懸垂碍子にはどのような種類がありますか？

これらの重要な部品のサプライヤーとして、私はよく「サスペンション インシュレーターにはさまざまな種類があるのですか? 単なるインシュレーターだと思っていました。」と尋ねられます。簡単に言うと「はい」です。各タイプは、ラインを所定の位置に保持する、異常気象に耐える、または激しい緊張に耐えるなど、特定の用途に合わせて作られています。 12 年間にわたり、私は適切な断熱材を選択することで、スムーズに稼働する送電網と、コストのかかる停止に直面する送電網との間にどのような違いが生じるのかを見てきました。主なタイプとその用途、そして正しいタイプを選択することがなぜ重要なのかを詳しく見てみましょう。

まず、基本的なことから始めましょう。つまり、サスペンションインシュレーターが何をするのか、つまり準備を整えます。これらのコンポーネントは送電鉄塔または電柱に取り付けられ、送電線を鉄塔の金属構造物から遠ざけます。その中心的な役割は 2 つあります。1 つは、電気バリアとして機能し、高電圧線から接地された鉄塔への電流の漏洩 (短絡や安全上の危険を引き起こす可能性がある) を防止することです。第 2 に、ラインの重量、風荷重、氷の蓄積、および 2 つの構造物間にラインが伸びるときに生じる張力に耐える機械的なサポートを提供します。適切な絶縁体がなければ、最もよく構築された送電網であっても危険にさらされることになります。

現在、最も伝統的な (そしてかつては最も一般的だった) タイプは、セラミックまたはガラスのキャップとピンのサスペンションがいしです。これらは、タワーから吊り下げられた長い紐状のアセンブリでよく見られるものです。各ユニットは小さな鐘形のセラミックまたはガラス片で、端と端が金属のキャップとピンで接続されているため、紐全体が風でわずかに揺れることができ、ラインへのストレスが軽減されます。数十年にわたり、これらはほとんどの送電線、特に中電圧から高電圧範囲での頼りになる選択肢でした。利点は？耐久性があり、メンテナンスの手間がかからず、長い実績があります。しかし、欠点もあります。セラミックは極端な温度変化や衝撃によって割れたり、ガラスが粉砕したりする可能性があり、その多孔質の表面が時間の経過とともに汚れ、塩分、または汚染物質を捕捉する可能性があり、沿岸地域や工業地帯などの汚染がひどい地域ではフラッシュオーバー（表面全体での電気アーク放電）を引き起こす可能性があります。多くの電力会社が複合オプションに移行し始めているのはこのためです。これについては次に説明します。

当社のカタログの中で最も汎用性の高いタイプの 1 つは、現代のグリッドに最適な複合設計であるシリコン ラバー サスペンション インシュレーターです。キャップアンドピン絶縁体とは異なり、複合絶縁体は、中心部のガラス繊維コア（機械的強度を高めるため）をシリコーンゴムの層でコーティングし、コアにしっかりと接着して作られています。シリコーンゴムの特徴はその疎水性です。つまり、水、汚れ、汚染物質をはじきます。雨や湿気の多い条件では、水は電気を伝導する連続した層を形成せずに表面で玉状になるため、フラッシュオーバーが発生する可能性ははるかに低くなります。このため、シリコーン ゴム製サスペンション インシュレーターは、塩水噴霧のある沿岸地域、化学汚染のある工業地域、または季節的に氷が重度に付着する場所など、過酷な環境に最適です。当社はこれらをメキシコ湾岸と五大湖の電力会社に供給しており、従来のセラミックやガラスのユニットよりも洗浄の必要性が少なく、耐用年数が長いというフィードバックが一貫しています。厳しい条件下でのパフォーマンスとコストのバランスが取れたインシュレーターをお探しの場合、これを優先してください。

次に、複合張力絶縁体があります。これは、ラインに極度の機械的張力がかかる用途向けに特別に設計されています。待ってください。吊り碍子は電線を保持するためのものですよね？と思われるかもしれません。これはどう違うのでしょうか？従来のサスペンションインシュレーターはラインのわずかな揺れを許容し、突風や温度変化（熱で膨張し、寒さで収縮する）時にラインにかかるストレスを軽減します。ただし、送電線の終端 (変電所や別の送電線に接続する場所) や非常に高い張力がかかる場所など、場合によっては、標準のサスペンション ユニットでは十分な強度が得られない場合があります。複合テンションインシュレーターは、より厚く頑丈なグラスファイバーコアと強化されたハウジングを備えているため、伸びたり破損したりすることなくラインの最大荷重に耐えることができます。私は山岳地帯でこれらを使用する電力会社と仕事をしたことがありますが、そこでは急峻な地形に電線が長距離にわたって伸びており、張力に特化した絶縁体がないと、大雪の負荷がかかると電線が鉄塔から引き離されてしまう可能性があります。デッドエンド碍子とよく混同されますが、引張碍子は、後で説明する硬いデッドエンド ユニットとは異なり、わずかな動きを許容するように設計されていることに注意してください。

さらに頑丈なインシュレーターが必要な場合は、ロングロッドサスペンションインシュレーターも重要なタイプです。名前が示すように、これらは複合コアとシリコーンゴムハウジングで作られた単一の長い棒状のユニットです (一連の小さなキャップとピンのユニットではありません)。この設計は小さな絶縁体を連ねるよりもシンプルで、接続箇所が少ないため、接続部での磨耗や故障の可能性が低くなります。そのため、電気負荷がはるかに高い高電圧送電線 (230 kV 以上のことを指します) に最適です。長いロッドの大きな表面積は、電流からの熱の放散にも役立ち、過熱のリスクを軽減します。私は、グレート プレーンズの風力発電所から東海岸の人口密集地まで電力を運ぶ州間送電線など、大規模なプロジェクトで長い棒状のがいしが使用されているのを見てきました。また、複数の小型ユニットを並べるよりも設置が簡単です。現場でいくつかの部品を組み立てる代わりに、1 本の長いロッドを所定の位置に持ち上げるだけで済むため、設置時間と人件費が削減されます。これは、安全性を犠牲にすることなくプロジェクトのスケジュールを短縮しようとしている電力会社にとって大きな勝利です。

柔軟性が必要なく、剛性が高く耐久性の高いソリューションが必要な領域には、デッドエンド サスペンション インシュレーターがあります。ラインをスイングさせる他のサスペンションインシュレーターとは異なり、デッドエンドインシュレーターはラインを固定位置に保持するように設計されており、動かずにラインの張力を完全に吸収します。これらは通常、ラインが終了する構造物や方向が変わる場所 (コーナータワーなど)、または風荷重が非常に高い場所で使用されます。多くの場合、ラインの絶え間ない引っ張りに耐えられるように、より厚いハウジングと強化された接続を備えた設計で、標準のサスペンション インシュレーターよりも堅牢です。留意すべき点が 1 つあります。デッドエンド インシュレーターは、他のサスペンション タイプと同じスイング動作を考慮して設計されていないため、用途が適切であることを確認する必要があります。風の強い地域で直線上にデッドエンド ユニットを設置すると、ラインやタワーに不必要なストレスがかかる可能性があります。私はこの間違いが私のキャリアの初期に一度起こったことを見てきました。ある電力会社は、季節風が強い地域の長い直線に行き止まり碍子を使用しようとしたところ、風で動かなくなったため、線路に疲労亀裂が発生し始めました。現在、私たちは常にクライアントと協力してプロジェクトのニーズをマッピングし、クライアントが間違ったタイプに終わらないようにしています。

待ってください。もう 1 つの主要な複合タイプを忘れないでください。ポリマー サスペンション インシュレータです。これは、多くの場合、シリコーン ラバー インシュレータとグループ化されますが、独自の設計上の特徴があります。ポリマー絶縁体には EPDM ゴムなどのさまざまなポリマー材料 (シリコーンゴムだけでなく) を使用できますが、シリコーンが最も一般的です。ポリマーサスペンション碍子を際立たせているのは、その軽量設計です。従来のセラミック碍子よりも最大 70% 軽いため、特に重量のある機器をタワーまで持ち上げる必要がある遠隔地での取り扱いや設置がはるかに簡単になります。これは、アクセスが制限され、力仕事が困難なロッキー山脈や中西部の田舎などの場所でのプロジェクトにとって、大きなメリットとなります。これらはシリコーンと同様に汚染が発生しやすい地域でも良好に機能しますが、一部のポリマー材料は特定の温度範囲に適しています。たとえば、EPDM は寒い気候でよく機能し、シリコーンは高温多湿の地域でより適しています。

さて、プロジェクトに適したものを選択する方法について話しましょう。これは多くの人が行き詰まっている部分だと私は見ているからです。まずは電圧レベルという重要な要素を分析してみましょう。低電圧線 (69 kV 未満) ではキャップ アンド ピンまたはポリマー絶縁体を使用できることがよくありますが、高圧線 (230 kV 以上) では通常、長いロッド絶縁体または特殊な張力ユニットが必要です。次に、環境条件です。汚染度の高い沿岸地域や工業地域にいる場合は、シリコーンゴムを選択するのは間違いありません。山間部や風の強い地域では、線路の位置に応じて、張力絶縁体またはデッドエンド絶縁体が必要になる場合があります。設置コストは重要です。ロッドインシュレーターが長すぎると設置時間が短縮され、コストが節約されますが、初期費用が少し高くなります。したがって、初期費用と長期的なメンテナンスのバランスが重要です。

また、複合絶縁体は従来のセラミック絶縁体よりも優れているかどうかを顧客に尋ねられたことがありますが、答えは「常にそうとは限りません」です。セラミック絶縁体は、メンテナンスが容易な穏やかな気候の田舎の低電圧用途に今でも優れた選択肢です。しかし、最新の送電プロジェクトのほとんどでは、複合絶縁体の耐用年数が長く (セラミックの場合は 20 年であるのに対し、最大 30 年)、汚染性能が優れており、長期的なメンテナンスコストが低くなります。過去 10 年間、複合材への移行が一貫して行われてきたのはこのためです。たとえ初期投資が高くても、電力会社は長期的な節約効果を実感し始めています。

もちろん、万能の解決策はありません。だからこそ、サプライヤーとして、当社は絶縁体を販売するだけではなく、クライアントと協力してプロジェクトの仕様、環境条件、予算を検討し、最適なものを見つけます。古い送電線をアップグレードする電力会社、新しい風力発電所の送電インフラを構築する開発者、または地域の配電線に取り組む小規模電力会社のいずれであっても、当社は、シリコン ゴム製サスペンション碍子から複合張力ユニット、ロングロッド碍子、デッドエンド碍子など、さまざまな種類の製品をナビゲートするお手伝いをします。

結局のところ、サスペンション碍子は電力網の縁の下の力持ちです。小規模ではありますが、障害が発生すると、家庭や企業に大規模な停電、高額な修理、さらには安全上のリスクが発生します。そのため、適切なタイプに投資し、正しく設置することが非常に重要です。サスペンションインシュレーターの市場に参入していて、オプションについて相談したい場合は、私たちがお手伝いいたします。特定の条件にどのタイプが適しているかについて質問がある場合でも、独自のプロジェクト用のカスタム ソリューションが必要な場合でも、当社のチームに連絡してニーズについて話し合ってください。

参考文献

1. パワーテクノロジー。 「サスペンションインシュレーターの種類、材質、用途」 2023年。
2. 電気電子学会 (IEEE)。 「架空送電線用複合懸垂碍子の規格」 IEEE 標準 1222-2020。
3. 国立再生可能エネルギー研究所 (NREL)。 「再生可能エネルギー統合のための送電インフラの材料と性能」。 2022年。
4. 電力研究所 (EPRI)。 「複合碍子の汚染性能: 現場での経験と試験」 2021年。