JPH09508518A - ３相導体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ３相導体構造からの磁場の発生を抑える方法および構造。４つの位相導体を用い、１つの位相（Ｒ）を２つの位相導体（Ｒ/２、Ｒ/２）に分割し、これらの位相導体を未分割位相の位相導体（Ｓ、Ｔ）の各側に１つずつ扁平な位相配置で配置する。２つの外側の位相導体（Ｒ/２、Ｒ/２）は相互接続してループを形成する。このループ内、好ましくは、ループ形成クロス接続部（51）に容量性要素（53）を配置しても良い。

Description

【発明の詳細な説明】 ３相導体構造技術分野 本発明は、全体的には３相導体構造に関するものであり、特別には３相導体構 造によって発生する磁場縮小を行うことを主目的とする、位相導体の位相分割、 配置を使用する方法および構造に関するものである。技術背景 今日、健康への影響を考慮すると共に電子機器への悪影響を考慮して、３相導 体構造付近の磁場を縮小することが望ましいことは周知のことである。代表的に は、３相導体構造とは、本明細書では、例えば架空式および地下式動力線、変電 所スイッチ装置のバスバー・システム、発電所などの発電機バスバーである。 架空式動力線に関しては、種々の対称的な位相の導体構造によって磁場を縮小 することが試みられてきた。これらの導体構造は、５つあるいは６つに分割され た位相導体を包含し、２つの位相および３つの位相をそれぞれ２つの位相導体に 分割している。その結果、コストがかかり、高価な構造となる。 ３つの位相導体を有する現存の３相導体構造（多くの場合、発生した磁場を縮 小するための合理的な方法による再構築をすることができない）には特別の問題 が生じる。発明の目的 本発明の主目的は、単純で安価かつ効果的な方法で３相導体構造からの磁場を 縮小する方法を提供することにある。 本発明の別の目的は、広範囲にわたる対称型位相導体配置を必要としない磁場 縮小方法を提供することにある。 本発明のさらに別の目的は、平面配置で３つの位相導体を有する現存の３相導 体構造で用いるのに非常に適した磁場縮小方法を提供することにある。 本発明のまたさらに別の目的は、磁場の縮小に加えて、３つの位相導体を有す る種々の従来の構造において位相導体を容易に使用できるようにする方法を提供 することにある。 本発明のまたさらに別の目的は、長距離伝送用の３相構造において、３つの位 相導体を有する従来の構造に比して、伝送能力を高めると共に発生した磁場を縮 小することのできる方法を提供することにある。発明の概要 上記の目的は、添付の請求の範囲の各項に述べた特徴を有する方法、構造、使 用方法によって達成し得る。 本発明は、４つの位相導体を有し、そのうちの２つが同一の位相に接続されて ループを形成する非対称構造が、３つの位相導体からなる従来の構造に比して、 本質的な磁場縮小を驚異的に達成するという知識に基づいている。２つの「分割 」された位相導体は、２つの位相導体の片側で外側において、非分割位相に属す る中央にそれぞれ配置される。ループは、少なくとも始端で、それぞれ位相分割 端で２つの外側位相導体を互いに接続することによって形成される。この接続は 、普通の要領で実施し得る。架空式動力線では、位相導体は、例えば使用される 極構造からのサスペンションに関連してサスペンション型クロス接続導体（スラ ック）からなることがある。バスバーでは、普通、２つの分割された位相導体ま で延びる各セルの接続バーからなる。 本発明の構造では、位相導体の長さ方向に対して横方向に見て、４つの位相導 体が、延長配置で、好ましくは少なくとも本質的に平面あるいは直 線配置で配置してある。位相導体は、均等に隔たっていると有利であり、必要な 絶縁などの要件を考慮しながらその間隔はできる限り小さく保たれる。この位相 導体構造は、本質的に、水平でも、垂直でも、または一般的に傾斜していても良 い。 本発明の第１の特徴によれば、磁場縮小の実質的な部分は、外側の位相導体で 形成される非スクリューイング・ループで循環する電流によって得られる。これ らの循環する電流の発生は、ループに容量性の要素を接続することによって促進 することができる。このような容量性要素としては、例えばコンデンサがあり、 これらを好ましくは対称的に、すなわちループを形成している両接続部において ループ形成接続部に接続すると有利である。架空式動力線では、容量性要素は、 例えばクロス接続導体（スラック）から釣り下げ得る。 ３つの位相導体を有する扁平型の位相構造と比べて、本発明を使用すると、非 スクリューイング・ループの場合に、磁場は通常の値の約三分の一まで縮小し得 る。ループに接続した容量性要素によるループのインダクタンスの最適な補正量 （約６０％）を使用した場合、磁場をさらに半分に縮小することができる。全体 的に見れば、磁場は約六分の一まで減少する。それ故、循環電流は、非補正の場 合の約１０％に比べて、位相電流の約２０％となり得るのが普通である。 バー構造では、循環電流は、分割位相のバーに大きな寸法を与えることによっ て増大する。補正なしの場合でも磁場が約８の係数で減少することがわかってい る。 ここで、本発明が、本発明に従って採られる距離を再設定することによって３ つの位相導体からなる従来の扁平型構造を有する動力線の特別な距離から磁場を 制御しながら縮小するのに用いるのに有利であり得るという ことは了解されたい。 ポータル式ラインポールによって支えられる従来の架空式動力線では、多くの 場合、位相間およびポールに必要な絶縁性を維持しながら、分割によって得られ るそれぞれのラインポールの２つのポール脚間に、２つのポール脚部の各外側に １つあて、２つの未分割位相導体を配置することができることがわかっている。 その結果、位相距離を半分にすることができ、これにより磁場を余分に半分にす ることができ、最大補正も利用する場合には、全体的に約二十分の一まで縮小す ることができる。 埋め込み線においては、多くの場合、３つの普通に隔たって配置した平行な位 相導体の側部に前記３つの位相導体の最も近いところからの距離（好ましくは前 記３つの位相導体間の相互距離にほぼ等しい）のところに付加的な位相導体を配 置することは比較的容易である。この付加的な位相導体は前記３つの位相導体の うちの最も離れている位相導体に接続されて必要なループを形成する。原則とし て、ケーブル式位相導体、すなわち、何ら問題もなく交差し得る絶縁式位相導体 が用いられるので、必要な接続部は何ら問題を発生しない。 また、バー型の位相導体と関連して、原則として、普通のバー構造を構成する ３本のバーと平行に付加的なバーを配置するのに何ら困難はない。 ここで、本発明が新しい構造のためにも再構築のためにも使用できることはき わめて容易に理解できよう。殊に長い動力線のためには、本質的に、異なった位 相のインピーダンス間の不平衡を低減する目的でスクリューイングを使用すると 便利である。スクリューイングは、３つの位相を本発明に従って好ましくは等し い長さのライン部分に沿って前後に分割することによって容易に実施し得る。扁 平配置の３つの位相導体を有する普通の構造と比べて、本発明によるスクリュー イング構造は、補正なしで約２０％ 低い誘導性リアクタンスを生み出し、適切な補正を行えば約３０％低い誘導性リ アクタンスを生み出す。このことにより、伝送能力を、補正なしで約２５％、適 切な補正を行って約５０％向上させることができる。外側位相導体の各々が他の ２つの位相導体の横断面の少なくとも半分の横断面を有する場合には全体的な導 体横断面の損失はそれほど大きくない。 本発明の第２の特徴によれば、長い距離にわたる伝送のためのライン構造に関 連して特に有利である磁場縮小を、損失を避けながら達成することができる。そ れ故、上記タイプのラインスクリューイングと一緒にスクリューイング・ループ を用いる。スクリューイング・ループは、誘導性リアクタンスが何ら考慮範囲に 影響しないように思える驚異的な発見と同時に、ループ内の循環電流が回避され ることを意味する。こうして得られる磁場縮小は、普通の３相導体構造と比べて 半分であり、伝送能力は約２５％向上する。もしループ補正も利用する場合（こ れは可能である）には、伝送能力はもっと向上する。 本発明による４導体構造のさらに好ましい効果は、導体に作用する短絡力が低 くなるということである。普通の扁平型３相導体構造に比べて、３相短絡におけ る力は動力線の場合に約４０％減少し、バーの場合には補正なしでも約５０％減 少すると思われる。補正を行った場合、この減少は両方の場合に５０％をかなり 超えるであろう。 しかしながら、本発明による４本の位相導体を使用することは、３本だけの位 相導体を持つ種々の他の構造配置を必要に応じて提供するのに用いることができ る余剰な状態も意味する。これは、１本の位相導体を例えば故障、修理などによ り一時的に外さなければならない場合に連続作動を可能とすることができる。も ちろん、必要な位相切り替えや横断接続の遮断／切り替えは実施しなければなら ない。このための準備はスイッチ装置あ るいは他の適当な場所で行われ得る。 本発明の接続可能性を利用するとき、或る場合には、全体的な最適化の目的で ２つの外側位相導体に少なくとも他の２つの位相導体と同じ横断面を与えると便 利であるかも知れない。 架空式動力線と関連して、本発明による４つの位相導体を用いる場合、或る場 合には配線が簡略化できる。これは、１本の導体が各ポールの各側にという具合 に導体を２つの個別のポールから対にして吊り下げることができ、これにより融 通性が増す。 本発明による導体構造はまた、４本の導体をそれぞれ２本の導体を持つ２つの ダイポールに対して使用する直流伝送へ変換できるという利点も有する。 以下、添付図面を参照しながらいくつかの実施例によって本発明をより詳細に 説明する。図面の簡単な説明 第１図は、本発明の基本的な実施例を概略的に示す。 第２図は、補正されたループを備える本発明の別の実施例を概略的に示す。 第３図は、スクリューイングを用いる本発明の第３の実施例を概略的に示す。 第４図は、ループスクリューイングを用いる本発明の第４の実施例を概略的に 示す。 第５図は、本発明の一実施例による４導体構造へ従来の３導体構造を改造した 例を概略的に示す。 第６図は、第５図の改造で得られた磁場縮小を示す図である。 第７図は、本発明によるバスバー構造の実施例の概略斜視図である。好ましい実施例の説明 第１図は、３つの位相Ｒ、Ｓ、Ｔを包含する導体構造で発生する磁場の縮小の ためのライン部分Ｌについてどのように本発明を用いるかを示している。３つの 入力位相導体１、２、３が扁平位相構造内で平行に延びている。ライン部分Ｌの 始端で、Ｒ位相導体１はＳ、Ｔ位相導体２、３の両側でそれらと平行に延びる２ つの位相導体４、５に分割されている。その際、扁平な位相構造は保持し、位相 導体２、３、４、５間の等しい相互距離も変えない。ライン部分Ｌの終端で、位 相導体４、５は結合してＲ位相導体１を復活させる。 図示の実施例において、位相導体４は入力位相導体１の直接的な延長部となっ ており、ライン部分Ｌの端で、出力位相導体１は位相導体４の直背的な延長部と なっている。位相導体５は、それぞれクロス接続部６、７によって位相導体４の 始端、終端に接続してある。架空式ラインに関連して、クロス接続部６、７は、 容易にわかるように、ライン支持ポール構造と接続して配置した吊り下がりスラ ックとして適当に設計してある。 あるいは、出力位相導体１が位相導体５の直接延長部となっていても良いこと は了解されたい。 第２図は、第１図に示すような一般的なタイプの実施例においていかにして導 体４、５、６、７によって形成されるループのインダクタンスを補正することが できるようになるかを示している。この補正は、それぞれクロス接続部６、７に 接続した容量性要素８、９によって行われる。これらの要素は、例えば第５図に 示すように、スラックに吊り下げられたコンデンサからなり得る。 第２図の実施例において、出力Ｒ位相導体１は第１図の実施例と異なり、反対 側から始まる。換言すれば、位相導体５の直接延長部となっている。 直ちに明かとなるように、これは対称性を改善することになり、２つの容量性要 素８、９がループの半分ずつに配置されることになる。 第３図は、インピーダンス不平衡を低減する目的のために、本発明を用いる場 合にスクリューイングをいかにして適用できるかを示す実施例を示している。図 示の場合、第１図に示すような基本的な構造を仮定している。Ｒ、Ｓ、Ｔ位相は 、それぞれ部分Ｌ/３に沿って分割されている。Ｒ位相は第１図に示すように分 割されているが、クロス接続部７は２つの部分７′、７″を有する。Ｓ位相２は 、それ相応に、それぞれクロス接続部１３′、１３″および１４′、１４″によ って２つの位相導体１１、１２に分割されており、Ｔ位相３はそれぞれクロス接 続部１７′、１７″、１８によって２つの位相導体１５、１６に分割されている 。 第４図はスクリューイング・ループと関連して本発明を使用する例を概略的に 示している。ここで、Ｒ位相は２つの位相導体２１、２２に分割されており、こ れらの位相導体は第１図のものと同じタイプの端部クロス接続部２３、２４と共 にスクリューイング・ループを形成する。換言すれば、ループは全体的に８の字 形態となっており、横方向中央のループ部分２１″、２２″が２５のところで互 いに交差しているが、互いに接触はしていない。クロス接続部２１″、２２″は ライン部分Ｌの中央に位置しており、クロス接続部２３、２４と同様の方法で設 計しても良い。このループ・デザインは循環電流を何ら発生せず、その結果、ル ープ損失を生じさせず、それと共に、誘導性リアクタンスがそれほど増大するこ とがない。 第５図は３本の位相導体を有する２２０ｋV動力線をより低い磁場を発生する ように本発明に従って如何にして再構築し得るかを示している。ここで導体は、 ２つのポール３１、３２と１つのクロスビーム３３とからなるポータルタイプの ラインポールから吊り下げられている。破線は３つの位 相導体Ｒ、Ｓ、Ｔの絶縁体３５、３６、３７からの従来の吊り下げ状態を示して いる。第２図による実施例へ再構築する際に、必要な絶縁性を維持しながら位相 距離を半分に減らせることがわかった。このことは、２つの位相導体Ｓ、Ｔを山 形した絶縁体対４１、４２および４３、４４のそれぞれによって適当にポール３ １、３２間に対称的に吊り下げることができることを意味する。第３の位相Ｒは 分割され、そうしてできた２つの位相導体Ｒ/２が同様にそれぞれ山形絶縁体対 ４５、４６および４７、４８によってポール３１、３２の外側に吊り下げられる 。位相導体Ｓ、Ｔ間の相互距離は、これらの位相導体と外側の位相導体Ｒ/２、 Ｔ/２のそれぞれとの間の距離に等しい。 ２つの外側の位相導体Ｒ/２、Ｔ/２はスラック導体の形をしているクロス接続 部５１によって相互に接続され、このスラック導体の最下方部にはコンデンサ５ ３が接続してある。 第６図は、導体構造の対称線から側方への距離の関数として、１．５メートル の地面からの距離のところで測った発生磁場の強さのグラフを示している。この グラフ６１は従来の３導体構造からの磁場を示している。グラフ６２は再構築後 に得た４導体構造からの、捕正なしの、すなわちコンデンサ５３のない場合の磁 場を示している。グラフ６３は、補正を行った場合、すなわちコンデンサ５３を 接続した場合の対応する磁場を示している。容易にわかるように、きわめて良好 な磁場の縮小が得られている。図示実施例では、位相距離を半分にしたことも貢 献している。すなわち、磁場を半分にしている。 第７図は本発明によるバスバー構造の断片を示している。このバスバー構造は ２つの中央配置の普通のバー７１、７２を包含しており、これらのバーはそれぞ れ直立接続バー７３、７４を介してＲ位相、Ｔ位相に接続し てある。Ｓ位相は２つの外側バー７５、７６に分割してあり、これらのバーは直 立接続バー７７から反対方向に延びるバー部分７８、７９を介して直立接続バー ７７に接続してある。バー７７、７８、７９はほぼＹ字形となっている。同時に 、バー７８、７９は外側バー７５、７６の間に相互接続部を構成している。 バー７５、７６は山形となっており、（垂直方向において）バー７３、７４よ りも幅の広い垂直部分８１と、垂直部分８１の上縁から内方へ延びる水平部分８ ２とを有する。これらの水平部分８２は、いかなる場合にも、クロス接続部７８ 、７９に対応する位置においてクロス接続部８３によって適当に相互連結されて いる。容易にわかるように、このバー構造は非常に安定していると共に、２つの 外側バーが大きな寸法を持てるという利点がある。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．３相電気導体構造からの磁場を低下させる方法であって、発生磁場を縮小さ せるために位相導体の位相分割、配置を用いる方法において、１つの位相を２つ の位相導体に分割し、これら２つの位相導体を未分割位相の位相導体の各側に１ つずつ、横断面で見て延長した位相構造となるように配置し、最初に述べた２つ の位相導体を相互に接続してループを形成することを特徴とする方法。 ２．請求項１記載の方法において、横断面で見て４つの位相導体を少なくともほ ぼ扁平または直線の位相構造として配置したことを特徴とする方法。 ３．請求項１または２に記載の方法において、４つの位相導体を横断面で見て互 いにほぼ等間隔に隔たった状態に配置したことを特徴とする方法。 ４．請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法において、ループ内、好ましくは ループ形成接続部の１つまたはそれ以上に容量性要素を配置し、それによって、 磁場縮小用循環電流の発生を促進することを特徴とする方法。 ５．請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法において、ループをスクリューイ ングして少なくともループ内の循環電流をほぼ除去し、ループ損失を回避するこ とを特徴とする方法。 ６．請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法において、３つの位相を好ましく はライン部分に沿って均等に分割し、位相のインピーダンス間の不平衡を減らす スクリューイングを得ることを特徴とする方法。 ７．請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法であって、ポータルタイプのライ ンポールによって支持された架空式ラインと関連する方法におい て、２つの未分割位相導体を各ラインポールの２つのポール脚とこれら２つのポ ール脚のそれぞれの外側に１つずつ分割することによって得られた２つの位相導 体の間に設置することを特徴とする方法。 ８．請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法において、地下ラインと関連する 方法において、３つの普通に個別に配置された平行な位相導体の傍らの、前記３ つの位相導体のうち最も近いものからの、前記３つの位相導体間の相互距離にほ ぼ等しい距離のところに余分な位相導体を設置し、この余分な位相導体を前記３ つの位相導体のうちの最も遠い方の位相導体と接続してループを形成することを 特徴とする方法。 ９．請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法において、分割した位相導体のう ちの一方あるいは両方が、他の２つの位相導体あるいはそのうちの一方と共に、 ３つの位相導体からなる普通の３相導体構造を構成し得るように位相導体を配置 したことを特徴とする方法。 10．請求項９に記載の方法において、少なくともほぼ同じ導体横断面を有する４ つの位相導体を使用することを特徴とする方法。 11．ほぼ平行で個別に配置した位相導体を包含する、電流を３相伝送するための 構造であって、４つの位相導体からなり、そのうちの２つの中央の個別の位相導 体をそれぞれ１つの位相に割り当て、他の２つの位相導体を２つの中央位相導体 の各側に１つずつ個別に配置し、相互接続してループを形成し、第３の位相を割 り当てたことを特徴とする構造。 12．請求項１１に記載の構造において、ラインの長さに対して横方向に見て、位 相導体を少なくとも互いにほぼ一致するように配置したことを特徴とする構造。 13．請求項１１または１２に記載の構造において、ループ内に容量性要素を配置 して磁場縮小用循環電流の発生を促進させ、前記容量性要素が好 ましくは前記他方の２つの位相導体間のループ形成接続部に配置してあることを 特徴とする構造。 14．３相電気導体構造において少なくともほぼ平行な４つの位相導体を使用する 方法であり、２つの個別の中央配置の位相導体をそれぞれ１つの位相に割り当て 、他の２つの位相導体を第３の位相に割り当て、２つの中央配置の位相導体の各 側に１つずつ個別に配置し、それらを相互接続してループを形成し、導体構造に よって発生した磁場を導体構造のループによって取り囲まれた長さ部分に沿って 縮小させ、前記ループのインダクタンスを、好ましくは前記ループ内に容量性要 素を配置して循環電流の発生を促進させることによって補正することを特徴とす る使用方法。 15．３相電気導体構造において少なくともほぼ平行な４つの位相導体を使用する 方法であり、２つの個別の中央配置の位相導体をそれそれ１つの位相に割り当て 、他の２つの位相導体を第３の位相に割り当て、２つの中央配置の位相導体の各 側に１つずつ個別に配置し、それらを相互接続してループを形成し、３つの位相 を好ましくはライン部分に沿って均等に分割し、位相のインピーダンス間の不平 衡を低下させるクリューイングを得、各ループをスクリューイングし、それによ って、ループ内の循環電流を少なくともほぼ除去し、発生磁場を縮小し、ループ 損失を避け、３つの位相導体を有する普通の導体構造に比べて伝送能力を向上さ せたことを特徴とする使用方法。