係る断路器の耐震評価装置のスラスト部及びがいし部の処理を示すフローチャートである。

【図10】従来の断路器の耐震評価装置のスラスト部及びがいし部の処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施の形態に係る断路器の耐震評価装置及びコンピュータで読み出し可能な記録媒体について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0027】

（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る断路器の耐震評価装置を示す図である。図１に示す断路器の耐震評価装置は、断路器のスラスト部、がいし部の耐震強度を計算する。断路器の耐震評価装置は、入力部１１、加速度応答倍率メモリ１２、プログラムメモリ１５を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）１４、出力部１６を備える。

【0028】

入力部１１は、キーボード、マウス等であり、断路器の種類の情報やスラスト部の材料、形状、構造等の情報やスラスト部やがいし部の質量、半径、厚み等の情報を入力する。

【0029】

加速度応答倍率メモリ１２は、断路器の種類とこの種類毎に異なる加速度応答倍率とを対応付けて図２に示すようなテーブルに記憶する。テーブルには、断路器の種類と定格電圧と加速度応答倍率とを対応つけて格納してある。

【0030】

例えば、断路器が図３に示すような水平中心一点切断路器の場合には、定格電圧が７２ｋＶで加速度応答倍率がｆ１（例えば６．２倍）、定格電圧が１６８ｋＶで加速度応答倍率がｆ２（例えば６．４倍）、定格電圧が３００ｋＶで加速度応答倍率がｆ３（例えば５．９倍）である。

【0031】

断路器が図４に示すような水平二点切断路器の場合には、定格電圧が７２ｋＶで加速度応答倍率がｆ４（例えば６．３倍）、定格電圧が１６８ｋＶで加速度応答倍率がｆ５（例えば５．８倍）である。

【0032】

図３に示すような水平中心一点切断路器において、３つのベース２２ａの内の１つのベース２２ａに操作装置２１が設けられ、ベース２２ａの両端にはスラスト部２４ａ，２４ｂを介して回転がいし２３ａ，２３ｂが立てられている。

【0033】

操作装置２１を操作することで、回転がいし２３ａ，２３ｂが回転し、回転がいし２３ａの先端に設けられた導電部２５ａと回転がいし２３ｂの先端に設けられた導電部２５ｂとが接続して導通する。

【0034】

図４に示すような水平二点切断路器において、３つのベース２２ｂはベース２２ｃで連結され、ベース２２ｂの両端部には２段からなる固定がいし２３ｄ１，２３ｄ２，２３ｅ１，２３ｅ２が立てられている。ベース２２ｂの略中央部にはスラスト部２４ｃを介して２段からなる回転がいし２３ｃ１，２３ｃ２が立てられている。回転がいし２３ｃ２の先端には導電部２５ｃが設けられている。回転がいし２３ｃ１，２３ｃ２が回転することで、回転がいし２３ｃ１，２３ｃ２の先端に設けられた導電部２５ｃが固定がいし２３ｄ２の先端と固定がいし２３ｅ２の先端とが接続されることで導通する。

【0035】

このように、図３に示すような水平中心一点切断路器では、２つのスラスト部２４ａ，２４ｂと、２つの回転がいし２３ａ，２３ｂを有するのに対して、図４に示すような水平二点切断路器では、１つのスラスト部２４ｃと、１つの回転がいし２３ｃ１，２３ｃ２とから構成されるので、加速度応答倍率は異なる。加速度応答倍率が異なる理由としては、がいし上部に搭載される導電部の形状および重量の違い、定格によるがいし段数およびがいし太さの違いによる。

【0036】

ＣＰＵ１４は、入力部１１から入力された断路器の種類の情報に対応する加速度応答倍率を加速度応答倍率メモリ１２から読み出す。ＣＰＵ１４は、スラスト部２４（以下、図３に示すスラスト部２４ａ，２４ｂ及び図４に示すスラスト部２４ｃを２４で表す）の発生応力や安全率を算出するためのプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体からなるプログラムメモリ１５を有する。ＣＰＵ１４は、プログラムメモリ１５に格納されたプログラムを実行することで、スラスト部２４の発生応力や安全率を算出する。

【0037】

ＣＰＵ１４は、プログラムメモリ１５に格納されたプログラムを実行する手段として、曲げモーメント算出部１７、断面係数算出部１８、発生応力算出部１９、安全率算出部２０とを備える。

【0038】

曲げモーメント算出部１７は、加速度応答倍率メモリ１２から読み出した加速度応答倍率に基づきスラスト部２４又はがいし基部の曲げモーメントを算出し、算出されたスラスト部２４の曲げモーメント又はがいし基部の曲げモーメントに基づきスラスト部２４又はがいし基部の危険断面の曲げモーメントを算出する。

【0039】

断面係数算出部１８は、曲げモーメント算出部１７で算出されたスラスト部２４の危険断面の曲げモーメントとスラスト部２４の材料と形状とに基づき危険断面の応力分布を表す応力分布係数を算出し、応力分布係数に基づき断面係数を算出する。

【0040】

断面係数算出部１８は、応力がスラスト部２４の全周筒状に分布した場合に、危険断面の直径に基づき危険断面係数を算出する。断面係数算出部１８は、応力がスラスト部２４のスラスト筒状に分布した場合に、スラスト部２４の直径と応力分布角度とに基づき危険断面の幅を算出し、危険断面の幅とスラスト部２４の厚みとに基づき断面係数を算出する。

【0041】

発生応力算出部１９は、断面係数算出部１８で算出された断面係数と危険断面の曲げモーメントとに基づき危険断面に発生する応力を算出する。

【0042】

安全率算出部２０は、発生応力算出部１９で算出された危険断面に発生する応力と許容応力とに基づきスラスト部２４の安全率を算出する。安全率算出部２０は、曲げモーメント算出部１７で算出されたがいし基部の危険断面の曲げモーメントとがいし部の保証破壊モーメントとに基づきがいし部の安全率を算出する。

【0043】

出力部１６は、表示装置、プリンタ等であり、発生応力算出部１９で算出された発生応力や安全率算出部２０で算出されたスラスト部２４又はがいし部の安全率を出力する。

【0044】

次に、スラスト部２４の材質と構造、形状によりスラスト部２４の危険断面の応力分布や発生応力が異なることについて説明する。

【0045】

まず、図５に、溶接補強タイプのスラスト部２４の危険断面の応力分布及び直径を示す。図６に溶接補強タイプのスラスト部の断面図を示す。図６に示すように、スラスト軸２４Ａ１とベアリング２４Ａ２を有するスラスト部２４は、複数のボルト２６Ａにより、がいし基部２３Ａ１を有するがいし部２３Ａに連結されている。

【0046】

図５（ａ）に示すように、スラスト部２４の材質は、鉄鋼であり、スラスト下側のＡ部とＢ部が溶接で固定される。図５（ａ）に示すように、Ａ部の剛性は高く、Ｂ部は、最弱点部位となる。このため、図５（ｂ）に示すように、応力は全周筒状に分布する。断面係数算出部１８は、応力がスラスト部２４の全周筒状に分布した場合に、図５（ｃ）に示すように、危険断面の直径ｄｏ，ｄｉに基づき危険断面係数を算出する。

【0047】

次に、図７に直付支えタイプのスラスト部の危険断面の応力分布及び応力分布角度を示す。図８に直付支えタイプのスラスト部の断面図を示す。図７及び図８に示すように、スラスト軸２４Ｂ１とベアリング２４Ｂ２を有するスラスト部２４は、４つのボルト２６Ｂにより長方形の支え板２７に固定され、がいし基部２３Ｂ１を有するがいし部２３Ｂに連結されている。

【0048】

図７（ａ）に示すように、スラスト部２４の材質は、鋳物であり、支え板２７が長方形である場合に、図７（ｂ）に示すように、応力はスラスト筒状に沿って分布する。スラスト部２４の危険断面の応力分布角度は、略９０度である。

【0049】

また、図示していないが、スラスト部２４の材質が鉄鋼で、スラスト部２４の構造ががいし部にボルトで固定され、スラスト下側がフリーである場合に、応力は端から端に分布する。

【0050】

次に、このように構成された実施形態に係る断路器の耐震評価装置の動作を図９に示すフローチャートを参照しながら、詳細に説明する。

【0051】

まず、入力部１１は、断路器の種類と定格電圧等の情報やスラスト部２４の材質、構造、形状、質量、半径、厚み等の情報を入力する（ステップＳ１１）。

【0052】

次に、ＣＰＵ１４は、入力部１１から入力された断路器の種類に対応する加速度応答倍率を加速度応答倍率メモリ１２から読み出す（ステップＳ１２）。入力部１１から入力された断路器の種類が水平中心一点切断路器の場合で定格電圧が７２ｋＶの場合には、加速度応答倍率メモリ１２から加速度応答倍率ｆ１（例えば６．２倍）が読み出される。断路器の種類が水平二点切断路器の場合で定格電圧が１６８ｋＶの場合には、加速度応答倍率メモリ１２から加速度応答倍率ｆ５（例えば５．８倍）が読み出される。

【0053】

曲げモーメント算出部１７は、加速度応答倍率メモリ１２から読み出された加速度応答倍率を用いて、スラスト部２４又はがいし基部２３Ａ１，２３Ｂ１での加速度０．３Ｇ（３ｍ／Ｓ^２）の共振正弦を３波入力（３回振動）したときの曲げモーメントＭを式（１）により算出する（ステップＳ１３）。

【0054】

Ｍ＝０．３×ｆ×Σｍｒ …（１）
ここで、ｆは、加速度応答倍率メモリ１２から読み出された加速度応答倍率である。ｍは、図３、図４に示す断路器を構成するスラスト部２４、がいし部の各要素の質量である。ｒはスラスト部２４、がいし部の各要素と大地との距離を表す。式（１）から加速度応答倍率ｆに応じて曲げモーメントＭが変化することがわかる。

【0055】

次に、ステップＳ１４でスラスト部２４を選択する（ステップＳ１４）。スラスト部２４が図７に示すようなボルト止めの場合、ボルト止め構造の分担を式（２）により算出する。

【0056】

Ｍmax＝Ｍ／Ｌ１ …（２）
ここで、Ｌ１は、支え板２７の四隅に設けられた４つのボルト穴の内の対角線上の２つのボルト穴間の距離である。

【0057】

次に、曲げモーメント算出部１７は、式（２）で算出された曲げモーメントＭmaxに基づきスラスト部２４の危険断面の曲げモーメントを式（３）により算出する（ステップＳ１５）。

【0058】

Ｍ１＝Ｍmax×Ｌ２ …（３）
ここで、Ｌ２は、危険断面と危険断面に最も近いボルト穴との最短距離である。

【0059】

スラスト部２４の材質（材料）、構造（形状）に応じて、スラスト部２４の危険断面、がいし部の危険断面の応力分布が変化する。このため、断面係数算出部１８は、曲げモーメント算出部１７で算出されたスラスト部２４の危険断面の曲げモーメントとスラスト部２４の材料と形状とに基づき危険断面の応力分布を表す応力分布係数を算出し（ステップＳ１６）、算出された応力分布係数に基づき断面係数を算出する（ステップＳ１７）。

【0060】

図５に示す溶接補強タイプのスラスト部２４は、筒全周に応力が分布するため、応力分布係数としての応力分布角度は、３６０度であり、パイプ形状の断面係数Ｚは、式（４）により算出する。

【0061】

Ｚ＝｛π（ｄｏ^４－ｄｉ^４）／ｄｏ｝／３２…（４）
ここで、ｄｏは、スラスト部２４の直径である。ｄｉは、スラスト部２４の内径である。

【0062】

また、図７に示すボルトによる直付けタイプのスラスト部２４は長方形又は正方形であり、材質が鋳物であり、脆性材料である。このため、引っ張りを受ける側に応力が集中する分布となり、応力はスラスト筒状に沿って分布する。

【0063】

また、スラスト形状により応力分布係数としての応力分布角度θが概ね決定される。応力分布角度θは、スラスト部２４が長方形であるかあるいは正方形であるのかによって異なる。スラスト部２４が長方形である場合よりも正方形である場合の方が、応力分布角度θは、大きい。

【0064】

断面係数算出部１８は、分布角度θから危険断面の幅を式（５）により算出する。

【0065】

Ｌ４＝（ｄ×π）×（θ°／３６０°）…（５）
ｄはスラスト部２４の直径である。

【0066】

次に、断面係数算出部１８は、危険断面の幅Ｌ４から断面係数Ｚを式（６）により算出する。

【0067】

Ｚ＝（Ｌ４×ｔ^２）／６ …（６）
ｔはスラスト部２４の厚みである。

【0068】

次に、発生応力算出部１９は、危険断面の曲げモーメントと危険断面係数Ｚに基づき危険断面の発生応力σを式（７）により算出する（ステップＳ１８）。

【0069】

σ＝Ｍ１／Ｚ …（７）
安全率算出部２０は、発生応力算出部１９で算出された危険断面に発生する応力σと許容応力σmaxとに基づきスラスト部２４の安全率ｓｆを式（８）で算出する（ステップＳ１９）。
ｓｆ＝σmax／σ…（８）
また、スラスト部２４の材質が鉄鋼であり、支え板の端から端まで直線で応力が分布した場合には、端から端までの幅をＬ４として、断面係数Ｚを式（６）により算出する。

【0070】

一方、ステップＳ１４において、がいし部２３Ａ，２３Ｂを選択した場合には、曲げモーメント算出部１７は、がいし基部２３Ａ１，２３Ｂ１の曲げモーメントに基づきがいし基部２３Ａ１，２３Ｂ１の危険断面の曲げモーメントを算出する（ステップＳ２０）。

【0071】

安全率算出部２０は、曲げモーメント算出部１７で算出されたがいし基部２３Ａ１，２３Ｂ１の危険断面の曲げモーメントと、がいし部２３Ａ，２３Ｂの保証破壊モーメントＭａとに基づき、がいし部２３Ａ，２３Ｂの安全率Ｓｆを式（９）により算出する（ステップＳ２１）。がいし部２３Ａ，２３Ｂの保証破壊モーメントは、式（１０）で表される。

【0072】

Ｓｆ＝Ｍａ／Ｍ …（９）
Ｍａ＝｛π／（Ｄ）^３・σａ×１０^－３｝／３２（Ｎ・ｍ）…（１０）
σａは、保証破壊応力（Ｎ／ｍｍ^２）である。Ｄは、最下段のがいし部の胴径（ｍｍ）である。

【0073】

このように実施形態に係る断路器の耐震評価装置によれば、断路器の種類に応じた加速度応答倍率と、スラスト部の材料と形状とに基づき断面係数を算出し、算出された断面係数と危険断面の曲げモーメントとに基づき危険断面に発生する応力を算出する。従って、実際の断路器とスラスト部に適合した計算によりスラスト部の発生応力を算出することができる。

【0074】

また、発生応力と許容応力とに基づきスラスト部の安全率を算出することができる。また、応力がスラスト部の全周筒状に分布した場合に、危険断面の直径に基づき危険断面係数を算出することができる。

【0075】

また、応力がスラスト部のスラスト筒状に分布した場合に、スラスト部の直径と応力分布角度とに基づき危険断面の幅を算出し、危険断面の幅とスラスト部の厚みとに基づき断面係数を算出することができる。

【0076】

また、断路器の種類に応じた加速度応答倍率に基づきがいし基部の曲げモーメントを算出し、がいし基部の曲げモーメントに基づきがいし基部の危険断面の曲げモーメントを算出する。従って、実際の断路器とがいし部に適合した計算によりがいし部の安全率を算出することができる。

【符号の説明】

【0077】

１１ 入力部
１２ 加速度応答倍率メモリ
１４ ＣＰＵ
１５ プログラムメモリ
１６ 出力部
１７ 曲げモーメント算出部
１８ 断面係数算出部
１９ 発生応力算出部
２０ 安全率算出部
２１ 操作装置
２２ａ～２２ｂ，２２Ａ，２２Ｂ ベース
２３ａ～２３ｃ１，２３ｃ２ 回転がいし
２３Ａ，２３Ｂ がいし部
２３Ａ１，２３Ｂ１ がいし基部
２３ｄ１，２３ｄ２～２３ｅ１，２３ｅ２ 固定がいし
２４ａ～２４ｃ スラスト部
２４Ａ１，２４Ｂ１ スラスト軸
２４Ａ２，２４Ｂ２ ベアリング
２５ａ～２５ｃ 導電部
２６Ａ，２６Ｂ ボルト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】