特許 7498608 断路器の耐塩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】2024-06-04

(45)【発行日】2024-06-12

(54)【発明の名称】断路器の耐塩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】

   H01H 31/02 20060101AFI20240605BHJP

   H01B 17/14 20060101ALN20240605BHJP

【ＦＩ】

H01H31/02 B

H01H31/02 Z

H01B17/14

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020118411

(22)【出願日】2020-07-09

(65)【公開番号】P2022022863

(43)【公開日】2022-02-07

【審査請求日】2023-06-26

(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

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１３１４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－１３５４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１１９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－６２１１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３１／０２

Ｈ０１Ｂ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

断路器のがいしの耐塩及び耐震強度を計算する断路器の耐塩耐震評価装置であって、
前記がいしの形式、定格電圧、耐塩を満たす表面漏れ距離と胴径を含むがいし構成を選択する選択部と、
前記選択部で選択された前記がいし構成での前記がいしの耐塩強度を評価する耐塩評価部と、
前記耐塩評価部による前記がいしの耐塩強度の評価と同時に、前記がいし構成での前記がいしの耐震強度を評価する耐震評価部とを備え、
前記耐塩評価部は、前記がいしの前記表面漏れ距離と表面積とに基づき前記がいしの平均直径を算出し、変換表を用いて前記がいしの平均直径から汚損区分毎の１ｋＶ当たりの表面漏れ距離を算出し、前記がいしの表面漏れ距離の総和を１ｋＶ当たりの漏れ距離で除算して汚損区分毎に汚損耐電圧値を算出し、汚損区分毎に汚損耐電圧値と汚損耐電圧目標値とに基づき耐塩の安全率を算出し、耐塩の安全率が第１の閾値以上か否かを判定し、
前記耐震評価部は、加速度に基づき前記がいしの曲げモーメントを算出し、前記がいしの曲げモーメントに基づき前記がいしの危険断面の曲げモーメントを算出し、前記危険断面の曲げモーメントに基づき前記危険断面の断面係数を算出し、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し、応力に基づき耐震の安全率を算出し、耐震の安全率が第２の閾値以上か否かを判定することを特徴とする断路器の耐塩耐震評価装置。

【請求項2】

前記耐塩評価部は、耐塩の安全率が前記第１の閾値未満である場合には、前記がいし構成の前記胴径を細くし、細くされた前記胴径で耐塩の安全率を前記第１の閾値以上にすることを特徴とする請求項１記載の断路器の耐塩耐震評価装置。

【請求項3】

前記耐塩評価部は、前記耐震の安全率を維持したままで前記がいしの笠形状を普通ひだから下ひだ又は深ひだに変更して前記表面漏れ距離を多くすることで、前記耐塩の安全率を前記第１の閾値以上にすることを特徴とする請求項１記載の断路器の耐塩耐震評価装置。

【請求項4】

前記耐震評価部は、耐震の安全率が前記第２の閾値未満である場合には、前記がいし構成の前記胴径を太くし、太くされた前記胴径で前記耐震の安全率を前記第２の閾値以上にすることを特徴とする請求項１記載の断路器の耐塩耐震評価装置。

【請求項5】

前記耐震評価部は、前記耐塩の安全率を維持したままで前記がいしの胴径を変えずに、がいし強度を普通強度がいしから高強度がいしに変更し、前記耐震の安全率を前記第２の閾値以上にすることを特徴とする請求項１記載の断路器の耐塩耐震評価装置。

【請求項6】

前記耐震評価部は、３ｍ／Ｓ^２ の共振正弦３波入力で前記耐震の安全率を算出し、算出された前記耐震の安全率を基準に、３ｍ／Ｓ^２ の共振正弦３波入力と略同一の加速度の第１の耐震スペクトルでの安全率と３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波入力の約２倍の加速度の第２の耐震スペクトルでの安全率とを算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の断路器の耐塩耐震評価装置。

【請求項7】

断路器のがいしの耐塩及び耐震強度を計算するコンピュータ・プログラムであって、
前記がいしの形式、定格電圧、耐塩を満たす表面漏れ距離と胴径を含むがいし構成を選択する選択ステップと、
選択された前記がいし構成での前記がいしの耐塩強度を評価する耐塩評価ステップと、
前記耐塩評価ステップによる前記がいしの耐塩強度の評価と同時に、前記がいし構成での前記がいしの耐震強度を評価する耐震評価ステップとを備え、
前記耐塩評価ステップは、前記がいしの前記表面漏れ距離と表面積とに基づき前記がいしの平均直径を算出し、変換表を用いて前記がいしの平均直径から汚損区分毎の１ｋＶ当たりの表面漏れ距離を算出し、前記がいしの表面漏れ距離の総和を１ｋＶ当たりの漏れ距離で除算して汚損区分毎に汚損耐電圧値を算出し、汚損区分毎に汚損耐電圧値と汚損耐電圧目標値とに基づき耐塩の安全率を算出し、耐塩の安全率が第１の閾値以上か否かを判定し、
前記耐震評価ステップは、加速度に基づき前記がいしの曲げモーメントを算出し、前記がいしの曲げモーメントに基づき前記がいしの危険断面の曲げモーメントを算出し、前記危険断面の曲げモーメントに基づき前記危険断面の断面係数を算出し、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し、応力に基づき耐震の安全率を算出し、耐震の安全率が第２の閾値以上か否かを判定す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、断路器の耐塩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】

従来、断路器の耐塩強度算出方法、耐震強度算出方法が知られている。断路器の耐塩強度算出方法は、がいし種類及びがいしの段積により変わってくる平均直径を算出する。次に、定格電圧クラス別の設計基準曲線のグラフを用いて、汚損区分別の１ｋＶ当たりの漏れ距離を算出する。

【0003】

次に、がいし連の表面漏れ距離と汚損区分別の断路器の１ｋＶ当たりの漏れ距離とに基づき、汚損耐電圧を算出する。算出された汚損耐電圧値と汚損耐電圧目標値とを比較することで、耐塩強度を算出する。その後、耐塩強度の安全率を算出していた。

【0004】

また、断路器の耐震強度算出方法においては、一質点系モデル化による修正震度法でがいしの耐震強度を計算していた。

【0005】

まず、入力部から水平加速度、加速度応答倍率、質量、高さの情報を入力する。ＪＥＡＧ５００３では、加速度応答倍率は、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。

【0006】

次に、３ｍ／Ｓ^２の共振正弦を３波入力し、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。がいしの危険断面をがいし基部で算出する。算出されたがいし基部の危険断面となる断面係数に基づいてがいし基部の発生応力を算出していた。さらに、算出された発生応力で材料許容応力値を除算して、耐震強度の安全率を算出していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【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】

【0008】

しかしながら、従来のがいし部の耐塩強度、耐震強度では、評価にがいし高さ及び胴径が非常に影響し、がいし構成によるがいしの耐塩強度の算出値と耐震強度の算出値とは、トレードオフの関係となる。

【0009】

このため、例えば、がいしの耐塩強度算出の後に、そのがいし構成で耐震強度算出を行い、耐塩強度と耐震強度との両方の安全率に問題がないかどうかを確認している。この作業を繰り返し、耐塩強度と耐震強度との両方の安全率に問題がないバランスの良いがいし構成を導出している。このため、断路器のがいし構成を設計するために、かなりの時間がかかっていた。

【0010】

本発明の課題は、断路器のがいし構成の設計時間を短縮することができる断路器の耐塩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】

【0011】

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、断路器のがいしの耐塩及び耐震強度を計算する断路器の耐塩耐震評価装置であって、前記がいしの形式、定格電圧、耐塩を満たす表面漏れ距離と胴径を含むがいし構成を選択する選択部と、前記選択部で選択された前記がいし構成での前記がいしの耐塩強度を評価する耐塩評価部と、前記耐塩評価部による前記がいしの耐塩強度評価と同時に、前記がいし構成での前記がいしの耐震強度を評価する耐震評価部とを備え、前記耐塩評価部は、前記がいしの前記表面漏れ距離と表面積とに基づき前記がいしの平均直径を算出し、変換表を用いて前記がいしの平均直径から汚損区分毎の１ｋＶ当たりの表面漏れ距離を算出し、前記がいしの表面漏れ距離の総和を１ｋＶ当たりの漏れ距離で除算して汚損区分毎に汚損耐電圧値を算出し、汚損区分毎に汚損耐電圧値と汚損耐電圧目標値とに基づき耐塩の安全率を算出し、耐塩の安全率が第１の閾値以上か否かを判定し、前記耐震評価部は、加速度に基づき前記がいしの曲げモーメントを算出し、前記がいしの曲げモーメントに基づき前記がいしの危険断面の曲げモーメントを算出し、前記危険断面の曲げモーメントに基づき前記危険断面の断面係数を算出し、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し、応力に基づき耐震の安全率を算出し、耐震の安全率が第２の閾値以上か否かを判定することを特徴とする。

【0012】

請求項２の発明では、前記耐塩評価部は、耐塩の安全率が前記第１の閾値未満である場合には、前記がいし構成の前記胴径を細くし、細くされた前記胴径で耐塩の安全率を前記第１の閾値以上にすることを特徴とする。

【0013】

請求項３の発明では、前記耐塩評価部は、前記耐震の安全率を維持したままで前記がいしの笠形状を普通ひだから下ひだ又は深ひだに変更して前記表面漏れ距離を多くすることで、前記耐塩の安全率を前記第１の閾値以上にすることを特徴とする。

【0014】

請求項４の発明では、前記耐震評価部は、耐震の安全率が前記第２の閾値未満である場合には、前記がいし構成の前記胴径を太くし、太くされた前記胴径で前記耐震の安全率を前記第２の閾値以上にすることを特徴とする。

【0015】

請求項５の発明では、前記耐震評価部は、前記耐塩の安全率を維持したままで前記がいしの胴径を変えずに、がいし強度を普通強度がいしから高強度がいしに変更し、前記耐震の安全率を前記第２の閾値以上にすることを特徴とする。

【0016】

請求項６の発明では、前記耐震評価部は、３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波入力で前記耐震の安全率を算出し、算出された前記耐震の安全率を基準に、３ｍ／Ｓ^２ の共振正弦３波入力と略同一の加速度の第１の耐震スペクトルでの安全率と３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波入力の約２倍の加速度の第２の耐震スペクトルでの安全率とを算出することを特徴とする。

【0017】

また、本発明は、断路器のがいしの耐塩及び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】

【0018】

請求項１に係る発明によれば、選択部が、表面漏れ距離と胴径を含むがいし構成を選択し、耐塩評価部が、選択部で選択されたがいし構成でのがいしの耐塩強度を評価する同時に、耐震評価部が、選択されたがいし構成でのがいしの耐震強度を評価するので、断路器のがいし構成の設計時間を短縮することができる。

【0019】

請求項２に係る発明によれば、耐塩評価部は、耐塩の安全率が第１の閾値未満である場合には、胴径を細くし、細くされた胴径で耐塩の安全率を第１の閾値以上にすることできる。

【0020】

請求項３に係る発明によれば、耐塩評価部は、耐震の安全率を維持したままでがいしの笠形状を普通ひだから下ひだ又は深ひだに変更して表面漏れ距離を多くすることで、耐塩の安全率を第１の閾値以上にすることができる。

【0021】

請求項４の発明によれば、耐震評価部は、耐震の安全率が第２の閾値未満である場合には、がいし構成の胴径を太くし、太くされた胴径で耐震の安全率を第２の閾値以上にすることができる。

【0022】

請求項５の発明によれば、耐震評価部は、耐塩の安全率を維持したままでがいしの胴径を変えずに、がいし強度を普通強度がいしから高強度がいしに変更し、耐震の安全率を第２の閾値以上にすることができる。

【0023】

請求項６に係る発明によれば、耐震評価部は、３ｍ／Ｓ^２ の共振正弦３波入力で算出された耐震の安全率を基準に、３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波入力と略同一の加速度の第１の耐震スペクトルでの安全率と３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波入力の約２倍の加速度の第２の耐震スペクトルでの安全率とを算出することができる。

【0024】

請求項７に係る発明は、請求項１に係る断路器の耐塩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塩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水平中心一点切断路器を示す図である。

【図3】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4】本発明の実施形態に係る断路器のがいしのクリアランスと胴径と笠径を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係る断路器のがいしの標準棒ギャップの雷インパルスフラッシュオーバ特性を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係る断路器のがいしの標準棒ギャップの商用周波注水フラッシュオーバ特性及び耐電圧特性を示す図である。

【図7】ＪＩＳ規格がいし記号、品番、耐電圧、平均直径、表面漏れ距離、表面積を示す図である。

【図8】本発明の実施形態に係る断路器のがいしの機器選択内容と選択を示す図である。

【図9】本発明の実施形態に係る断路器のがいし及びがいし菅の設計基準曲線で、平均直径に対する１ｋＶ当たりの漏れ距離を示す図である。

【図10】本発明の実施形態に係る断路器のがいしの耐塩算出項目と算出値を示す図である。

【図11】本発明の実施形態に係る断路器のがいしの汚損区分別の汚損耐電圧値と耐塩安全率とを示す図である。

【図12】本発明の実施形態に係る断路器のがいしの耐震評価波形の内容を示す図である。

【図13】本発明の実施形態に係る断路器のがいしの加速度応答スペクトルグラフを示す図である。

【図14】本発明の実施形態に係る断路器のがいしの耐震算出項目と算出値を示す図である。

【図15】本発明の実施形態に係る断路器のがいしの耐震を評価する加速度とがいしの安全率を示す図である。

【図16】本発明の実施形態に係る断路器の耐塩耐震評価装置のがいし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塩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】

まず、断路器の耐塩耐震評価で共通するファクタは、がいし構成である。耐塩、耐震を評価する上で、それぞれ他の要因もあり、他の要因を条件付けすれば、あとは、がいし構成の組み合わせを変えることで、一度に耐塩評価と耐震評価を計算できる。耐塩、耐震でのがいし胴径は、トレードオフの関係となっているので、胴径を変えることで、一度に耐塩、耐震を評価する。

【0028】

（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る断路器の耐塩耐震評価装置を示す図である。図１に示す断路器の耐塩耐震評価装置は、断路器のがいしの耐塩耐震強度を計算する。

【0029】

断路器は、図２に示すような水平中心一点切断路器や、図３に示すような水平二点切断路器がある。図２に示す水平中心一点切断路器においては、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。

【0030】

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。

【0031】

図３に示す水平二点切断路器においては、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。

【0032】

断路器の耐塩耐震評価装置は、図１に示すように、入力部１１、がいし構成メモリ１２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３、出力部１４を備える。

【0033】

入力部１１は、キーボード、マウス等であり、がいしの形式や定格電圧、定格電流、がいし段積、がいし強度、耐塩を満たす表面漏れ距離と胴径を含むがいし構成を選択する選択部からなる。

【0034】

がいしは、図４に示すように、フランジ上端３１とフランジ下端３２との間にがいし本体からなる磁器３３が設けられ、磁器３３は、ひだ状の笠部３５と笠部３５よりも小径の円柱状の胴部３４とが交互に積層されて構成される。胴部３４の胴径ｄ１は、耐震強度のファクタであり、機械的強度に関わる。笠部３５の笠径ｄ２は、耐塩強度のファクタであり、塩害・汚損的強度に関わる。胴径が太い方が、機械的強度が強く、胴径が細く笠径が大きいほど耐塩害、耐汚損に有利である。このため、実施形態では、ユーザの耐震強度を満たす胴径を持つがいし構成を選択する。

【0035】

フランジ上端３１からフランジ下端３２までの笠部３５の太い実線で示す距離は、がいしの漏れ距離である。実施形態では、耐塩害、耐汚損を満たす表面漏れ距離を持つがいし構成を選択する。

【0036】

フランジ上端３１とフランジ下端３２との間の距離は、ギャップ長（有効長）である。図５は、がいしの標準棒ギャップの雷インパルスフラッシュオーバ特性を示す図である。図６は、がいしの標準棒ギャップの商用周波注水フラッシュオーパ特性及び耐電圧特性を示す図である。がいしの耐電圧を満たすギャップ長を図５，図６に示す特性グラフを用いて選択する。実施形態では、耐電圧を満たすギャップ長を持つがいし構成を選択する。

【0037】

がいし構成メモリ１２は、図８に示すように、がいし毎に、がいしの形式や定格電圧、定格電流、がいし段積、がいし強度の情報を格納する。また、がいし構成メモリ１２は、図７に示すように、がいし毎に、ＪＩＳ規格がいし記号、雷インパルスフラッシュオーバー電圧、平均直径、表面積、表面漏れ距離、有効長（ギャップ長）、胴径、笠径を格納する。表面漏れ距離、有効長（ギャップ長）、胴径、笠径は、がいし構成の情報である。

【0038】

図７において、がいしのＪＩＳ規格がいし記号が、変われば、胴径、笠径も変わる。例えば、ＪＩＳ規格がいし記号が、ＳＰ－１１５０Ｂの場合、胴径は、１２５ｍｍであり、ＳＰ－１１５０Ａの場合、胴径は、１０５ｍｍである。

【0039】

ＣＰＵ１３は、入力部１１で選択されたがいしの形式や定格電圧、定格電流、がいし段積、がいし強度、耐塩を満たす表面漏れ距離と胴径を含むがいし構成に対応する情報を、がいし構成メモリ１２から読み出して、読み出したがいし構成でのがいしの耐塩強度、耐震強度を評価する。

【0040】

ＣＰＵ１３は、プログラムメモリ１５０を備える。プログラムメモリ１５０は、がいしの耐塩耐震の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。ＣＰＵ１３は、プログラムメモリ１５０に格納されたプログラムを実行することで、がいしの耐塩耐震の安全率を算出し、算出された耐塩耐震の安全率が閾値以上かどうかを判定する。

【0041】

ＣＰＵ１３は、プログラムメモリ１５０に格納されたプログラムを実行する手段として、耐塩評価部１３０と、耐震評価部１４０とを備える。

【0042】

耐塩評価部１３０は、入力部１１で選択されたがいし構成でのがいしの耐塩強度を評価する。耐震評価部１４０は、耐塩評価部１３０によるがいしの耐塩強度評価と同時に、がいし構成でのがいしの耐震強度を評価する。

【0043】

耐塩評価部１３０は、平均直径算出部１３１、漏れ距離算出部１３２、汚損耐電圧値算出部１３３、耐塩安全率算出部１３４、耐塩安全率判定部１３５を備える。

【0044】

平均直径算出部１３１は、入力部１１で選択されたがいし構成で、がいし構成メモリ１２から読み出した、がいしの表面漏れ距離と表面積とに基づきがいしの平均直径を算出する。

【0045】

漏れ距離算出部１３２は、図９に示す１ｋＶ当たりの表面漏れ距離からがいしの平均直径に変換する変換表を用いて、平均直径算出部１３１で算出されたがいしの平均直径から汚損区分毎の１ｋＶ当たりの表面漏れ距離を算出する。

【0046】

汚損耐電圧値算出部１３３は、がいしの表面漏れ距離の総和を、漏れ距離算出部１３２で算出された１ｋＶ当たりの漏れ距離で除算して、汚損区分毎に汚損耐電圧値を算出する。

【0047】

耐塩安全率算出部１３４は、汚損区分毎に、汚損耐電圧値算出部１３３で算出された汚損耐電圧値と汚損耐電圧目標値とに基づき耐塩強度の安全率を算出する。耐塩安全率判定部１３５は、耐塩安全率算出部１３４で算出された耐塩強度の安全率が第１の閾値以上か否かを判定する。

【0048】

耐震評価部１４０は、曲げモーメント算出部１４１、断面係数算出部１４２、発生応力算出部１４３、耐震安全率算出部１４４、耐震安全率判定部１４５を備える。

【0049】

曲げモーメント算出部１４１は、加速度、加速度応答倍率、がいしの各部の重量、がいしの各部の高さに基づきがいしの曲げモーメントを算出し、算出されたがいし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。

【0050】

断面係数算出部１４２は、曲げモーメント算出部１４１で算出されたがいし基部の危険断面の曲げモーメントに基づき断面係数を算出する。

【0051】

発生応力算出部１４３は、断面係数算出部１４２で算出された断面係数で危険断面の曲げモーメントを除算して危険断面に発生する応力を算出する。

【0052】

耐震安全率算出部１４４は、発生応力算出部１４３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がいしの耐震安全率を算出する。耐震安全率判定部１４５は、耐震安全率算出部１４４で算出された耐震安全率が第２の閾値以上であるかどうかを判定する。

【0053】

出力部１４は、表示装置、プリンタ等であり、耐塩安全率判定部１３５で判定された耐震安全率と耐震安全率判定部１４５で判定された耐震安全率とを表示するとともに、耐塩安全率が第１の閾値未満（例えば、１未満）である場合、例えば赤色で耐塩安全率の値を表示する。また、耐震安全率が第２の閾値未満（例えば、１未満）である場合、例えば赤色で耐震安全率の値を表示する。

【0054】

次に、このように構成された実施形態に係る断路器の耐塩耐震評価装置の動作を図８－図１６を参照しながら、詳細に説明する。

【0055】

本実施形態では、図８に示すように、例えば、形式がＴＨＲ５，６、定格電圧が１６８ｋＶ、定格電流が１２００Ａ、最上段がいしがＳＰ１１５０Ａ（普通ひだ、普通強度）、中段がいしはなく、最下段がいしがＳＰ１１５０Ｂ（普通ひだ、普通強度）の２段積でがいし強度が普通強度のがいしを入力部１１で選択する。また、入力部１１は、耐塩を満たす表面漏れ距離と胴径を含むがいし構成を選択する（ステップＳ１１）。

【0056】

次に、ＣＰＵ１３は、入力部１１で選択されたがいしの形式や定格電圧、定格電流、がいし段積、がいし強度、耐塩を満たす表面漏れ距離と胴径を含むがいし構成に対応する情報を、がいし構成メモリ１２から読み出して、読み出したがいし構成でのがいしの耐塩強度、耐震強度を評価する。

【0057】

耐塩評価部１３０は、入力部１１で選択されたがいし構成でのがいしの耐塩強度を評価する。耐震評価部１４０は、耐塩評価部１３０によるがいしの耐塩強度評価と同時に、入力部１１で選択されたがいし構成でのがいしの耐震強度を評価する。

【0058】

耐塩評価部１３０では、平均直径算出部１３１が、入力部１１で選択されたがいし構成で、がいし構成メモリ１２から読み出した、がいしの表面漏れ距離と表面積とに基づき式（１）を用いてがいしの平均直径を算出する（ステップＳ１２）。

【0059】

平均直径＝（表面積）／（π×表面漏れ距離）…（１）
次に、漏れ距離算出部１３２は、図９に示す１ｋＶ当たりの表面漏れ距離からがいしの平均直径に変換する変換表を用いて、平均直径算出部１３１で算出されたがいしの平均直径から汚損区分毎の１ｋＶ当たりの表面漏れ距離を算出する（ステップＳ１３）。

【0060】

図１０に最上部がいしと最下部がいしとの表面積と漏れ距離との算出値に対する平均直径と、汚損区分毎の１ｋＶ当たりの表面漏れ距離の一例を示す。図１０に示す例では、最上部がいしの表面積は１０７００ｃｍ^２で、最下部がいしの表面積は１１６００ｃｍ^２である。最上部がいしの漏れ距離は２３８０ｍｍで、最下部がいの漏れ距離は２２８０ｍｍである。平均直径は、１５２ｍｍとなる。

【0061】

０．００５ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の１ｋＶ当たりの表面漏れ距離は、１７．２ｍｍである。０．０１ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の１ｋＶ当たりの表面漏れ距離は、２０．２ｍｍである。０．０３ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の１ｋＶ当たりの表面漏れ距離は、２５．６ｍｍである。０．０６ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の１ｋＶ当たりの表面漏れ距離は、２９．８ｍｍである。０．１２ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の１ｋＶ当たりの表面漏れ距離は、３５．０ｍｍである。０．３５ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の１ｋＶ当たりの表面漏れ距離は、４２．７ｍｍである。

【0062】

汚損耐電圧値算出部１３３は、がいしの表面漏れ距離の総和を算出し（ステップＳ１４）、表面漏れ距離の総和を、漏れ距離算出部１３２で算出された１ｋＶ当たりの漏れ距離で除算して汚損区分毎に汚損耐電圧値を算出する（ステップＳ１５）。図１１に汚損区分毎の汚損耐電圧値の一例を示す。

【0063】

０．００５ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の汚損耐電圧値は、２７１である。０．０１ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の汚損耐電圧値は、２３０である。０．０３ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の汚損耐電圧値は、１８２である。０．０６ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の汚損耐電圧値は、１５７である。０．１２ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の汚損耐電圧値は、１３３である。０．３５ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の汚損耐電圧値は、１０９である。

【0064】

耐塩安全率算出部１３４は、汚損区分毎に汚損耐電圧値算出部１３３で算出された汚損耐電圧値と、汚損耐電圧目標値とに基づき耐塩の安全率を算出する（ステップＳ１６）。汚損耐電圧目標値は、例えば１６１とする。

【0065】

図１１に示すように、０．００５ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の耐塩の安全率は、１．６８である。０．０１ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の耐塩の安全率は、１．４３である。０．０３ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の耐塩の安全率は、１．１３である。０．０６ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の耐塩の安全率は、０．９７である。０．１２ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の耐塩の安全率は０．８３である。０．３５ｍｇ／ｃｍ^２の汚損地区の耐塩の安全率は、０．６８である。

【0066】

次に、耐塩安全率判定部１３５は、耐塩安全率算出部１３４で算出された耐塩の安全率が第１の閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１７）。ここで、第１の閾値は、例えば１である。図１１に示す耐塩の安全率が０．９７、０．８３、０．６８の汚損地区では、値が赤くなって出力部１４に表示される。

【0067】

一方、耐塩評価部１３０によるがいしの耐塩強度の評価と同時に、耐震評価部１４０は、がいしの耐震強度を評価する。耐塩評価部１３０では、曲げモーメント算出部１４１は、加速度、加速度応答倍率、各部の重量、各部の高さに基づきがいし基部での加速度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を算出し、算出されたがいし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（ステップＳ１８）。

【0068】

Ｍ＝０．３×ｆ×Σｍｒ …（２）
ここで、ｆは、加速度応答倍率である。ｍは、がいしの各部の質量である。ｒはがいしの各部と大地との高さを表す。

【0069】

次に、断面係数算出部１４２は、曲げモーメント算出部１４１で算出されたがいし基部の危険断面の曲げモーメントに基づき断面係数を算出する（ステップＳ１９）。

【0070】

次に、発生応力算出部１４３は、断面係数算出部１４２で算出された断面係数で危険断面の曲げモーメントを除算して危険断面に発生する応力を算出する（ステップＳ２０）。

【0071】

次に、耐震安全率算出部１４４は、発生応力算出部１４３で算出された危険断面に発生する応力σと許容応力σmaxとに基づきがいしの耐震安全率ｓｆを式（３）で算出する算出する（ステップＳ２１）。

【0072】

ｓｆ＝σmax／σ…（３）
次に、耐震安全率判定部１４５は、耐震安全率算出部１４４で算出された耐震安全率が第２の閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ２２）。

【0073】

ここでは、ＪＥＡＧ５００３－２０１０を遵守し、耐震を評価する入力加速度の設計３波での耐震安全率が第２の閾値以上かどうかを判定する（ステップＳ２３）。

【0074】

耐震評価部１４０は、３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波入力で耐震の安全率を算出し、算出された耐震の安全率を基準に、３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波入力と略同一の加速度の第１の耐震スペクトルでの安全率と３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波入力の約２倍の加速度の第２の耐震スペクトルでの安全率とを算出する。

【0075】

設計３波は、図１２に示すように、３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波、変電耐震設計スペクトル１（第１の耐震スペクトル）、変電耐震設計スペクトル２（第２の耐震スペクトル）である。３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波の水平地震力は、現行指針である。変電耐震設計スペクトル１の水平地震力は、現行指針相当である。変電耐震設計スペクトル２の水平地震力は、現行指針の２倍相当である。

【0076】

設計３波を加速度応答スペクトルに変換したグラフを図１３に示す。３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波と変電耐震設計スペクトル１の１Ｈｚ～１０Ｈｚの応答ピーク値がほぼ同等値であることが図１３から確認できる。このため、３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波で耐震の安全率を評価しておけば、３波形全ての耐震評価が可能である。

【0077】

図１４に、がいしの耐震算出項目と算出値を示す。図１５に、がいしの耐震を評価する加速度とがいしの安全率を示す。図１５に示すように、３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波のがいしの安全率は、２．９である。変電耐震設計スペクトル１のがいしの安全率は、２．９である。変電耐震設計スペクトル２のがいしの安全率は、１．５である。

【0078】

３波全ての耐震の安全率が１以上であるので、安全率が正常であり、値は、赤くならない。

【0079】

一方、ステップＳ１７において、耐塩評価部１３０は、耐塩の安全率が第１の閾値未満である場合（図１１に示す安全率０．９７、０．８３、０．６８）には、ステップＳ１１に戻り、がいし構成の胴径を細い径に変更する。例えば、最下段がいしをＳＰ１１５０ＢをＳＰ１１５０Ａに変更すると、胴径は１２５ｍｍから１０５ｍｍに細くなる。胴径が細くなると、前述したように耐塩が良くなる。そして、ステップＳ１１～Ｓ１７の処理を行い、耐塩の安全率が１以上になったことを確認する。

【0080】

なお、ステップＳ１７において、耐塩の安全率が第１の閾値未満である場合には、ステップＳ１１に戻り、基本的には、がいし構成の胴径を細い径に変更するが、その他の方法もある。

【0081】

笠部３５の耐塩強度は、普通ひだ（笠の下側にひだがない）、下ひだ（ひだが１つ）、深ひだ（ひだが２つある）の順番に大きくなって、耐塩強度が向上する。このため、耐塩評価部１３０は、耐震の安全率を維持したままで、がいしの笠形状を普通ひだから下ひだ又あるは深ひだに変更して、表面漏れ距離を長くすることで、耐塩強度を向上させて、耐塩の安全率を第１の閾値以上にすることができる。

【0082】

また、ステップＳ２２において、耐震の安全率が第２の閾値未満である場合には、ステップＳ１１に戻り、耐震評価部１４０は、がいし構成の胴径を太くし、太くされた胴径で耐震の安全率を第２の閾値以上にする。

【0083】

なお、ステップＳ２２において、耐震の安全率が第２の閾値未満である場合には、ステップＳ１１に戻り、基本的には、がいし構成の胴径を太い径に変更するが、その他の方法もある。

【0084】

がいしの耐震強度は、普通強度がいしよりも高強度がいしの方が大きく、耐震強度が向上する。このため、耐震評価部１４０は、耐塩の安全率を維持したままでがいしの胴径を変えずに、がいし強度を普通強度がいしから高強度がいしに変更し、耐震の安全率を第２の閾値以上にすることができる。

【0085】

このように実施形態に係る断路器の耐塩耐震評価装置によれば、入力部１１が、表面漏れ距離と胴径を含むがいし構成を選択し、耐塩評価部１３０が、入力部１１で選択されたがいし構成でのがいしの耐塩強度を評価する同時に、耐震評価部１４０が、選択されたがいし構成でのがいしの耐震強度を評価するので、断路器のがいし構成を設計するのに、設計時間を短縮することができる。

【0086】

また、入力部１１は、がいしの耐電圧を満たす磁器上下端間のギャップ長を持つがいしを選択するので、がいしの耐電圧を確保することができる。

【0087】

また、耐震評価部１４０は、３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波入力で算出された耐震の安全率を基準に、３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波入力と略同一の加速度の第１の耐震スペクトルでの安全率と３ｍ／Ｓ^２の共振正弦３波入力の約２倍の加速度の第２の耐震スペクトルでの安全率とを算出することができる。

【0088】

また、断路器の耐塩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に記録されたプログラムを用いることで、がいしの耐塩および耐震評価を自動で同時に計算することができる。

【符号の説明】

【0089】

１０ バス
１１ 入力部
１２ がいし構成メモリ
１３ ＣＰＵ
１４ 出力部
２１ 操作装置
２２ａ～２２ｂ ベース
２３ａ～２３ｃ１，２３ｃ２ 回転がいし
２３ｄ１，２３ｄ２～２３ｅ１，２３ｅ２ 固定がいし
２４ａ～２４ｃ スラスト部
３０ 導電部
３１ フランジ上端
３２ フランジ下端
３３ 磁器
３４ 胴部
３５ 笠部
１３０ 耐塩評価部
１３１ 平均直径算出部
１３２ 漏れ距離算出部
１３３ 汚損耐電圧値算出部
１３４ 耐塩安全率算出部
１３５ 耐塩安全率判定部
１４０ 耐震評価部
１４１ 曲げモーメント算出部
１４２ 断面係数算出部
１４３ 発生応力算出部
１４４ 耐震安全率算出部
１４５ 耐震安全率判定部
１５０ プログラムメモリ
ｄ１ 胴径
ｄ２ 笠径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】