JP7332439B2 - Disconnecting switch seismic evaluation device and computer-readable recording medium - Google Patents
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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。 The present invention relates to a seismic evaluation device for a disconnecting switch and a computer-readable recording medium.
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。 A thrust portion provided in the disconnecting switch is generally fixed to the bottom portion of the insulator portion with a plurality of bolts. The thrust section has a thrust shaft and a bearing that smoothly rotates the thrust shaft, and rotates the insulator section as the thrust shaft rotates.
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。 When such a thrust portion is subjected to vibration due to an earthquake or the like, stress is generated in the thrust portion, and the thrust portion may be damaged. In addition, stress is also generated in the insulator portion, and the insulator portion may be damaged.
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/S2)の共振正弦を3波入力したときに1としている。 Therefore, the strength of the thrust part and the insulator part was calculated on the desk using the seismic evaluation device of the disconnecting switch. As shown in the flowchart of FIG. 10, first, an acceleration response magnification of 7 times is uniformly input from the input unit (step S51). In JEAG5003, the acceleration response magnification is set to 1 when three waves of resonance sine of acceleration 0.3 G (3 m/S 2 ) are input to the thrust section and insulator section.
次に、一質点による修正震度法で、3m/S2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。 Next, three waves of resonance sine of 3m/ S2 are inputted by the modified seismic coefficient method by one mass point, and the bending moment of the evaluation site is calculated at the acceleration response magnification of 7 times (step S52). The parts to be evaluated are the thrust part and the insulator part.
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)。 Next, either the thrust portion or the insulator portion is selected (step S53). When the thrust portion is selected, the dangerous cross section of the thrust portion is uniformly calculated as the shortest linear distance (step S54). The strength of the thrust portion is evaluated by calculating the generated stress of the thrust portion based on the calculated dangerous cross-section of the thrust portion (step S55).
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)。 On the other hand, when the insulator portion is selected, the dangerous cross section of the insulator portion is calculated at the insulator base (step S56). Based on the calculated critical section of the insulator base, the stress generated in the insulator base is calculated to evaluate the strength of the insulator base (step S57).
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。 However, in the conventional calculation of the strength of the thrust part and the insulator part, the strength of the thrust part is calculated using a uniform acceleration response factor regardless of the type of disconnecting switch such as a horizontal central single-point disconnecting switch or a horizontal two-point disconnecting switch. was calculating
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。 In addition, regardless of the material and shape of the thrust portion, the same critical cross section is set to calculate the stress generated in the thrust portion.
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。 For this reason, the dangerous cross-sections of the thrust part and the insulator part calculated on paper were quite different from the actual failure points of the thrust part and the insulator part. The stress distribution of the thrust part and the insulator part was also considerably different from the stress distribution of the actual damaged parts of the thrust part and the insulator part.
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。 An object of the present invention is to provide a seismic evaluation device for a disconnecting switch and a computer-readable recording medium that can calculate the generated stress of the thrust part and the insulator part by calculation suitable for the actual disconnecting switch, the thrust part, and the insulator part. provide.
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。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a disconnecting switch seismic resistance evaluation apparatus for calculating the seismic resistance strength of a thrust part of the disconnecting switch, wherein the type of the disconnecting switch and the acceleration response different for each type and the acceleration response magnification corresponding to the input type of disconnecting switch is read from the memory, and the bending moment of the thrust portion is calculated based on the read acceleration response magnification. a bending moment calculation unit for calculating the bending moment of the critical section of the thrust section based on the calculated bending moment of the thrust section; a section modulus calculator for calculating a stress distribution coefficient representing the stress distribution of the risky cross section based on the material and shape, and calculating the section modulus of the risky cross section based on the stress distribution coefficient; and a generated stress calculator for calculating the stress generated in the dangerous cross section based on the section modulus and the bending moment of the dangerous cross section.
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。 The invention according to claim 2 is characterized by comprising a safety factor calculation unit that calculates the safety factor of the thrust part based on the generated stress and the allowable stress.
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。 The invention according to claim 3 is characterized in that the section modulus calculator calculates the section modulus based on the diameter of the dangerous section when the stress is distributed in a cylindrical shape all around the thrust section.
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。 In the invention according to claim 4, the section modulus calculation unit calculates the width of the dangerous section based on the diameter of the thrust portion and the stress distribution angle when the stress is distributed in the thrust cylinder of the thrust portion. and calculating the section modulus based on the width of the critical section and the thickness of the thrust portion.
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。 The invention according to claim 5 is a disconnecting switch seismic resistance evaluation apparatus for calculating the seismic resistance strength of an insulator portion of a disconnecting switch, wherein the type of the disconnecting switch and an acceleration response factor different for each type are associated and stored. The memory and the acceleration response magnification corresponding to the type of the input disconnecting switch are read from the memory, the bending moment of the insulator base of the insulator portion is calculated based on the read acceleration response magnification, and the bending moment of the insulator base is calculated. a bending moment calculation unit that calculates the bending moment of the dangerous section of the insulator base based on the bending moment; and the bending moment of the dangerous section of the insulator base calculated by the bending moment calculation unit and the guaranteed breaking moment of the insulator. and a safety factor calculation unit that calculates the safety factor of the insulator part based on the above.
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。 The present invention also includes a computer-readable recording medium storing a computer program for calculating the seismic strength of the thrust portion of the disconnecting switch. The present invention also includes a computer-readable recording medium storing a computer program for calculating the seismic strength of the insulator of the disconnecting switch.
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。 According to the first aspect of the invention, the section modulus is calculated based on the acceleration response magnification corresponding to the type of disconnecting switch and the material and shape of the thrust portion, and the calculated section modulus and the bending moment of the dangerous section are combined. Based on this, the stress generated in the dangerous cross section is calculated. Therefore, the generated stress of the thrust section can be calculated by calculation suitable for the actual disconnecting switch and thrust section.
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。 According to the second aspect of the invention, the safety factor of the thrust portion can be calculated based on the generated stress and the allowable stress.
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。 According to the third aspect of the present invention, when stress is distributed in a cylindrical shape all around the thrust portion, the critical section modulus can be calculated based on the diameter of the critical section.
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。 According to the fourth aspect of the invention, when stress is distributed in the thrust cylindrical shape of the thrust portion, the width of the dangerous cross section is calculated based on the diameter of the thrust portion and the stress distribution angle, and the width of the dangerous cross section and the thrust portion are calculated. The section modulus can be calculated based on the thickness of
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。 According to the fifth aspect of the invention, the bending moment of the insulator base is calculated based on the acceleration response magnification corresponding to the type of disconnecting switch, and the bending moment of the dangerous section of the insulator base is calculated based on the bending moment of the insulator base. Therefore, it is possible to calculate the safety factor of the insulator part by calculation suitable for the actual disconnecting switch and the insulator part.
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。 The inventions according to claims 6 to 10 are computer-readable recording medium inventions corresponding to the inventions of the disconnecting switch seismic resistance evaluation device according to claims 1 to 5.
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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A seismic evaluation apparatus for a disconnecting switch and a computer-readable recording medium according to embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
(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。
(embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a seismic evaluation apparatus for a disconnecting switch according to an embodiment of the present invention. The disconnecting switch seismic resistance evaluation apparatus shown in FIG. 1 calculates the seismic resistance strength of the thrust portion and the insulator portion of the disconnecting switch. The disconnecting switch seismic evaluation apparatus includes an
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。
The
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。
The acceleration
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。 For example, when the disconnecting switch is a horizontal central single-point disconnecting switch as shown in FIG. (for example, 6.4 times), the rated voltage is 300 kV, and the acceleration response magnification is f3 (for example, 5.9 times).
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。 When the disconnecting switch is a horizontal two-point disconnecting switch as shown in FIG. 4, the rated voltage is 72 kV and the acceleration response magnification is f4 (eg 6.3 times), the rated voltage is 168 kV and the acceleration response magnification is f5 (eg 5.8 times).
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。
In the horizontal central single-point disconnector as shown in FIG. 3, one
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。
By operating the
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。
In the horizontal two-point disconnector as shown in FIG. 4, three
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。
As described above, the horizontal central single-point disconnecting device as shown in FIG. Since the disconnector is composed of one
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。
The
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。
The
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。
The bending
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。
The
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。
The
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。
The generated
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。
The safety
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。
The
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。 Next, the fact that the stress distribution and generated stress in the dangerous section of the thrust portion 24 differ depending on the material, structure, and shape of the thrust portion 24 will be described.
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。 First, FIG. 5 shows the stress distribution and diameter of the critical cross section of the weld reinforcement type thrust portion 24 . FIG. 6 shows a sectional view of a weld reinforcement type thrust portion. As shown in FIG. 6, a thrust portion 24 having a thrust shaft 24A1 and bearings 24A2 is connected to an insulator portion 23A having an insulator base portion 23A1 by a plurality of bolts 26A.
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。
As shown in FIG. 5(a), the material of the thrust portion 24 is steel, and portions A and B on the lower side of the thrust are fixed by welding. As shown in FIG. 5(a), the A portion has high rigidity, and the B portion is the weakest point. Therefore, as shown in FIG. 5(b), the stress is distributed in a cylindrical shape all around. The section
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。
Next, FIG. 7 shows the stress distribution and the stress distribution angle of the critical section of the direct support type thrust portion. FIG. 8 shows a sectional view of a direct support type thrust portion. As shown in FIGS. 7 and 8, a thrust portion 24 having a thrust shaft 24B1 and bearings 24B2 is fixed to a
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。
As shown in FIG. 7(a), the material of the thrust part 24 is casting, and when the supporting
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。 Also, although not shown, when the material of the thrust part 24 is steel, the structure of the thrust part 24 is bolted to the insulator part, and the thrust lower side is free, the stress is distributed from end to end.
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。 Next, the operation of the seismic evaluation apparatus for disconnecting switches according to the embodiment configured as described above will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.
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)。
First, the
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。
Next, the
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/S2)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)。
The bending
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。
M=0.3×f×Σmr (1)
Here, f is the acceleration response magnification read from the acceleration
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。 Next, in step S14, the thrust section 24 is selected (step S14). When the thrust portion 24 is bolted as shown in FIG. 7, the sharing of the bolted structure is calculated by Equation (2).
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。
Mmax=M/L1 (2)
Here, L1 is the distance between two diagonal bolt holes among the four bolt holes provided at the four corners of the
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)。
Next, the bending
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。
M1=Mmax×L2 (3)
Here, L2 is the shortest distance between the critical cross section and the bolt hole closest to the critical cross section.
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)。
Depending on the material (material) and structure (shape) of the thrust portion 24, the stress distribution of the dangerous cross section of the thrust portion 24 and the dangerous cross section of the insulator portion changes. For this reason, the
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。 In the weld reinforcement type thrust portion 24 shown in FIG. 5, stress is distributed over the entire circumference of the cylinder, so the stress distribution angle as the stress distribution coefficient is 360 degrees, and the section modulus Z of the pipe shape is given by equation (4). Calculated by
Z={π(do4-di4)/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。
Z={π(do 4 −di 4 )/do}/32 (4)
Here, do is the diameter of the thrust portion 24 . di is the inner diameter of the thrust portion 24;
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。 Further, the thrust part 24 of direct attachment type by bolts shown in FIG. 7 has a rectangular or square shape, and is made of cast iron and brittle material. Therefore, the distribution of stress is concentrated on the side that receives the tension, and the stress is distributed along the thrust cylinder.
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。 Also, the stress distribution angle θ as a stress distribution coefficient is roughly determined by the thrust shape. The stress distribution angle θ differs depending on whether the thrust portion 24 is rectangular or square. The stress distribution angle θ is larger when the thrust portion 24 is square than when it is rectangular.
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。
The section
L4=(d×π)×(θ°/360°)…(5)
dはスラスト部24の直径である。
L4=(d×π)×(θ°/360°) (5)
d is the diameter of the thrust portion 24;
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。
Next, the section
Z=(L4×t2)/6 …(6)
tはスラスト部24の厚みである。
Z=(L4× t2 )/6 (6)
t is the thickness of the thrust portion 24;
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)。
Next, the generated
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。
σ=M1/Z (7)
The safety
sf=σmax/σ (8)
If the material of the thrust portion 24 is steel and the stress is distributed linearly from one end to the other of the support plate, the section modulus Z is calculated by equation (6) with the width from one end to another as L4. .
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)。
On the other hand, in step S14, when the insulator portions 23A and 23B are selected, the bending
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。
The
Sf=Ma/M …(9)
Ma={π/(D)3・σa×10-3}/32(N・m)…(10)
σaは、保証破壊応力(N/mm2)である。Dは、最下段のがいし部の胴径(mm)である。
Sf=Ma/M (9)
Ma={π/(D) 3 ·σa×10 −3 }/32 (N·m) (10)
σa is the guaranteed breaking stress (N/mm 2 ). D is the barrel diameter (mm) of the lowermost insulator.
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。 As described above, according to the disconnecting switch seismic evaluation apparatus according to the embodiment, the section modulus is calculated based on the acceleration response magnification corresponding to the type of the disconnecting switch and the material and shape of the thrust portion, and the calculated section modulus and Calculate the stress generated in the dangerous cross section based on the bending moment of the dangerous cross section. Therefore, the generated stress of the thrust section can be calculated by calculation suitable for the actual disconnecting switch and thrust section.
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。 Also, the safety factor of the thrust part can be calculated based on the generated stress and the allowable stress. Further, when the stress is distributed in a cylindrical shape all around the thrust portion, the critical section modulus can be calculated based on the diameter of the critical section.
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。 In addition, when stress is distributed in the thrust cylindrical shape of the thrust part, the width of the dangerous cross section is calculated based on the diameter of the thrust part and the stress distribution angle, and the section modulus is calculated based on the width of the dangerous cross section and the thickness of the thrust part. can be calculated.
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。 In addition, the bending moment of the insulator base is calculated based on the acceleration response magnification corresponding to the type of disconnecting switch, and the bending moment of the dangerous section of the insulator base is calculated based on the bending moment of the insulator base. Therefore, it is possible to calculate the safety factor of the insulator part by calculation suitable for the actual disconnecting switch and the insulator part.
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
11
15
Claims (10)
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。 A seismic evaluation device for a disconnecting switch that calculates the seismic strength of the thrust part of the disconnecting switch,
a memory that associates and stores types of the disconnecting switch and acceleration response magnifications that differ for each type;
The acceleration response magnification corresponding to the input disconnecting switch type is read from the memory, the bending moment of the thrust section is calculated based on the read acceleration response magnification, and the calculated bending moment of the thrust section is calculated. a bending moment calculation unit for calculating the bending moment of the dangerous section of the thrust part based on the
A stress distribution coefficient representing the stress distribution of the dangerous cross section is calculated based on the bending moment of the dangerous cross section calculated by the bending moment calculator and the material and shape of the thrust portion, and the dangerous cross section is calculated based on the stress distribution coefficient. a section modulus calculator for calculating the section modulus of
a generated stress calculation unit that calculates the stress generated in the dangerous cross-section based on the section modulus calculated by the section modulus calculation unit and the bending moment of the dangerous cross-section;
A seismic evaluation device for a disconnecting switch, comprising:
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。 A seismic evaluation device for a disconnecting switch that calculates the seismic resistance strength of the insulator of the disconnecting switch,
a memory that associates and stores types of the disconnecting switch and acceleration response magnifications that differ for each type;
The acceleration response magnification corresponding to the type of the input disconnecting switch is read from the memory, the bending moment of the insulator base of the insulator portion is calculated based on the read acceleration response magnification, and the bending moment of the insulator base is calculated. a bending moment calculator for calculating the bending moment of the dangerous section of the insulator base based on
a safety factor calculation unit that calculates the safety factor of the insulator based on the bending moment of the dangerous section of the insulator base calculated by the bending moment calculation unit and the guaranteed breaking moment of the insulator;
A seismic evaluation device for a disconnecting switch, comprising:
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。 A computer program for calculating the seismic strength of a thrust section of a disconnecting switch, comprising:
a storing step of associating the type of the disconnecting switch with an acceleration response factor different for each type and storing the same in a memory;
The acceleration response magnification corresponding to the input disconnecting switch type is read from the memory, the bending moment of the thrust section is calculated based on the read acceleration response magnification, and the calculated bending moment of the thrust section is calculated. a bending moment calculation step of calculating the bending moment of the dangerous section of the thrust portion based on the
A stress distribution coefficient representing the stress distribution of the dangerous cross section is calculated based on the calculated bending moment of the dangerous cross section and the material and shape of the thrust portion, and the section modulus of the dangerous cross section is calculated based on the stress distribution coefficient. a section modulus calculation step;
a generated stress calculation step of calculating the stress generated in the dangerous cross section based on the calculated section modulus and the bending moment of the dangerous cross section;
A computer-readable recording medium storing a computer program characterized by comprising:
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。 A computer program for calculating the seismic strength of an insulator of a disconnecting switch,
a storing step of associating the type of the disconnecting switch with an acceleration response factor different for each type and storing the same in a memory;
The acceleration response magnification corresponding to the type of the input disconnecting switch is read from the memory, the bending moment of the insulator base of the insulator portion is calculated based on the read acceleration response magnification, and the bending moment of the insulator base is calculated. a bending moment calculation step of calculating the bending moment of the dangerous section of the insulator base based on
a safety factor calculation step of calculating the safety factor of the insulator part based on the calculated bending moment of the dangerous section of the insulator base and the guaranteed breaking moment of the insulator part;
A computer-readable recording medium storing a computer program characterized by comprising:
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2019
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| 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 |
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